CN110646334B - 一种水样中小尺寸微塑料的快速分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环境污染物检测领域，公开了一种水样中小尺寸微塑料的快速分析方法，该方法包括，a首先对采集的水样用细胞筛进行初步筛分到玻璃瓶中；b取初筛得到的滤液用高纯水稀释；c对剩余的(前面取了一部分约50ml进行常规水质参数的测定)混合溶液加过氧化氢溶液进行消解，48h以上；d用玻璃纤维滤纸和金属网滤膜的双滤膜系统对消解完毕的水样进行真空过滤；e，将过滤后的金属网滤膜干燥烘干，24h以上；f在光学显微镜下对烘干后的金属网滤膜进行初步观察；g用显微红外系统对金属网滤膜进行观察，扫描，测样，统计和分析。整个分析方法，操作简便，耗时短，为水样中小尺寸微塑料的分析提供了简单有效的新的思路。

Description

一种水样中小尺寸微塑料的快速分析方法
技术领域
本发明属于环境污染物检测领域，尤其是涉及水样中小尺寸微塑料的快速检测方法，特别是一种利用显微红外光谱计数及表征的方法检测水体中尺寸范围在20-100μm的微塑料的方法。
背景技术
微塑料作为海洋新型污染物被提出，已经成为目前最受关注的污染物之一。微塑料由于其自身体积小，比表面积大的物理特性和不易反应的化学惰性，使得其能持久存在于环境中，当其与有毒污染物吸附时会存在潜在的生态危害，对动植物和人类造成影响，越来越多该方面的研究被报导。对其的关注也从海洋转移到了内陆水系系统，湖泊，河流，污水处理厂进出水乃至填埋厂渗滤液中都能检测到其存在。
但是，这些相关水样的分析目前仍存在采取水样量大，操作步骤繁琐，分析时间长的问题，且目前研究多关注对100μm以上的微塑料的分析，对更小尺寸的分析较少。因此，仍然需要优化现有的分析方法，对更小尺寸的微塑料进行更快速简便全面的分析和检测。
发明内容：
为了解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种检测水样中小尺寸微塑料的方法。
本发明的技术方案：
一种水样中小尺寸微塑料的快速分析方法，其特征在于：包括以下步骤，
a.用孔径100-120μm的细胞筛，将容器中水样过滤到烧杯中；
b.取步骤a中烧杯中的初筛得到的滤液用高纯水稀释为2.5倍；
c.对步骤b中的混合溶液加30％的过氧化氢溶液，用铝箔纸或者密封膜将烧杯口密封，将封好的铝箔纸开孔，用于反应剧烈产生大量气体的情况，消解48h以上；
d.用玻璃纤维滤纸和金属网滤膜对步骤c中消解完毕的水样进行真空过滤；
e.将步骤d中过滤后的金属网滤膜用铝箔纸包好放入烘箱中干燥烘干，24以上，优选1-2天；
f.在光学显微镜下对烘干后的金属网滤膜进行初步观察；
g.用显微红外系统对金属网滤膜进行观察，扫描，测样，统计和分析。
进一步，预筛的细胞筛，筛网的孔径为110-120μm。
进一步，对步骤b中的混合溶液加5-25ml的30％的过氧化氢溶液。
进一步，对步骤b中用铝箔纸或者密封膜将烧杯口密封，将封好的铝箔纸或者密封膜开孔3-5 个，用于反应剧烈产生大量气体的情况，消解2-4天。
进一步，步骤(f)在放大倍数100倍的光学显微镜下对烘干后的金属网滤膜进行初步观察。
根据本发明所述的一种水样中小尺寸的微塑料快速分析方法，消解后的采用玻璃纤维滤纸和金属网滤膜的双滤膜系统，将两种滤膜以玻璃纤维滤纸在下，金属网滤膜在上的形式叠放。
进一步，所述金属网滤膜，滤膜孔径为55-60μm，孔结构为规整的矩形。
进一步，所述快速分析方法金属滤网搭配显微红外成像系统(铂金埃尔默Spotlight200)透射模式。
根据本发明所述的一种水样中小尺寸微塑料的快速分析方法，所述快速分析方法针对水样中小尺寸微塑料，主要范围在20-100μm。
本发明所述的一种水样中小尺寸微塑料的快速分析方法，步骤f中，金属网滤膜搭配显微红外成像系统的透射模式，使颗粒物直接在滤膜上分析；最终的检测结果取光谱图在数据库中匹配度70 以上的最佳结果。
在本发明中针对水样中小尺寸的微塑料，主要范围在20-100μm。55以下是能够检测到的，由较粗的金属丝编织的有高密度的孔径的金属滤膜很容易将物质卡在孔里面，或完全卡在孔径里，或部分搭在孔径里。在渗滤液的样品中，大部分检测到的物质都是45um以下，甚至是30um以下的颗粒。孔径小了，就存在了和普通传统滤膜一样的缺点，非目标的物质会截留得过多，而且透光率低，导致物质测定时受限于反射模式或衰减全反射模式。反射要求物质颜色鲜明，而衰减全反射模式对物质的大小和含量本身就有较高的要求，小尺寸的物质难以单独实现测样，而且其探针容易黏附物质本身，也破坏了样品。
本发明提供一种检测水样中小尺寸微塑料的方法，具体包括如下步骤：
a，用直径60mm，孔径100-120μm的细胞筛，将容器中水样过滤到一个干净的烧杯中120-150 ml；
b，取步骤a中烧杯中的100ml初筛得到的滤液用高纯水稀释为250ml的混合溶液；
c，对步骤b中的混合溶液加5-25ml的30％的过氧化氢溶液，用铝箔纸或者密封膜等将烧杯口密封，将封好的铝箔纸开孔(3-5个，不宜过多)，用于反应剧烈产生大量气体的情况，一共消解 48h以上；
d，用玻璃纤维滤纸和金属网滤膜的双滤膜系统对步骤c中消解完毕的水样进行真空过滤；
e，将步骤d中过滤后的金属网滤膜用铝箔纸包好放入烘箱中干燥烘干，24h以上；
f，在光学显微镜下对烘干后的金属网滤膜进行初步观察；
g，用显微红外系统对金属网滤膜进行观察，扫描，测样，统计和分析；
本发明提供的对富集过的河水和其他污水处理厂的污水中微塑料的分析方法是仅针对其中 20-100μm的部分。该方法能够节省大量繁杂的处理步骤，对水样的含量要求较低，并以原水的形式进行处理，减少了传统采样过程中样品转移对颗粒的损失，稀释和双膜过滤系统加速了消解的进程，提高了过滤的速度，将微米级的颗粒物截留在孔径较大的金属网滤膜上而将水样中剩余的更小的物质(尤其是有机物)截留在玻璃纤维滤纸上，更好实现目标物与非目标的分离。此外，金属网滤膜的引进，使得更好搭配显微红外成像系统。小颗粒难以从传统滤膜上分析，鉴于传统滤膜的不透明性和小孔径(0.2-1μm)对物质的高截留率使得滤膜表面除了目标可疑物以外仍有许多其他的物质，导致物质分析难度提高。分析只能在反射模式和衰减全反射(ATR)模式下进行，ATR模式容易黏附被测物质到探针上，且对物质含量有一定要求，反射模式对物质的颜色要求较高，颜色不明显会减弱得到的检测信号。而金属网特有网格结构，存在一定的透光率，使得物质实现在透射模式下分析，既不需要对物质进行接触式分析也无需要求物质颜色显著，降低了分析难度；其网格结构还能使物质较为分散，在显微下实现有序计数和逐一分析。该方法针对水样中的20-100μm的微塑料提出了有效，快速，精确的解决方法，并对方法提供了有科学依据的参数指标，对水样中小颗粒微塑料的分析具有重要意义。
附图说明
图1为光学显微镜下观察的金属网滤膜结构图；
图2为双滤膜系统的结构图；
图3为过滤装置图；
图4为显微红外系统下检测到的聚乙烯颗粒；
图5为显微红外系统下检测到的聚乙烯颗粒的光谱图。
其中：1-金属网滤膜，2-玻璃纤维滤纸，3-过滤砂芯。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种检测水样中20-100μm微塑料含量的方法，包括以下方法步骤，
步骤a、对采集的渗滤液的原水摇匀，用细胞筛(孔径110μm，直径60mm)对水样进行预筛；
步骤b、对预筛的水样取100ml，用高纯水配成250ml混合溶液，放置于干净烧杯中，并取50 ml于试剂瓶中用于水质参数测定；
步骤c、在水样中加入20ml 30％过氧化氢溶液进行消解，用铝箔纸将稍微口封口，并取4个孔；
步骤d、两天后，对消解后的水样进行过滤，准备双膜过滤系统的过滤装置，细节如下：
50ml量筒式过滤器，
玻璃纤维滤纸(Whatman，GF/F，直径47mm)
定制金属网滤膜(孔径55-60μm，直径27mm)
步骤e，真空过滤100ml，将剩余部分取50ml于试剂瓶中保存用于水质测量；
步骤f，将过滤结束后的金属网滤膜用铝箔纸包好，将玻璃纤维滤纸放置在洗干净已烘干的培养皿中，一起放在烘箱中24h；
步骤g，将烘干后的金属网滤膜用光学显微镜观察颗粒分布的大致情况；
步骤h，将金属网滤膜放置显微红外成像系统(铂金埃尔默，spotlight200)的透射模式下，进行检索，扫描和分析。
微塑料(20-100μm)的含量(显微红外下的计数结果)
人造纤维 聚乙烯 聚酰胺 聚酯纤维 聚丙烯 其他非塑料颗粒
原水1 4 7 8 1 1 32
原水2 5 4 4 1 2 28
计算得到的渗滤液原液中小颗粒微塑料的含量325±58.33个/升。
通过表格可以看出该种方法可以检测微塑料，并且可以由此推算原水中的该小尺寸微塑料的含量。
综上，本发明的方法针对水样中小尺寸的微塑料(20-100μm)，采样方便，金属滤网的加入和双膜过滤体系的应用使得过滤快速且得到目标物与非目标物的分离，金属滤网独特的网格结构使其在显微红外系统下能够方便地计数和观察，缩短了观察的时间，实现了膜上颗粒物的全部检测。

Claims (6)

1.一种水样中小尺寸微塑料的快速分析方法，其特征在于：包括以下步骤，
a.用孔径100-120μm的细胞筛，将容器中水样过滤到烧杯中；
b.取步骤a中烧杯中的初筛得到的滤液用高纯水稀释为2.5倍；
c.对步骤b中的混合溶液加30％的过氧化氢溶液，用铝箔纸或者密封膜将烧杯口密封，将封好的铝箔纸开孔3-5个，用于反应剧烈产生大量气体的情况，消解48h以上；
d.用玻璃纤维滤纸和金属网滤膜对步骤c中消解完毕的水样进行真空过滤；消解后的采用玻璃纤维滤纸和金属网滤膜的双滤膜系统，将两种滤膜以玻璃纤维滤纸在下，金属网滤膜在上的形式叠放；所述金属网滤膜，滤膜孔径为55-60μm，孔结构为规整的矩形；
e.将步骤d中过滤后的金属网滤膜用铝箔纸包好放入烘箱中干燥烘干，24h以上；
f.在光学显微镜下对烘干后的金属网滤膜进行初步观察；
g.用显微红外系统对金属网滤膜进行观察，扫描，测样，统计和分析；
所述快速分析方法针对水样中小尺寸微塑料，主要范围在20-100μm。
2.根据权利要求1所述的一种水样中小尺寸微塑料的快速分析方法，其特征在于，预筛的细胞筛，筛网的孔径为110-120μm。
3.根据权利要求1所述的一种水样中小尺寸微塑料的快速分析方法，其特征在于，对步骤b中的混合溶液加5-25ml的30％的过氧化氢溶液。
4.根据权利要求1所述的一种水样中小尺寸微塑料的快速分析方法，其特征在于，步骤(f)在放大倍数100倍的光学显微镜下对烘干后的金属网滤膜进行初步观察。
5.根据权利要求1所述的一种水样中小尺寸微塑料的快速分析方法，其特征在于，所述快速分析方法金属滤网搭配显微红外成像系统透射模式。
6.根据权利要求1所述的一种水样中小尺寸微塑料的快速分析方法，其特征在于，步骤f中，金属网滤膜搭配显微红外成像系统的透射模式，使颗粒物直接在滤膜上分析；最终的检测结果取光谱图在数据库中匹配度70以上的最佳结果。
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