典型土壤中微塑料的測(cè)定方法研究

李雯星,吳亞梅,王 康,陳 偉,田佳宇,徐 笠②

1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)環(huán)境學(xué)院,湖北 武漢 430078;2.北京市農(nóng)林科學(xué)院質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所,北京 100097;3.農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境監(jiān)測(cè)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100097〕

微塑料作為一種新興污染物,近年來(lái)受到科學(xué)界和社會(huì)的廣泛關(guān)注[1]。微塑料是粒徑<5 mm的塑料污染物[2],包括碎片、薄膜、纖維、顆粒和泡沫等不同形狀,廣泛分布在水生和陸地生態(tài)系統(tǒng)以及大氣中。相比較于海洋等水環(huán)境,目前對(duì)于土壤環(huán)境微塑料的研究還很匱乏。事實(shí)上,大多數(shù)海洋塑料垃圾來(lái)源于陸地環(huán)境,土壤是一個(gè)巨大的微塑料儲(chǔ)存庫(kù)[3-4]。有研究表明積累在土壤中的微塑料會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)完整性,使土壤理化性質(zhì)發(fā)生改變,進(jìn)而影響整個(gè)土壤生態(tài)系統(tǒng)健康[5-7]。同時(shí),微塑料也會(huì)直接或間接地影響植物生長(zhǎng)發(fā)育,通過(guò)食物鏈傳遞進(jìn)入人體,不利于人類健康發(fā)展[8-9]。隨著人們對(duì)微塑料來(lái)源及生態(tài)效應(yīng)的認(rèn)識(shí)日益加深,微塑料對(duì)生態(tài)環(huán)境的潛在風(fēng)險(xiǎn)也在增加。可降解塑料作為減輕當(dāng)前不可降解塑料污染的解決方案之一,是塑料可能的工業(yè)發(fā)展方向[10],但可降解塑料在自然和受控條件下降解速率依舊較慢[11-15]。因此,開(kāi)展可降解塑料等各種微塑料檢測(cè)對(duì)土壤微塑料引起的潛在生態(tài)和健康風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

與水樣、沉積物和大氣等介質(zhì)相比,土壤是一種非均相復(fù)雜介質(zhì),微塑料進(jìn)入土壤環(huán)境后會(huì)與土壤中有機(jī)物結(jié)合形成土壤團(tuán)聚體,微塑料可能被包裹在土壤團(tuán)聚體中,且土壤類型、土壤有機(jī)質(zhì)(SOM)含量和pH的不同增加了土壤微塑料分離難度[16-18]。學(xué)者們做了很多嘗試來(lái)改善將微塑料與土壤分離的方法,如基于洗脫原理提取微塑料的裝置[19]、利用空氣誘導(dǎo)溢流(AIO)開(kāi)發(fā)兩步提取的浮選裝置[20]和再連續(xù)流動(dòng)-氣浮分離一體化裝置[21],然而這些方法都存在一定缺點(diǎn),如提取效率不高、未考慮可降解塑料和提取過(guò)程比較繁瑣等。能否從土壤中高效分離微塑料,有效去除土壤有機(jī)質(zhì)和從土壤中提取各種類型微塑料[22-23]這兩點(diǎn)非常重要。不同土壤的理化性質(zhì)不同,微塑料檢測(cè)尚缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)方法,如何有效分離、純化不同土壤類型中微塑料是提高微塑料回收率的重要一步,也是檢測(cè)土壤微塑料的關(guān)鍵。

目前微塑料化學(xué)組分鑒定普遍采用的方法是傅里葉變換紅外光譜(FTIR)法,采用FTIR可以得到目標(biāo)聚合物光譜圖像,通過(guò)與光譜庫(kù)中標(biāo)準(zhǔn)圖譜進(jìn)行對(duì)比,識(shí)別出微塑料化學(xué)組分。FTIR有透射、反射和衰減全反射(attenuated total refraction, ATR)3種模式,操作簡(jiǎn)單,譜圖特征性強(qiáng)。但水分的存在會(huì)干擾FTIR檢測(cè)結(jié)果,因而要保證樣品在檢測(cè)前進(jìn)行充分干燥。此外,是否有效去除土壤SOM也會(huì)影響FTIR技術(shù)在土壤上的應(yīng)用效果[24]。有研究[25]表明FTIR對(duì)環(huán)境中微塑料的檢測(cè)準(zhǔn)確率可達(dá)86.00%以上。將密度分離法與FTIR結(jié)合使用,是目前比較優(yōu)選的土壤微塑料提取與鑒定分析方法。

我國(guó)地域遼闊,土壤種類豐富,目前對(duì)于不同土壤類型中各種微塑料,特別是可降解微塑料的分離提取方法并沒(méi)有形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[26]。選取湖南紅壤、北京褐土和東北黑土作為研究對(duì)象,設(shè)置前消解、后消解和前后消解3種不同處理方法,評(píng)估不同方法對(duì)9種不同種類不同密度的可降解和不可降解微塑料的分離效果及微觀形貌的影響,以及去除土壤有機(jī)質(zhì)的效果對(duì)比。旨在通過(guò)總結(jié)中國(guó)不同典型區(qū)域土壤適宜的微塑料提取方法,探究不同提取方法對(duì)不同種類微塑料特別是可降解塑料提取效果的差異,建立一種操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度高、適用于各種類型土壤的微塑料提取方法,以期為土壤微塑料測(cè)定進(jìn)一步發(fā)展提供支撐,為土壤微塑料提取與檢測(cè)方法相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土壤來(lái)源及微塑料的選材

選取3種代表性土壤類型,分別為江西鷹潭紅壤、北京房山褐土和黑龍江齊齊哈爾黑土(表1)。紅壤和黑土呈弱酸性,褐土呈弱堿性。紅壤有機(jī)質(zhì)含量偏低,而褐土和黑土有機(jī)質(zhì)含量偏高,3種土壤有機(jī)質(zhì)含量為黑土>褐土>紅壤。紅壤顆粒機(jī)械組成主要集中在0～0.2 mm,褐土和黑土主要集中在0.002～0.05 mm。

表1 3種類型土壤理化性質(zhì)

選取生活中使用較廣泛的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚酰胺樹(shù)脂(PA)、聚氯乙烯(PVC)和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)6種不可降解微塑料以及聚乳酸(PLA)、聚羥基脂肪酸酯(PHA)和聚對(duì)苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)3種可降解微塑料作為典型微塑料樣品[27]。供試微塑料樣品相關(guān)性質(zhì)見(jiàn)表2。

表2 微塑料相關(guān)性質(zhì)

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及過(guò)程

對(duì)添加微塑料的湖南紅壤、北京褐土和東北黑土3種土壤采用飽和ZnCl2溶液進(jìn)行密度浮選,并設(shè)置H2O2前消解、后消解和前后消解3種處理方法。前消解是對(duì)土壤樣品先進(jìn)行消解,再進(jìn)行密度浮選;后消解是先進(jìn)行密度浮選,再進(jìn)行消解;前后消解是先進(jìn)行消解,再進(jìn)行密度浮選,之后再次進(jìn)行消解。3種土壤共有9種消解組合,每組設(shè)平行3次,共27組試驗(yàn)。最后,采用ATR-FTIR方法檢測(cè)微塑料化學(xué)成分。ATR-FTIR方法能夠吸收化合物中特定官能團(tuán)的紅外光,引起基團(tuán)振動(dòng)能級(jí)躍遷,產(chǎn)生紅外吸收光譜,將所得紅外光譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行對(duì)比,從而計(jì)算出微塑料回收率。具體操作步驟見(jiàn)圖1。

圖1 前后消解條件下土壤微塑料分離鑒定流程

(1)準(zhǔn)備土壤:將土壤樣品放置在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中60 ℃條件下烘至恒重,待干燥后,磨碎,分別過(guò)5和2 mm孔徑不銹鋼篩,去除小石頭、樹(shù)枝等雜質(zhì)。用電子天平稱取10 g干土倒入燒杯(前消解和前后消解處理)或錐形瓶(后消解處理)中。

(2)添加微塑料:向裝有土樣的燒杯和錐形瓶中分別添加180個(gè)微塑料(每種微塑料20個(gè)),并用玻璃棒攪拌混合均勻。

(3)前消解:向燒杯中增量添加w為30%的100 mL H2O2,放置于石墨電熱板上消解至土樣干燥,之后磨碎倒入錐形瓶中。

(4)密度浮選:加入ZnCl2溶液至錐形瓶瓶頸處,置于智能磁力攪拌器上持續(xù)攪拌30 min,靜置24 h,然后使用微塑料分離裝置(圖2)打開(kāi)真空泵進(jìn)行鼓氣,鼓出上清液約50 mL至燒杯中,重復(fù)操作3次。

①玻璃蓋;②玻璃漏斗;③錐形瓶;④燒杯;⑤真空泵。

(5)過(guò)濾:將上清液用真空過(guò)濾裝置進(jìn)行過(guò)濾,濾膜選擇5 μm孔徑硝酸纖維素濾膜。用超純水多次反復(fù)沖洗燒杯、分離提取裝置和濾器內(nèi)壁,將沖洗液一并過(guò)濾,減少物質(zhì)殘留,使目標(biāo)物全部富集至濾膜上。

(6)后消解:將濾膜上的物質(zhì)全部轉(zhuǎn)移至200 mL燒杯中,加入w為30%的100 mL H2O2,用鋁箔密封燒杯,設(shè)置石墨電熱板溫度為70 ℃,消解3 d。消解完成后將燒杯中溶液再次進(jìn)行真空抽濾,用超純水反復(fù)沖洗燒杯、過(guò)濾裝置內(nèi)壁,將沖洗液一并過(guò)濾。最后,用無(wú)齒不銹鋼鑷子將濾膜小心取下,放置在直徑為60 mm的潔凈玻璃培養(yǎng)皿中,室溫干燥后取出,待分析。

(7)微塑料數(shù)量觀測(cè)和光譜檢測(cè):對(duì)濾膜上微塑料進(jìn)行目視觀測(cè)并對(duì)不同種類微塑料進(jìn)行分類計(jì)數(shù),用ATR-FTIR檢測(cè)目視觀測(cè)不能確定種類的微塑料,并將圖譜與標(biāo)準(zhǔn)品譜庫(kù)(薩特勒譜庫(kù))進(jìn)行比對(duì),得到微塑料回收率。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),采用Origin 2021繪圖。

1.4 質(zhì)量保證和控制

采取充分預(yù)防措施避免樣品污染。所有采樣儀器(包括不銹鋼鏟子和不銹鋼網(wǎng)篩)在使用前均用蒸餾水沖洗干凈,避免土壤樣品交叉污染。所有玻璃器皿(包括玻璃燒杯、錐形燒瓶、培養(yǎng)皿和過(guò)濾裝置)在使用前均用蒸餾水沖洗干凈,并放入恒溫鼓風(fēng)干燥箱(60 ℃)中干燥。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中人員穿棉質(zhì)實(shí)驗(yàn)服、戴口罩和手套(丁腈),玻璃器皿覆蓋鋁箔以避免造成污染。設(shè)置大氣空白。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理不同土壤微塑料回收率

不同處理?xiàng)l件下3種土壤微塑料回收率見(jiàn)圖3。紅壤在前后消解處理下微塑料回收率最好,為(100.00±0.45)%,在前消解、后消解處理下微塑料回收率分別為(102.41±4.29)%和(99.63±0.52)%。褐土在后消解處理下微塑料回收率最好,為(99.63±1.89)%,在前消解、前后消解處理下微塑料回收率分別為(96.85±0.69)%和(99.07±1.59)%。黑土在前后消解處理下微塑料回收率最好,為(100±0.79)%,在前消解、后消解處理下微塑料回收率分別為(99.07±1.39)%和(98.89±2.36)%。

圖3 不同處理不同土壤中微塑料總回收率

不同處理3種土壤中不同微塑料回收率見(jiàn)圖4。如圖4所示,紅壤在3種消解處理下微塑料回收率均達(dá)到95%以上,其中,PE回收率均超過(guò)100%,前消解處理下回收率最高,為(121.67±34.24)%。前后消解處理下PP、PS、PA、PVC、PET、PLA和PBAT這7種微塑料回收率均為(100.00±0.00)%。褐土在前消解處理下PE和PP回收率分別為(76.67±2.36)%和(93.33±6.24)%,與紅壤結(jié)果類似,其他微塑料回收率均達(dá)到95%以上。黑土中微塑料回收率與紅壤和褐土類似,除后消解處理下PA回收率為(93.33±6.24)%之外,3種處理下微塑料回收率均達(dá)到95%以上。前后消解處理下黑土中PE和PP回收率均為(100.00±4.08)%,PS、PA、PVC、PET、PLA、PHA和PBAT這7種微塑料回收率均為(100.00±0.00)%。

各微塑料種類名稱中英文對(duì)照見(jiàn)表2。

2.2 不同土壤不同處理下微塑料提取效果

分別采用3種消解處理對(duì)3種土壤中微塑料進(jìn)行提取,3種消解處理后濾膜上其他自然環(huán)境物質(zhì)均有明顯減少。其中,前消解處理下3種土壤濾膜上的殘留物質(zhì)比后消解和前后消解處理多,而后消解與前后消解處理差異較小。

2.3 不同處理下聚合物顆粒的表面微觀特征

為進(jìn)一步了解后消解對(duì)微塑料表面微觀特征的影響,以紅壤中微塑料為例,對(duì)微塑料標(biāo)準(zhǔn)品及其經(jīng)過(guò)后消解的微塑料進(jìn)行掃描電鏡檢測(cè)(圖5)。如圖5所示,微塑料標(biāo)準(zhǔn)品顆粒表面雖然不平整,但是較為光滑,經(jīng)后消解處理后,微塑料表面僅僅出現(xiàn)輕微磨損,后消解處理對(duì)聚合物顆粒表面幾乎沒(méi)有造成影響。

各微塑料種類名稱中英文對(duì)照見(jiàn)表2。

3 討論

3.1 不同消解處理方法對(duì)不同土壤中微塑料回收率的影響

微塑料提取方法能影響微塑料回收率[28],此外,不同地區(qū)的土壤類型不同,土壤pH、有機(jī)質(zhì)含量和土壤顆粒機(jī)械組成等理化性質(zhì)具有較大差異,也會(huì)影響微塑料提取效果。在筆者研究中,除前消解處理下褐土中PE和PP回收率分別為(76.67±2.36)%和(93.33±6.24)%,后消解處理下黑土中PA回收率為(93.33±6.24)%之外,3種土壤中9種微塑料回收率均達(dá)到95%以上。3種消解處理下紅壤中PE回收率均超過(guò)100%,這可能是由于紅壤中有機(jī)質(zhì)含量較少,微塑料在土壤中的吸附點(diǎn)位較少,消解較為充分。其中,前消解條件下PE回收率達(dá)到最高,為(121.67±34.24)%,這可能是由于H2O2溶液對(duì)紅壤中原本含有的PE存在輕微消解作用,也可能是由于實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中儀器設(shè)備的磨損,導(dǎo)致添加塑料產(chǎn)生破裂,PE數(shù)量增多,回收率超過(guò)100%。前消解處理下褐土中PE回收率為(76.67±2.36)%,在不同土壤不同處理中為最低,這可能是由于褐土中有機(jī)質(zhì)較多,而有機(jī)質(zhì)含量增多會(huì)增加微塑料在土壤中的吸附點(diǎn)位,從而減弱微塑料解吸能力[29]。另外,加入H2O2溶液時(shí)反應(yīng)劇烈,H2O2可能對(duì)PE表面造成輕微破損[30],導(dǎo)致PE回收率過(guò)低。因此,分離提取紅壤和褐土中微塑料不適宜采用前消解處理方法,而適宜采用后消解或前后消解處理方法;對(duì)于黑土中微塑料,3種消解處理方法均可行。不同處理方法下紅壤、褐土和黑土中微塑料總回收率均超過(guò)96%,整體來(lái)看,3種處理方法對(duì)3種土壤中微塑料分離提取效果的影響差異不大。

已有研究表明,采用不同提取方法微塑料回收率也有所差異,但這些研究大多針對(duì)某種土壤中幾種不可降解塑料進(jìn)行實(shí)驗(yàn),未對(duì)不同土壤類型進(jìn)行研究(表3[30-34])。

表3 不同提取方法下土壤中微塑料回收率[30-34]

PET為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯,HDPE為高密度聚乙烯,PVC為聚氯乙烯,LDPE為低密度聚乙烯,PP為聚丙烯,PS為聚苯乙烯,PA為聚酰胺,PC為聚碳酸酯,POM為聚甲醛,ABS為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯,PE為聚乙烯,PMMA為聚甲基丙烯酸甲酯,EPS為聚苯乙烯泡沫。

RADFORD等[31]在自制土壤中加入6種微塑料,采用NaCl、ZnCl2和菜籽油作為分離試劑條件下微塑料回收率分別為59%、80%和84%,與之相比,筆者研究結(jié)果中微塑料回收率均較高。LIU等[32]采用自制循環(huán)分離裝置(由分離、過(guò)濾和循環(huán)系統(tǒng)3個(gè)部分組成),以CaCl2和NaBr溶液作為分離提取試劑,回收率為95%～100%,但CaCl2溶液具有高粘度,過(guò)濾十分緩慢,而NaBr溶液存在一定毒性。HAN等[33]采用對(duì)浮選、過(guò)濾等流程進(jìn)行優(yōu)化的自制提取裝置后發(fā)現(xiàn),NaCl溶液不能用于提取PET和PVC等高密度微塑料,而V(NaCl)∶V(NaI)=1∶1的混合溶液對(duì)PP、PET、PVC、PS和EPS這5種微塑料回收率均達(dá)到90%以上,其中PE回收率最低,只有(78±16)%。對(duì)江西南昌紅土和湖北武漢壤土中微塑料進(jìn)行分離時(shí)發(fā)現(xiàn),采用NaCl溶液浮選時(shí)回收率最低,采用NaCl+油混合溶液浮選時(shí)回收率最高,分別為85.82%和(94.2±1.44)%[34-35]。這些研究均未考慮環(huán)境介質(zhì)中可能存在的PLA、PHA和PBAT等可降解微塑料。因此,筆者研究中特別選擇3種不同性質(zhì)土壤,對(duì)可降解及不可降解共9種微塑料進(jìn)行提取,微塑料回收率范圍為96%～102%,表明筆者采用的提取方法能高效回收不同類型土壤中的微塑料,方法是可行的。

3.2 不同處理方法對(duì)消解效果的影響

土壤組成復(fù)雜,富含各種有機(jī)質(zhì)。不同處理方法因消解順序不同,去除土壤有機(jī)質(zhì)的效果也不同。不同地區(qū)土壤類型不同,pH、有機(jī)質(zhì)含量和土壤顆粒機(jī)械組成也不同,一方面,微塑料與有機(jī)質(zhì)結(jié)合,被包裹在土壤團(tuán)聚體中,難以從土壤顆粒中被分離出來(lái)[36];另一方面,土壤有機(jī)質(zhì)密度范圍通常為1.0～1.4 g·cm-3,與PET等高密度微塑料接近[3],因此,簡(jiǎn)單的密度分離法并不能很好地分離土壤基質(zhì)中微塑料與有機(jī)質(zhì),還需要增加去除有機(jī)物的步驟,將浮選和消解聯(lián)用可以提高微塑料分離效率。筆者研究中,經(jīng)消解處理的濾膜上有機(jī)質(zhì)及其他雜質(zhì)含量明顯少于未消解處理,這表明采用H2O2消解去除土壤有機(jī)質(zhì)這一步驟在分離提取土壤微塑料的過(guò)程中很有必要。同樣消解處理下,不同性質(zhì)土壤之間的提取效果沒(méi)有明顯差異,但是前消解處理下紅壤、褐土和黑土的濾膜上殘留物質(zhì)相對(duì)于后消解和前后消解處理較多,后消解和前后消解處理下紅壤、褐土和黑土的濾膜上殘留物質(zhì)差異較小。在試驗(yàn)條件允許及時(shí)間充分的情況下,可以選擇前后消解處理去除土壤有機(jī)質(zhì),以提高土壤微塑料分離效果。另外,后消解處理也是可行方案,不僅能高效去除土壤有機(jī)質(zhì),還能節(jié)約時(shí)間成本。

在綜合考慮去除土壤有機(jī)質(zhì)效果和實(shí)驗(yàn)效率的基礎(chǔ)上,對(duì)后消解處理下微塑料進(jìn)行掃描電鏡檢測(cè),結(jié)果發(fā)現(xiàn),與未經(jīng)消解的微塑料標(biāo)準(zhǔn)品掃描電鏡圖相比,后消解對(duì)聚合物顆粒表面微觀特征幾乎沒(méi)有造成破壞。綜合考慮SOM去除效果和對(duì)微塑料表面破壞程度,土壤中微塑料提取的最優(yōu)方案是對(duì)樣品進(jìn)行后消解處理。

3.3 浮選試劑與消解試劑的選擇

密度浮選法被認(rèn)為是分離提取微塑料的有效和常見(jiàn)方法,同時(shí)使用的鹽溶液密度越高,可以收集的微塑料種類范圍就越廣,但也可能造成更多的土壤雜質(zhì)被一起浮選出來(lái)。為了提高微塑料回收率,將浮選過(guò)程重復(fù)3次。浮選的重要過(guò)程為土壤與微塑料的分離,通常采用靜置分離,為達(dá)到較好的分離效果,靜置時(shí)間通常為24 h以上。相較于其他常用高密度鹽溶液,采用ZnCl2溶液具有一定優(yōu)越性,如:蒸餾水密度為1.0 g·cm-3,只能浮選PE和PP等低密度微塑料[37];常用作密度浮選液的飽和NaCl溶液(密度為1.2 g·cm-3)密度相對(duì)較低,無(wú)法有效分離提取高密度聚合物[20];CaCl2溶液會(huì)促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)結(jié)塊,干擾微塑料識(shí)別[6];NaI溶液密度相對(duì)較高,為1.6～1.8 g·cm-3,能夠提高高密度微塑料提取效率,但是NaI溶液具有一定氧化性,且價(jià)格昂貴[20]。ZnCl2溶液密度為1.5～1.7 g·cm-3,可分離提取到的微塑料密度范圍較大,且不具有氧化性,目前被不少學(xué)者作為土壤微塑料污染研究中的密度分離試劑,如對(duì)德國(guó)西南部斯圖加特試驗(yàn)農(nóng)田[38],北京防塵網(wǎng)覆蓋土壤[39],以及墨西哥熱帶雨林、草原、松樹(shù)種植園和牧場(chǎng)土壤[38]的微塑料污染研究中均選擇ZnCl2溶液用于分離微塑料。因此,從浮選液密度和經(jīng)濟(jì)角度出發(fā),結(jié)合應(yīng)用廣泛性,筆者選擇ZnCl2溶液用于土壤微塑料的分離提取。

選擇消解試劑時(shí)需要保證SOM去除效果,還需要盡量保證微塑料數(shù)量、形狀和大小等性質(zhì)不受影響。H2O2被廣泛用于去除環(huán)境基質(zhì)中有機(jī)物[40-41]。HE等[30]綜述了各種土壤有機(jī)質(zhì)去除方法,其中H2O2是最常用消解試劑,但可能會(huì)輕微改變PE和PP形狀。HURLEY等[22]評(píng)價(jià)了4種主要有機(jī)質(zhì)去除方法(H2O2氧化、芬頓試劑、NaOH和KOH堿消解)對(duì)8種微塑料顆粒完整性的影響,其中H2O2在70 ℃條件下對(duì)多數(shù)微塑料無(wú)影響。陳嫻等[42]比較了5種消解試劑(KOH、H2O2、HNO3、H2O2+H2SO4和H2O2+HNO3)對(duì)浮選后濾渣的消解效果,發(fā)現(xiàn)w為30%的H2O2能完全消解土壤中有機(jī)質(zhì),且對(duì)微塑料表面微觀特征無(wú)明顯影響。筆者研究結(jié)果表明,與未經(jīng)消解的微塑料標(biāo)準(zhǔn)品掃描電鏡圖相比,采用w為30%的H2O2在70 ℃條件下對(duì)土壤樣品進(jìn)行后消解處理僅僅導(dǎo)致微塑料表面輕微磨損,對(duì)微觀表面特征幾乎沒(méi)有造成破壞。

4 結(jié)論

基于密度分離土壤微塑料的方法,采用飽和ZnCl2溶液對(duì)3種我國(guó)典型土壤中PE、PP、PS、PA、PVC、PET、PLA、PHA和PBAT這9種微塑料進(jìn)行浮選,并采用w為30%的H2O2在70 ℃條件下消解以去除土壤中有機(jī)質(zhì)。結(jié)果表明:(1)不同消解處理下3種土壤中微塑料總回收率范圍在96%～102%,整體來(lái)看,3種消解方法對(duì)典型土壤中微塑料的分離提取效果影響的差異不大。(2)綜合考慮去除基質(zhì)效應(yīng)以及對(duì)目標(biāo)物微塑料的破壞程度,最優(yōu)消解方案是對(duì)土壤進(jìn)行后消解處理提取微塑料。(3)最優(yōu)土壤微塑料提取方法:在微塑料分離裝置基礎(chǔ)上采用飽和ZnCl2溶液進(jìn)行3次密度浮選,選擇5 μm孔徑硝酸纖維素濾膜進(jìn)行真空抽濾,然后采用w為30%的H2O2在70 ℃條件下消解去除土壤基質(zhì)中SOM,消解完成后再次進(jìn)行真空抽濾,待樣品干燥后用于后續(xù)微塑料定量定性分析。