CN112710531A - 一种微塑料样品的超声转移方法以及质量控制方法 - Google Patents

一种微塑料样品的超声转移方法以及质量控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一种微塑料样品的超声转移方法，包括以下步骤：步骤一：样品用不锈钢滤膜过滤，用超纯水冲洗盛装样品的容器和滤杯壁，洗液一并过滤，完全将微塑料转移至滤膜上；步骤二：过滤完毕后，将滤膜转移至干净的培养皿中，60℃下干燥24‑48h，将滤膜转移至下一个处理液中，超声10min，将滤膜取出，用注射器抽取1/10的处理液冲洗滤膜表面和培养皿内表面，洗液一并过滤，滤膜转移至干净的培养皿中，60℃下干燥24‑48h。本发明提出的方法能够有效提高微塑料样品转移过程中的保留率，减小样品污染，提升微塑料样品的科学性和代表性，为微塑料相关研究的发展奠定基础。

Description

一种微塑料样品的超声转移方法以及质量控制方法
技术领域
本发明涉及微塑料样品技术领域，具体涉及一种微塑料样品的超声转移方法以及质量控制方法。
背景技术
环境样品中的微塑料往往和各种杂质共存，通常需要经过分离、纯化和转移浓缩等一系列复杂的预处理流程才能进行定性、定量分析。在操作过程中，样品的损失和污染是微塑料分析中一直困扰研究者的问题。一方面，微塑料尺寸小、密度低，因此在样品转移的过程中极易造成损失；另一方面，微塑料在空气中无处不在，由于人类活动等原因，空气中的微塑料很容易混入样品中，造成样品污染。除此之外，滤膜的种类和微塑料外形等因素也可能会导致分析数据产生较大偏差。有机滤膜在操作过程中可能会溶解或分散在介质中，因此存在污染样品的可能，导致分析数据偏大的现象；此外，纤维的细长外形有利于其收集，也可能导致对其数量的高估。
在微塑料定性、定量分析中，高效的转移和污染控制是决定研究数据科学性和准确性的关键，对接下来的微塑料丰度调查和污染评估至关重要。目前，已有的研究中通常通过增加预处理操作的重复次数和冲洗次数提高微塑料的保留率，但这样不仅使微塑料的损失风险增大，而且增加了样品接触空气的时间，从而使得样品受空气中微塑料污染的风险也大大增加。
微塑料样品预处理通常包括密度分离、消解、转移浓缩等一系列操作步骤，每个步骤之后都需要用滤膜过滤，从而将微塑料与预处理中使用的溶液分离。微塑料小而轻，而滤膜的多孔或纤维状的特殊结构又使得微塑料很容易附着其上，给微塑料转移带来较大困难。因此，在很多异位研究中通常需要先将微塑料从滤膜上洗脱下来，再经过浓缩或干燥，转移到分析仪器上，才能进行定性、定量分析。微塑料的转移问题是微塑料研究中非常普遍的问题，但目前只有少数研究中提及微塑料样品的转移方法。传统的方法是手动将滤膜上的微塑料挑取出来，或者用刀片轻刮滤膜，使之与膜分离，这两种方式都大大增加了样品与空气以及操作者的接触，使得样品污染风险增大，不仅如此，由于人类识别微塑料的能力有限，通过挑取的方法保留的微塑料粒径范围较小(300μm以上)。目前，通过超声分离微塑料与滤膜的方法越来越受欢迎。这种方法不仅能有效提高微塑料的洗脱效率，而且大大减少了样品与空气的接触，但是使用不当也具有一定损坏样品的风险。环境样品中的微塑料大多在自然界的紫外线、机械作用和生物作用下已有不同程度的老化，超声时间过长、频率过高都可能使之发生损坏，影响其后续的定性、定量分析。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微塑料样品的超声转移方法以及质量控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种微塑料样品的超声转移方法，包括以下步骤：
步骤一：样品用不锈钢滤膜过滤，用超纯水冲洗盛装样品的容器和滤杯壁，洗液一并过滤，完全将微塑料转移至滤膜上；
步骤二：过滤完毕后，将滤膜转移至干净的培养皿中，60℃下干燥24-48h，将滤膜转移至下一个处理液中，超声10min，将滤膜取出，用注射器抽取1/10的处理液冲洗滤膜表面和培养皿内表面，洗液一并过滤，滤膜转移至干净的培养皿中，60℃下干燥24-48h；
步骤三：需要进行滤膜上的原位分析，则将滤膜彻底干燥后直接分析，需要异位分析，则先将500m以上的微塑料挑选出来，置于细胞培养板中单独保存，然后将滤膜转移至烧杯中，添加10mL无水乙醇，超声10min，将滤膜取出，用注射器抽取1-10mL的无水乙醇冲洗滤膜表面，氮吹浓缩至100μL，待测，即可。
优选地，所述处理液为乙醇。
优选地，所述不锈钢滤膜还可采用纯银滤膜过滤。
本发明还提供了一种微塑料样品质量控制方法，包括以下步骤：
步骤一：先将玻璃仪器用超纯水彻底清洗，开口向下置于烘箱中干燥，再用铝箔包裹，备用；
步骤二：将使用的超纯水均使用玻璃纤维滤膜过滤，储存于干净的容量瓶中备用；
步骤三：实验全程佩戴丁腈手套和纯棉实验服，避免使用含有聚酯纤维成分的衣服。
优选地，所述玻璃纤维滤膜的尺寸为0.45μm，φ47mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出的方法能够有效提高微塑料样品转移过程中的保留率，减小样品污染，提升微塑料样品的科学性和代表性，为微塑料相关研究的发展奠定基础；对微塑料样品预处理和分析过程中的质量控制具有切实意义，该方法利用超声将微塑料从滤膜上洗脱下来，不仅能有效避免微塑料样品在预处理过程中的污染，而且能大大提高微塑料的回收率，在一定程度上保证了微塑料样本的有效性和代表性。
附图说明
图1为本发明微塑料回收率示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
实施例1
本实施例的一种微塑料样品的超声转移方法，包括以下步骤：
步骤一：样品用不锈钢滤膜过滤，用超纯水冲洗盛装样品的容器和滤杯壁，洗液一并过滤，完全将微塑料转移至滤膜上；
步骤二：过滤完毕后，将滤膜转移至干净的培养皿中，60℃下干燥24-48h，将滤膜转移至下一个处理液中，超声10min，将滤膜取出，用注射器抽取1/10的处理液冲洗滤膜表面和培养皿内表面，洗液一并过滤，滤膜转移至干净的培养皿中，60℃下干燥24-48h；
步骤三：需要进行滤膜上的原位分析，则将滤膜彻底干燥后直接分析，需要异位分析，则先将500m以上的微塑料挑选出来，置于细胞培养板中单独保存，然后将滤膜转移至烧杯中，添加10mL无水乙醇，超声10min，将滤膜取出，用注射器抽取1-10mL的无水乙醇冲洗滤膜表面，氮吹浓缩至100μL，待测，即可。
本实施例的处理液为乙醇。
本实施例的不锈钢滤膜还可采用纯银滤膜过滤。
本发明还提供了一种微塑料样品质量控制方法，包括以下步骤：
步骤一：先将玻璃仪器用超纯水彻底清洗，开口向下置于烘箱中干燥，再用铝箔包裹，备用；
步骤二：将使用的超纯水均使用玻璃纤维滤膜过滤，储存于干净的容量瓶中备用；
步骤三：实验全程佩戴丁腈手套和纯棉实验服，避免使用含有聚酯纤维成分的衣服。
本实施例的玻璃纤维滤膜的尺寸为0.45μm，φ47mm。
添加20个150μm的小球状标准PE至10mL超纯水，充分混合，作为模拟样品，用直径为47μm的不锈钢滤膜过滤，将滤膜转移至干净的培养皿中，60℃下干燥24h以上。将滤膜转移至烧杯中，加入10mL无水乙醇，用铝箔覆盖烧杯口，超声10min，将滤膜取出，并用少量无水乙醇多次冲洗，洗液一并转移至离心管中，用氮吹仪浓缩后转移至载玻片或表面皿上，计数，计算回收率。公式如下：
R(％)＝N/N0×100％
R为微塑料回收率；
N为加标样品计数值；
N0为实际加标值
实施例2
除了将150μm的小球状PE更换为500μm的圆片状PET以外，其他与实施例1相同。
实施例2
除了将150μm的小球状PE更换为500μm的圆片状PVC以外，其他与实施例1相同。
实施例2
除了将150μm的小球状PE更换为500μm的圆片状PC以外，其他与实施例1相同。
实施例2
除了将150μm的小球状PE更换为500μm的圆片状PP以外，其他与实施例1相同。
实施例2
除了将150μm的小球状PE更换为500μm的圆片状PE以外，其他与实施例1相同。
实施例2
除了将标准微塑料的投加量从20个变更为5个以外，其他与实施例1相同。
实施例3
除了将标准微塑料的投加量从20个变更为10个以外，其他与实施例1相同。
实施例4
除了将标准微塑料的投加量从20个变更为50个以外，其他与实施例1相同。
实施例5
除了将标准微塑料的投加量从20个变更为100个以外，其他与实施例1相同。
实施例6
除了将投加的标准微塑料从规格为200μm变更为50μm以外，其他与实施例1相同。
实施例7
除了将投加的标准微塑料从规格为200μm变更为100μm以外，其他与实施例1相同。
实施例8
除了将投加的标准微塑料从规格为200μm变更为150μm以外，其他与实施例1相同。
实施例9
除了将投加的标准微塑料从规格为200μm变更为500μm以外，其他与实施例1相同。
实施例10
除了将投加的标准微塑料从规格为200μm变更为1000μm以外，其他与实施例1相同。
实施例11
除了将投加的标准微塑料从规格为200μm变更为5000μm以外，其他与实施例1相同。
实施例12
除了将小球状标准微塑料变更为纤维状标准微塑料以外，其他与实施例1相同。
实施例13
除了将小球状标准微塑料变更为不规则颗粒状标准微塑料以外，其他与实施例1相同。
实施例12
除了将不锈钢滤膜变更为氧化铝滤膜以外，其他与实施例1相同。
实施例13
除了将不锈钢滤膜变更为纯银滤膜以外，其他与实施例1相同。
实施例14
除了将不锈钢滤膜变更为石英纤维滤膜以外，其他与实施例1相同。
实施例15
除了将不锈钢滤膜变更为玻璃纤维滤膜以外，其他与实施例1相同。
实施例16
除了将不锈钢滤膜变更为聚碳酸酯滤膜以外，其他与实施例1相同。
实施例17
除了将不锈钢滤膜变更为混合纤维素滤膜以外，其他与实施例1相同。
实施例18
除了将不锈钢滤膜变更为尼龙滤膜以外，其他与实施例1相同。
实施例19
除了将不锈钢滤膜变更为硝酸纤维滤膜以外，其他与实施例1相同。
实施例20
除了将不锈钢滤膜变更为醋酸纤维滤膜以外，其他与实施例1相同。
实施例21
除了将规格为47μm的滤膜变更为25μm的滤膜以外，其他与实施例12相同。
实施例22
除了将规格为47μm的滤膜变更为25μm的滤膜以外，其他与实施例13相同。
实施例23
除了将规格为47μm的滤膜变更为25μm的滤膜以外，其他与实施例14相同。
实施例24
除了将规格为47μm的滤膜变更为25μm的滤膜以外，其他与实施例15相同。
实施例25
除了将规格为47μm的滤膜变更为25μm的滤膜以外，其他与实施例16相同。
实施例26
除了将规格为47μm的滤膜变更为25μm的滤膜以外，其他与实施例17相同。
实施例27
除了将规格为47μm的滤膜变更为25μm的滤膜以外，其他与实施例18相同。
实施例28
除了将规格为47μm的滤膜变更为25μm的滤膜以外，其他与实施例19相同。
实施例29
除了将规格为47μm的滤膜变更为25μm的滤膜以外，其他与实施例20相同。
实施例30
除了将超声时长从10min变更为1min以外，其他与实施例1相同。
实施例31
除了将超声时长从10min变更为5min以外，其他与实施例1相同。
实施例32
除了将超声时长从10min变更为1h以外，其他与实施例1相同。
实施例33
除了将超声时长从10min变更为2h以外，其他与实施例1相同。
图1展示了以上33个实施例的微塑料回收。
通过对这些实施例进行分析，我们主要有以下发现：
(1)PET、PVC、PP、PC及PE5种材质微塑料的平均回收率均为100％(图1-a)，并未表现出差异，因此我们认为聚合物类型对转移过程中微塑料回收率可能不会产生明显影响。
(2)不同投加量表现出不同的回收率(图1-b)，投加量为5、10、20个时，平均回收率均达到较高水平(分别为96.67％、98.33％、98.33％)，并且差异不明显，而在投加量为50和100个时，回收率较前面三种情况下有所降低(分别为77.33％和74.33％)。
(3)随着粒径的增大，回收率在50-500μm范围内总体呈现逐渐增高的趋势，并对500μm、1mm和5mm的微塑料回收率均达到100％(图1-c)，这可能是因为粒径越大，颗粒肉眼可见度越强，回收率越高。
(4)不同形状的微塑料平均回收率(纤维、小球和颗粒的平均回收率分别为95％、98.33％、96.67％)并没有表现出明显差异(图1-d)，这可能是由于标准微塑料粒径较大(纤维、小球和颗粒的粒径范围分别为2-3mm、0.5-0.6mm和0.5-0.6mm)，与图1-c中的实验结果相符。
(5)经过不同时长的超声均能对微塑料有一定程度的回收(图1-e)，1min、5min、10min、1h、2h的平均回收率分别为85％、70％、98％、86％、91％，超声时长为10min时回收率达到最高(98％)。因此为了节约时间，并保持微塑料原本形态，在保证高回收率的前提下，超声时长越短越好。
(6)选择了10种微塑料研究中常用的滤膜，包括直径为47mm和25mm两种规格。总体来看，除不锈钢、氧化铝和硝酸纤维外，25mm滤膜的回收率均高于47mm滤膜(图1-f)。47mm的滤膜中，不锈钢滤膜、氧化铝滤膜和硝酸纤维滤膜的平均回收率最高，均为98.33％，石英纤维滤膜最低，为66.67％；而在25mm的滤膜中，纯银滤膜和氧化铝滤膜的回收率最高，均为96.67％，混合纤维滤膜的回收率最低，为85.00％；氧化铝滤膜无论是47mm还是25mm均有较高的回收率并且结果重现性较好。
基于以上结果，提出了样品转移的基本方案：样品过滤时使用纯银、氧化铝或不锈钢等金属材质的滤膜，过滤后采用超声进行洗脱，将超声时长控制在10min左右。
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种微塑料样品的超声转移方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：样品用不锈钢滤膜过滤，用超纯水冲洗盛装样品的容器和滤杯壁，洗液一并过滤，完全将微塑料转移至滤膜上；
步骤二：过滤完毕后，将滤膜转移至干净的培养皿中，60℃下干燥24-48h，将滤膜转移至下一个处理液中，超声10min，将滤膜取出，用注射器抽取1/10的处理液冲洗滤膜表面和培养皿内表面，洗液一并过滤，滤膜转移至干净的培养皿中，60℃下干燥24-48h；
步骤三：需要进行滤膜上的原位分析，则将滤膜彻底干燥后直接分析，需要异位分析，则先将500m以上的微塑料挑选出来，置于细胞培养板中单独保存，然后将滤膜转移至烧杯中，添加10mL无水乙醇，超声10min，将滤膜取出，用注射器抽取1-10mL的无水乙醇冲洗滤膜表面，氮吹浓缩至100μL，待测，即可。
2.根据权利要求1所述的一种微塑料样品的超声转移方法，其特征在于，所述处理液为乙醇。
3.根据权利要求1所述的一种微塑料样品的超声转移方法，其特征在于，所述不锈钢滤膜还可采用纯银滤膜过滤。
4.一种如权利要求1-3所述微塑料样品质量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：先将玻璃仪器用超纯水彻底清洗，开口向下置于烘箱中干燥，再用铝箔包裹，备用；
步骤二：将使用的超纯水均使用玻璃纤维滤膜过滤，储存于干净的容量瓶中备用；
步骤三：实验全程佩戴丁腈手套和纯棉实验服，避免使用含有聚酯纤维成分的衣服。
5.根据权利要求4所述的一种微塑料样品质量的控制方法，其特征在于，所述玻璃纤维滤膜的尺寸为0.45μm，φ47mm。
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