CN109365139B - 一种沉积物中不同赋存状态微塑料的连续浮选方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种沉积物中不同赋存状态微塑料的连续浮选方法。本发明方法包括如下步骤：(a)将沉积物不经消解进行浮选，得到不与土壤团聚的微塑料；(b)将重力浮选后体系进行消解后，再次进行浮选，得到与土壤团聚的微塑料。采用本发明方法，不仅能够得到沉积物内微塑料的总含量，同时还能够区分出微塑料在沉积物中的赋存状态，方便进一步的研究，开拓了微塑料研究的新领域。

Description

一种沉积物中不同赋存状态微塑料的连续浮选方法

技术领域

本发明涉及土壤污染物分析领域，具体而言，涉及一种沉积物中不同赋存状态微塑料的连续浮选方法。

背景技术

微塑料是直径小于5mm的塑料碎片、颗粒和纤维薄膜，现已被证实大量赋存于海洋水体及沉积物中，甚至河流、湖泊、入海口等生态系统中都有大量微塑料存在。由于微塑料在全球分布范围广、数量大、毒性强且是污染物的载体，甚至能被生物摄食最终通过食物链影响到人体健康，所以引起了科学界的关注，成为了研究人员的研究热点。

现有微塑料的浮选分离和分析方法主要包括如下步骤：将沉积物烘干至恒重→H₂O₂消解沉积物→甲酸钾重力浮选→分液→过滤→H₂O₂消解膜上物质→过滤→定量→定性分析，这种方法能够有效的将沉积物中的微塑料浮选分离得到，并用于进一步对于土壤污染情况进行分析。

由于现有的浮选方法第一步就是利用H₂O₂消解，因此在消解了沉积物中有机杂质的同时，也破坏了土壤团聚体，使得与土壤成团的微塑料在第一步就与非土壤团聚体内的微塑料混合在一起，最终检测出的微塑料是次沉积物中的微塑料总数，也就是与土壤成团的微塑料和非团聚体内的微塑料的总和，无法区分出微塑料是否曾与土壤成团，检测前是何种赋存状态等。

同样的，由于沉积物中土壤团聚体与非团聚体在生态贡献、环境影响方面有着不同的差异，如果采用现有的浮选分离方法，则无法得知所得到的微塑料的来源如何，其是否曾与土壤成团，也无法对于团聚体中的微塑料与非团聚体中的微塑料对环境、生态的影响做出进一步的分析和研究。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种沉积物中不同赋存状态微塑料的连续浮选方法，本发明方法不仅能够得出沉积物中的微塑料总含量，同时还能够精确的区分出所提取出的微塑料在沉积物中的赋存状态。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种沉积物中不同赋存状态微塑料的连续浮选方法，包括如下步骤：(a)将沉积物不经消解进行浮选，得到不与土壤团聚的微塑料；(b)将浮选后体系进行消解后，再次进行浮选，得到与土壤团聚的微塑料。

优选的，本发明所述的沉积物中不同赋存状态微塑料的连续浮选方法步骤(a)中，所述浮选为重力浮选，所用浮选剂包括甲酸钾溶液；更优选的，所述甲酸钾溶液的密度为1.45g/ml以上。

优选的，本发明所述的沉积物中不同赋存状态微塑料的连续浮选方法步骤(b)中，所用消解剂包括双氧水；更优选的，所述双氧水的浓度为30％；和/或，步骤(b)中，所述浮选为重力浮选，所用浮选剂包括甲酸钾溶液；更优选的，所述甲酸钾溶液的密度为1.45g/ml以上。

优选的，本发明所述的沉积物中不同赋存状态微塑料的连续浮选方法步骤(a)中包括如下步骤：(i)将沉积物置于抽滤瓶中加入浮选剂摇匀，补加浮选剂至液面接近抽滤瓶瓶口处，静置沉淀过夜；(ii)将抽滤瓶置于敞口容器中，待除去非微塑料漂浮物后，补加浮选剂，使得剩余漂浮物由抽滤瓶瓶口溢出，将敞口容器中收集的溢出溶液转移到烧杯a中；(iii)从抽滤瓶侧口排出部分溶液至烧杯b中，将抽滤瓶中的剩余溶液摇匀，然后，将烧杯b中的溶液倒回抽滤瓶中，至液面接近瓶口，剩余溶液倒入烧杯a中；(iv)重复步骤(ii)和步骤(iii)，进行多次浮选。

优选的，本发明所述的沉积物中不同赋存状态微塑料的连续浮选方法中，还进一步包括：将烧杯a中所收集溶液分液后过滤，加入消解剂进行消解，消解后的溶液过滤得到不与土壤团聚的微塑料。

优选的，本发明所述的沉积物中不同赋存状态微塑料的连续浮选方法包括：将分液后的上清液经膜滤后，以双氧水对过滤膜进行冲洗，收集冲洗液消解过夜。

优选的，本发明所述的沉积物中不同赋存状态微塑料的连续浮选方法步骤(b)中包括如下步骤：(i)将重力浮选后抽滤瓶中的混合体系静置过夜，然后将上层浮选剂倒出，保留沉积物；然后，加入消解液反应；(ii)向抽滤瓶中加入浮选剂摇匀，补加浮选剂至液面接近抽滤瓶瓶口处，静置沉淀过夜；(iii)将抽滤瓶置于敞口容器中，待除去非微塑料漂浮物后，补加浮选剂，使得剩余漂浮物由抽滤瓶瓶口溢出，将敞口容器中收集的溢出溶液转移到烧杯a′中；(iv)从抽滤瓶侧口排出部分溶液至烧杯b′中，将抽滤瓶中的剩余溶液摇匀，然后，将烧杯b′中的溶液倒入抽滤瓶中，至液面接近瓶口，剩余溶液倒入烧杯a′中；(v)重复步骤(iii)和步骤(iv)，进行多次浮选。

优选的，本发明所述的沉积物中不同赋存状态微塑料的连续浮选方法中，还进一步包括：将烧杯a′中所收集溶液分液后过滤，加入消解剂进行消解，消解后的溶液过滤得到与土壤团聚的微塑料。

优选的，本发明所述的沉积物中不同赋存状态微塑料的连续浮选方法包括：将分液后的上清液经膜滤后，以双氧水对过滤膜进行冲洗，收集冲洗液消解过夜。

进一步的，本发明也提供了一种土壤污染物分析方法，所述方法中包括本发明所述的沉积物中不同赋存状态微塑料的连续浮选方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明所提供的方法，是一种连续浮选方法，在第一层次的浮选中，先不进行H₂O₂消解，不破坏土壤团聚体，所浮选出的微塑料是非土壤团聚体内的微塑料，得到非团聚体内的微塑料后再对沉积物进行H₂O₂消解，此时破坏了沉积物的团聚体，释放出与土壤成团的微塑料，此时消解后再进行浮选，浮选出与土壤成团的微塑料，两个层次的浮选后，最终既得到了传统方法所得到的沉积物内微塑料的总含量，也区分出了这些微塑料在沉积物中的赋存状态，方便进一步的研究，也开拓了微塑料研究的新领域。

同时，本发明方法也首次为微塑料研究提供单独提取出与土壤成团的微塑料。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明所提供的沉积物中不同赋存状态微塑料连续浮选方法流程示意图；

图2为现有方法对沉积物中微塑料浮选分析方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

鉴于目前沉积物微塑料提取方法中所存在着的无法对于不同赋存状态的微塑料无法区分，导致进一步微塑料对于生态环境影响分析无法准确进行的实际问题，本发明特提供了一种对于沉积物中不同赋存状态微塑料的连续浮选方法。

本发明方法在基本原理上与现有方法相同，因而无需对于现有方法中所用实验仪器设备或者试剂进行调整或替换，只需对于具体的提取方法步骤进行调整，在不增加成本和操作难度的基础上，能够分别得到不用赋存状态的微塑料，也为微塑料的深入研究提供了材料基础。

具体的，本发明方法流程参见图1，具体包括如下步骤：

(a)将沉积物不经消解进行浮选，得到不与土壤团聚的微塑料；

此步骤中，具体包括如下操作：

(i)将所采集的潮湿沉积物进行预处理，除去其中的水份，具体的，可以将潮湿沉积物在烘箱中干燥加热干燥(60℃)1-2h，至沉积物无明显滴水，但仍然呈泥状；或者，可以将沉积物在自然条件下风干，同样至沉积物无明显滴水，但仍然呈泥状。

不同于传统方法中将沉积物干燥至完全无水的衡重状态，本发明中，仅将沉积物中未被明显吸附的水份除去，这也避免了由于过度失水所导致的土壤团聚结构被破坏。

然后，将沉积物转移至抽滤瓶(抽滤瓶的侧口与硅胶管/软管连通，胶管/软管上设置有阀门/夹子，以控制抽滤瓶侧口的进液/排液)中，加入适量甲酸钾溶液(密度优选为1.45g/ml以上)，充分摇匀(成团结块的沉积物无需进行打碎处理，予以保留)；摇匀后，再次加入甲酸钾溶液，至液面接近抽滤瓶瓶口处，静置沉淀过夜。

(ii)沉淀过夜后，将抽滤瓶的外壁以蒸馏水冲洗干净，避免外壁所附杂质影响检测结果的准确性。然后，将抽滤瓶转移至可放置其的较大敞口容器中，以便于后续浮选过程中对于溢出溶液的收集。

将抽滤瓶液面上漂浮的较大碎屑和泡沫等大块非微塑料杂质以药勺捞出；然后，向抽滤瓶中补加甲酸钾溶液，使表层漂浮的剩余物质由抽滤瓶的瓶口随甲酸钾溢出，并在敞口容器内收集，期间冲洗抽滤瓶外壁，使得所溢出的物质能够全部进入敞口容器中；最后，将所溢出的溶液(包括溶液中的固体成分)转移到烧杯a中。

(iii)从抽滤瓶的侧口排出一定量的溶液至烧杯b中，然后，将抽滤瓶中的剩余溶液充分摇匀，在将烧杯b中的溶液倒回抽滤瓶中，至液面接近瓶口，烧杯b中的剩余溶液倒入烧杯a中。

(iv)将抽滤瓶静置沉淀过夜后，重复步骤(ii)、(iii)进行二次、三次提取，完成沉积物中非团聚体内微塑料的浮选。

然后，将抽滤瓶静置过夜，准备对于土壤团聚体内的微塑料进行浮选。

(v)烧杯a多次浮选所收集的溶液做以下处理：将烧杯a中的液体进行分液，弃去下层溶液后，将上层清液以孔径为100μm的滤网进行过滤，然后以双氧水(浓度优选为30％)对滤膜进行反向冲洗，并将洗液收集至烧杯(烧杯c)中，消解过夜。

(vi)待消解完全后，将烧杯中消解后的液体以孔径为1.2μm的滤网进行过滤，并采用显微镜和光谱等方法对于滤网网格上的残留物进行定量和定性分析，得出非团聚体内微塑料总量。

(b)将重力浮选后体系进行消解后，再次进行浮选，得到与土壤团聚的微塑料。

此步骤中，则是对步骤(a)中，步骤(iv)处理后体系进行消解处理，以对土壤团聚体内的微塑料进行提取，具体步骤可参考如下：

(vii)将步骤(iv)抽滤瓶中的上层甲酸钾溶液倒出，保留底层土壤沉积物(为避免沉积物被倒出，会残留少量甲酸钾溶液)；然后，加入双氧水(优选浓度为30％)，对土壤沉积物进行消解(残留甲酸钾不会影响消解过程)，反应2～3h。

(viii)待抽滤瓶中的气泡较少(消解基本完成后)，加入适量甲酸钾溶液，然后摇匀；摇匀后，再加入甲酸钾溶液至接近瓶口处，静置沉淀过夜；

然后，重复步骤(ii)、(iii)进行多次提取(优选共三次提取)，提取后按照步骤(v)、(vi)的方法，得出团聚体内微塑料总量。

本发明如上方法中，所用材料、药品与传统微塑料提取方法一致，不仅操作简单、便捷，同时还能够与传统方法一样，得出沉积物内微塑料的总量。

进一步的，本发明中通过采用连续浮选的方法，能够在提取出沉积物中微塑料总含量的同时，精细的区分出与土壤成团的微塑料和非团聚体内的微塑料，得出微塑料在沉积物中的赋存状态，这也是首次提出了对于土壤团聚体内的微塑料的提取方法，为微塑料的深入研究提供了材料基础。

实施例1

以渔州坪红树林内的沉积物为研究对象，按照如下方法进行沉积物内微塑料的连续浮选提取：

1、称取潮湿沉积物，自然风干至无水滴出，然后将沉积物转移到2.5L抽滤瓶中，加入1L密度1.45g/mL以上的甲酸钾溶液，充分摇匀(保留成团结块的沉积物)，摇匀后再加入甲酸钾溶液到接近瓶口处，静置沉淀过夜；

2、沉淀过夜后，将抽滤瓶外壁冲洗干净，再将抽滤瓶放置在较大的不锈钢容器中，先将液面上漂浮的较大碎屑和泡沫以药勺捞出，再由硅胶管从侧口中向抽滤瓶中缓缓加入甲酸钾溶液，使得表层漂浮的剩余物质从抽滤瓶瓶口溢出，期间以蒸馏水冲洗抽滤瓶外壁，使溢出的物质都进入下方的不锈钢容器中，再将溢出的溶液转移至烧杯a中；

3、从侧口排出一定量的混合液至烧杯b中，将抽滤瓶中的混合液充分摇匀，再将烧杯b中倒出的混合溶液倒回抽滤瓶中，直至液面接近瓶口，烧杯b中剩余的少量液体转移到烧杯a中；

4、抽滤瓶中进行二次提取，静置沉淀后重复进行步骤2、3，一共提取三次，完成沉积物中非团聚体内的微塑料浮选。

提取三次后，非团聚体内的微塑料浮选完成，将抽滤瓶内溶液静置过夜，准备土壤团聚体内的微塑料浮选。

5、烧杯a中液体进行分液，将上层清液过滤到100μm孔径的滤膜上，再用30％的双氧水进行反向冲洗，并将过滤后物质冲洗到500mL高型烧杯中，消解过夜，注意双氧水用量不要超过30mL，同时注意残渣和双氧水反应的情况，经常摇动双氧水，防止残渣溢出；

6、待消解完全后(1天1夜)，将消解后的液体过滤到1.2μm孔径的网格膜上等待镜检观察，并得出非团聚体内微塑料总量。

7、将步骤4静置过夜后抽滤瓶中上层甲酸钾溶液倒出，保留沉积物(在倾倒过程中注意不让沉积物流出，会残留些许甲酸钾溶液)，加入30mL的H₂O₂，反应2-3小时；

8、当抽滤瓶气泡较少后，加入1L密度1.45g/mL以上的甲酸钾溶液，充分摇匀，摇匀后再加入甲酸钾溶液到接近瓶口处，静置沉淀过夜；

9、参照步骤2、3的操作，进行三次提取；然后参照步骤5、6，完成沉积物中与土壤成团的微塑料的浮选。

按照如上方法步骤，得出以下检测分析结果：第一层次的浮选(非团聚体内的微塑料)结果为13个/100g；

第二层次的浮选(团聚体内的微塑料)结果为29个/100g。

由如上的实际分析实验结果可知，发明人证明了土壤团聚体内确实有微塑料的存在，且能通过本实验方法对不同赋存状态的微塑料分别进行提取，证明本发明所提出的浮选方法切实可行。

对比例1

按照现有方法，对于实施例1中相同区域内沉积物为检测对相，进行沉积物内微塑料提取和检测，提取流程请参考图2，具体步骤参考如下：

1、将沉积物60℃下烘干至恒重，称取沉积物后将沉积物转移到2.5L抽滤瓶中，加入30mL的H₂O₂，反应2-3小时。

2、当抽滤瓶气泡较少后，加入1L密度1.45g/mL以上的甲酸钾溶液，充分摇匀，摇匀后再加入甲酸钾溶液到接近瓶口处，静置沉淀过夜

3、沉淀过夜后，将抽滤瓶外壁冲洗干净，再将抽滤瓶放置在较大的不锈钢容器中，先将液面上漂浮的较大碎屑和泡沫用药勺捞出，再从硅胶管向抽滤瓶中缓缓加入甲酸钾溶液，使表层漂浮的剩余物质从抽滤瓶瓶口溢出，并用过滤自来水冲洗抽滤瓶外壁，使溢出的物质都进入下方的不锈钢容器中，再将溢出的溶液转移到烧杯a中

4、从侧口排出一定量的混合液到另一个烧杯b中，用玻璃棒将抽滤瓶中的混合液搅拌均匀，再将烧杯b中倒出的混合溶液倒回抽滤瓶中，直至液面接近瓶口，烧杯b中剩余的少量液体转移到烧杯a中

5、抽滤瓶中进行二次提取，静置沉淀后重复进行第三步和第四步，一共提取三次。

6、烧杯a中液体进行分液，将上层清液过滤到100μm孔径的滤膜上，再用30％的双氧水进行反向冲洗，并将过滤后物质冲洗到500mL高型烧杯中，消解过夜，注意双氧水用量不要超过30mL，同时注意残渣和双氧水反应的情况，经常摇动双氧水，防止残渣溢出。

7、待消解完全后(1天1夜)，将消解后的液体过滤到1.2μm孔径的网格膜上等待镜检观察。

按照对比例1方法检测结果如下：相同采样点沉积物内微塑料总含量为44个/100g。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (2)

1.一种沉积物中不同赋存状态微塑料的连续浮选方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)、称取潮湿沉积物，自然风干至无水滴出，然后将沉积物转移到2.5L抽滤瓶中，加入1L密度1.45g/mL以上的甲酸钾溶液，充分摇匀，保留成团结块的沉积物，摇匀后再加入甲酸钾溶液到接近瓶口处，静置沉淀过夜；

2)、沉淀过夜后，将抽滤瓶外壁冲洗干净，再将抽滤瓶放置在较大的不锈钢容器中，先将液面上漂浮的较大碎屑和泡沫以药勺捞出，再由硅胶管从侧口中向抽滤瓶中缓缓加入甲酸钾溶液，使得表层漂浮的剩余物质从抽滤瓶瓶口溢出，期间以蒸馏水冲洗抽滤瓶外壁，使溢出的物质都进入下方的不锈钢容器中，再将溢出的溶液转移至烧杯a中；

3)、从侧口排出一定量的混合液至烧杯b中，将抽滤瓶中的混合液充分摇匀，再将烧杯b中倒出的混合溶液倒回抽滤瓶中，直至液面接近瓶口，烧杯b中剩余的少量液体转移到烧杯a中；

4)、抽滤瓶中进行二次提取，静置沉淀后重复进行步骤2)、3)，一共提取三次，完成沉积物中非团聚体内的微塑料浮选；

提取三次后，非团聚体内的微塑料浮选完成，将抽滤瓶内溶液静置过夜，准备土壤团聚体内的微塑料浮选；

5)、烧杯a中液体进行分液，将上层清液过滤到100μm孔径的滤膜上，再用30％的双氧水进行反向冲洗，并将过滤后物质冲洗到500mL高型烧杯中，消解过夜，注意双氧水用量不要超过30mL，同时注意残渣和双氧水反应的情况，经常摇动双氧水，防止残渣溢出；

6)、待消解1天1夜后，将消解后的液体过滤到1.2μm孔径的网格膜上等待镜检观察，并得出非团聚体内微塑料总量；

7)、将步骤4)静置过夜后抽滤瓶中上层甲酸钾溶液倒出，保留沉积物，在倾倒过程中注意不让沉积物流出，会残留些许甲酸钾溶液，加入30mL的H₂O₂，反应2-3小时；

8)、当抽滤瓶气泡较少后，加入1L密度1.45g/mL以上的甲酸钾溶液，充分摇匀，摇匀后再加入甲酸钾溶液到接近瓶口处，静置沉淀过夜；

9)、参照步骤2)、3)的操作，进行三次提取；然后参照步骤5)、6)，完成沉积物中与土壤成团的微塑料的浮选。

2.一种土壤污染物分析方法，其特征在于，所述方法中包括权利要求1所述的沉积物中不同赋存状态微塑料的连续浮选方法。

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