CN113092212A - 一种从生物样品中提取微塑料的方法 - Google Patents

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陈祖椿
章强
蓝文陆
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Abstract

本发明公开了一种从生物样品中提取微塑料的方法，属于生物环境监测技术领域，所述方法包括以下步骤：将生物样品置于消解液中进行消解、过滤即可；所述生物样品具有几丁质外骨骼时，消解液为30wt％的双氧水；其余生物样品采用10wt％的KOH溶液作为消解液；本发明通过对不同种类生物样品消解过程中采用的消解液的种类和浓度进行限定，可以实现对生物样品中所含微塑料的充分、快速、有效提取；本发明提供的从生物样品中提取微塑料的方法成本低，耗时短，操作简单，效率高。

Description

一种从生物样品中提取微塑料的方法
技术领域
本发明属于生物环境监测技术领域，具体涉及一种从生物样品中提取微塑料的方法。
背景技术
随着社会的发展，塑料制品在工业、农业和人们日常生活等方面普遍应用，塑料广泛地分布在我们的生活环境中。塑料在给我们带来便捷的同时，也给我们的环境造成了一定的危害。塑料在经过海浪海流的冲刷搅动或者光照的裂解后产生较小的碎片，称为微塑料(<5mm)。微塑料大量分布于环境中，极易被生物吸附和摄食，再经过食物链进行传递从而富集于更多生物体内，对生物的生存产生威胁，甚至危害到人类的健康。微塑料除了自身污染之外，还会富集和迁移形成多种环境污染物。由于微塑料具有粒径小、种类多、吸附性较强等特性，难以从生物组织中直接观察定量，为微塑料的污染研究造成了挑战。因此，亟待寻找一种有效的从生物组织中提取微塑料的方法，以方便生物样品中微塑料的检测工作，并推进微塑料对污染物迁移转化研究的进展。
目前从生物样品中提取微塑料有较多的方法，不同的方法导致微塑料的检出率存在一些差异，而且目前的方法对微塑料的检出率较低，耗时较长，因此需要研究一种能够从生物样品中高效提取微塑料的方法。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种从生物样品中提取微塑料的方法，以实现对生物样品中的微塑料的高效提取。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种从生物样品中提取微塑料的方法，包括以下步骤：
将生物样品置于消解液中进行消解、过滤即可；
所述生物样品具有几丁质外骨骼时，消解液为30wt％的双氧水；其余生物样品采用10wt％的KOH溶液作为消解液。
进一步地，所述消解液为10wt％的KOH溶液时，生物样品与消解液的体积比为1∶(3～4)；所述消解液为30wt％的双氧水时，每克生物样品的消解液用量为40～50mL。
进一步地，所述消解在45～50℃下进行，时间为48～72h。
进一步地，所述消解后还包括浮选除去无机颗粒的操作。
进一步地，所述浮选除去无机颗粒具体方法为：向消解后的样品中加入饱和的盐溶液，搅拌、静置，收集上清液。
进一步地，所述饱和的盐溶液为饱和NaCl溶液、饱和NaI溶液或饱和ZnCl2溶液。
进一步地，所述过滤采用5μm的尼龙滤膜。
10wt％KOH适用大部分的生物样品的消解，成本低廉，适合大规模的生物样品的消解；当生物样品为具有几丁质外骨骼的生物(如昆虫和虾类等)时，采用30wt％的双氧水作为消解液的效果较好。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过对不同种类生物样品消解过程中采用的消解液的种类和浓度进行限定，可以实现对生物样品中所含微塑料的充分、快速、有效提取；
(2)本发明提供的从生物样品中提取微塑料的方法成本低，耗时短，操作简单，效率高。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。
另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
为了使得实施例及对比例中对生物样品内提取得到的微塑料的结果更加准确，采取以下两方面的措施：
减少污染：工具使用玻璃或者不锈钢制品，研究人员穿棉质实验服，戴橡胶手套；提取过程中使用的所有溶液，包括纯净水、10％KOH、30％H2O2和饱和NaCl溶液等，均经过1μm的尼龙滤膜过滤，并且在使用前过滤；每项操作完成后尽快盖上盖子，或用锡箔纸包裹。
设置空白对照：设置不加入生物样品的组作为空白对照组，其他操作步骤同实施例1，对照组共设6个平行，通过对照组微塑料含量得出环境中微塑料污染情况，并修正结果数据。
以下实施例及对比例的微塑料的提取结果均是指修正后的数据，以下不再重复描述。
实施例1
牡蛎的微塑料暴露与提取，步骤如下：
(1)购买玫红色聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料微粒，微塑料粒径为20微米，对广西钦州当地香港牡蛎开展微塑料暴露实验，暴露浓度设置为100个/L，暴露周期为96小时，暴露实验设置A、B、C三组，每组包括大(11cm左右)、中(8cm左右)、小(5cm左右)三种规格牡蛎各5个；
(2)暴露结束后取出A、B、C三组的牡蛎，并抽滤回收暴露液中的微塑料；
(3)对各组牡蛎进行解剖，取其鳃、消化腺和其余组织并称重(此处分器官目的在于分析微塑料在牡蛎不同部位的富集；称重目的在于后续能更好地描述单位质量的生物样品的微塑料丰度)；
(3)剪碎鳃，A组和B组样品中每10g样品加入30ml 10wt％的KOH溶液，C组样品中每10g样品加入40ml 10wt％的KOH溶液，分别装入玻璃瓶内；
(4)将各组放入恒温振荡器内，A组设置温度为45℃，B组设置温度为35℃，C组设置温度为50℃，各组均在转速80rpm下消解48h；
(5)观察各组消解效果，发现消解效果较好，残留的无机颗粒较少，直接采用5μm的尼龙滤膜趁热过滤，并用过滤水清洗过滤器，避免微塑料贴在器壁上，减少损失，将滤膜用镊子夹起放在做好标记的培养皿中，包锡箔纸密封保存；
(6)待滤膜风干后，在体式显微镜下观察、计数。
使用显微-傅里叶红外光谱仪(μ-FTIR)对滤膜上的样品进行成分验证，排除污染微塑料。
实施例1中各组牡蛎中提取得到的微塑料的数量及微塑料检出率如表1所示：
表1
Figure BDA0003017162810000041
本发明采用粒径为20微米的微塑料进行暴露实验，微塑料从暴露液中回收时，基本能够实现100％的回收、检出，因此，暴露液中微塑料初始数量-暴露液回收的微塑料的数量即得生物样品中吸收的微塑料的数量，所以，生物样品中微塑料的检出率＝生物样品中提取得到的微塑料的数量/(暴露液中微塑料初始数量-暴露液回收的微塑料的数量)*100％。
实施例2
虾的微塑料的暴露与提取，步骤如下：
(1)采用人工尼罗红染色PET塑料微粒，微塑料粒径为20微米，对广西钦州当地海虾开展微塑料暴露实验。暴露浓度设置为100个/L，暴露周期为96小时，暴露实验设置D、E、F三组，每组分别包括大(10cm左右)、中(5cm左右)、小(2cm左右)、苗(<1cm)四种规格的虾各6只；
(2)暴露结束后，取出D、E、F各组的海虾，并抽滤回收暴露液中的微塑料；对各组大、中、小虾进行剥壳，取其虾肉，并称重；对苗虾无需解剖，直接剪碎后消解；
(3)D组样品中每5g样品加入200ml 30wt％的双氧水，E组样品中每10g样品加入30ml 10wt％的KOH溶液，F组样品中每5g样品加入250ml 30wt％的双氧水，分别装入玻璃瓶内；使用双氧水作为消解液时，其在消解过程中易放出气体，产生泡沫，因此D组和F组样品使用瓶身较为细长的容器，以免溢出；
(4)将各组放入恒温振荡器内，设置温度为45℃，各组均在转速80rpm下消解72h；
(5)观察各组消解效果，发现E组残留的无机颗粒较多，因此，采用饱和NaCl溶液进行浮选，向D组、E组和F组加入等量饱和NaCl溶液，搅拌使其充分混合，然后静置，分层后使用大体积移液枪搭配玻璃移液管收集上层液(为了使得D组、E组和F组的结果具有可比性，对无机颗粒残留较少的D组和F组也采取了和E组同样的操作)；
(6)采用5μm的尼龙滤膜对各组上层液进行过滤，并用过滤水清洗过滤器，避免微塑料贴在器壁上，减少损失，将滤膜用镊子夹起放在做好标记的培养皿中，包锡箔纸密封保存；
(6)待滤膜风干后，在体式显微镜下观察、并计数。
表2
Figure BDA0003017162810000051
Figure BDA0003017162810000061
由表1和表2可以看出，采用本发明的方法能够获得较高的微塑料检出率，说明本发明的方法能够很好地实现生物样品中微塑料的提取。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种从生物样品中提取微塑料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将生物样品置于消解液中进行消解、过滤即可；
所述生物样品具有几丁质外骨骼时，消解液为30wt％的双氧水；其余生物样品采用10wt％的KOH溶液作为消解液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述消解液为10wt％的KOH溶液时，生物样品与消解液的体积比为1∶(3～4)；所述消解液为30wt％的双氧水时，每克生物样品的消解液用量为40～50mL。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述消解在45～50℃下进行，时间为48～72h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述消解后还包括浮选除去无机颗粒的操作。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述浮选除去无机颗粒具体方法为：向消解后的样品中加入饱和的盐溶液，搅拌、静置，收集上清液。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过滤采用5μm的尼龙滤膜。
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