環(huán)境微納塑料的分析方法進(jìn)展

蔡慧文, 杜方旎, 張微微, 施華宏*

1.華東師范大學(xué)， 河口海岸學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 200241

2.國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心, 遼寧 大連 116023

近年來，人類消耗的塑料產(chǎn)品導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染，最初人們在北太平洋副熱帶高壓環(huán)流(North Pacific subtropical gyre)發(fā)現(xiàn)了大量漂浮的塑料垃圾(eastern garbage patch)，進(jìn)而展開了對各種環(huán)境介質(zhì)塑料污染的研究[1]. 調(diào)查發(fā)現(xiàn)，廢棄塑料制品會直接對海洋生物造成機(jī)械性傷害，并且塑料垃圾在光照、風(fēng)力、水力、生物等作用下慢慢破碎成尺寸更小的微塑料，甚至納米塑料，更容易進(jìn)入浮游生物及動植物體內(nèi)，對生態(tài)環(huán)境造成持續(xù)的影響[2-3].

塑料污染研究是基于顆粒性和尺寸效應(yīng)的研究，其檢測技術(shù)、環(huán)境行為和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等與其粒徑息息相關(guān)，具有不同于傳統(tǒng)可溶性污染物基于濃度研究的特點(diǎn). 然而對于這種顆粒性污染物，其尺寸定義仍存在爭議. 在較多研究中，微塑料是指尺寸小于5 mm的塑料顆粒；也有研究將其定義為小于1 mm的塑料顆粒[4]. 而納米塑料的爭議主要是對其上限的定義，即是將100 nm作為納米塑料的尺寸上限，還是根據(jù)納米塑料在分離、鑒定研究中的顆粒尺寸限制，將1 000 nm作為其尺寸上限[4]. 由于對小尺寸塑料顆粒的日益關(guān)注，研究人員還根據(jù)顯微紅外光譜和顯微拉曼光譜鑒定法的尺寸下限，將1～20 μm的塑料顆粒稱為小粒級微塑料[5](見圖1).

微納塑料作為一種新污染物，其尺寸定義未有定論，塑料顆粒的檢測分析方法也常借用其他領(lǐng)域的研究手段，如使用浮游生物研究中的拖網(wǎng)采樣法來采集表層水中塑料顆粒. 對于各粒級塑料顆粒的研究方法處于不同的發(fā)展階段，呈現(xiàn)粒級分類多樣化、分析方法多樣化、濃度單位不統(tǒng)一的現(xiàn)象. 近年來，雖有研究者對不同環(huán)境介質(zhì)中各粒級的微納塑料進(jìn)行了研究，但由于環(huán)境介質(zhì)的復(fù)雜性、顆粒分布的不均一性以及采樣和分析方法的不統(tǒng)一性，使各研究結(jié)果本身偏差較大、不同研究之間的數(shù)據(jù)難以比較[6]. 方法的不統(tǒng)一，阻礙了研究機(jī)構(gòu)及決策部門對這一新污染物的深入研究和常規(guī)監(jiān)測，進(jìn)而阻礙了基于環(huán)境濃度、環(huán)境特征的顆粒物生物暴露試驗(yàn)，以及對其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評估.

該文概述了目前國內(nèi)外微納塑料的研究成果，對環(huán)境介質(zhì)中各粒級微納塑料的分離與鑒定方法進(jìn)行了總結(jié)，以實(shí)現(xiàn)方法統(tǒng)一為目標(biāo)，重點(diǎn)闡述了各方法的可行性和優(yōu)缺點(diǎn)；提出了在不同粒徑的分級下，建立在不同環(huán)境介質(zhì)和不同研究目標(biāo)情況下的環(huán)境監(jiān)測方案或統(tǒng)一方法的觀點(diǎn)；總結(jié)了微納塑料分析過程中存在的問題及可能的解決方案，以及在未來研究工作中可能的環(huán)境微納塑料檢測和監(jiān)測的發(fā)展方向，以期早日建立微納塑料的環(huán)境監(jiān)測方案 .

1 大粒級微塑料分析方法進(jìn)展：環(huán)境微塑料的常規(guī)監(jiān)測方法

環(huán)境監(jiān)測工作主要就是以人類周圍的生產(chǎn)生活環(huán)境(包括土壤、水源、空氣等)為監(jiān)測對象，對環(huán)境成分進(jìn)行定量定性的分析，從而制定環(huán)境保護(hù)措施，保障經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展. 對于微塑料而言，制定可靠的環(huán)境監(jiān)測方案，能夠?yàn)楣芾砦廴咎峁┮罁?jù)，為科學(xué)制定微塑料防治措施提供有效支撐. 目前在各粒級微納塑料的檢測分析方法中，對于20 μm以上的大粒級微塑料的方法已相對成熟，應(yīng)根據(jù)環(huán)境監(jiān)測的要求選擇高效并適當(dāng)?shù)姆椒ㄐ纬杀O(jiān)測方案.

1.1 方法的可行性

關(guān)于微塑料污染研究方案的報(bào)道繁多，國內(nèi)外研究人員正致力于從這些方案中甄選、提取、優(yōu)化出塑料污染的環(huán)境監(jiān)測與管控方案研究[7-8]. 不同的環(huán)境介質(zhì)，以及相應(yīng)介質(zhì)中的采樣、分離、鑒定分析的方法，是林林總總、各不相同的.

大粒級微塑料在不同環(huán)境介質(zhì)中的采樣分析方法眾多且相對成熟，在各種環(huán)境介質(zhì)中均具有可行性和可重復(fù)性，已有眾多綜述對此進(jìn)行了深入討論. 然而，各方案之間的不統(tǒng)一性導(dǎo)致所得結(jié)果之間具有不可比性. 例如，采集大體積水樣常用的拖網(wǎng)，孔徑約300 μm，所采樣品代表性雖高，但會低估更具生物學(xué)意義的小尺寸塑料[9]；采用泵抽或桶采方式，樣品代表性有所下降，但后續(xù)使用濾膜過濾的方法能保留小尺寸的微塑料顆粒，對數(shù)據(jù)完整性及生態(tài)評估具有一定意義[10]. 在研究沉積物中的微塑料時(shí)，按質(zhì)量或體積采集，所得的濃度結(jié)果則分別是質(zhì)量濃度或是體積濃度，導(dǎo)致各研究間難以比較污染物的水平[11]. 除采樣方法各不相同外，采樣后在實(shí)驗(yàn)室中對樣品進(jìn)行的預(yù)處理，如消解和浮選等分離手段，以及后續(xù)觀察、鑒定所采用的方法也各不相同，且各有優(yōu)缺點(diǎn)(見表1).

表1 大粒級微塑料研究中常用的分離及鑒定方法對比

1.2 方法的統(tǒng)一性

由于目前微塑料采樣及檢測方法的多樣性和不統(tǒng)一性，導(dǎo)致微塑料研究仍然缺乏可靠的、可比較的定性及定量數(shù)據(jù)，難以形成有效的統(tǒng)一研究方法和常規(guī)監(jiān)測方案[18-19]. 盡管存在一些標(biāo)準(zhǔn)分析方案的研究，如歐盟海洋垃圾技術(shù)小組(TSG-ML)對歐洲海洋垃圾及河流垃圾管控的建議方案[20-21]，但實(shí)際操作時(shí)采樣地區(qū)地形地貌的差異(如潮上帶或潮下帶)[22]、水文氣象條件的差異(如是否為汛期)[23]、采樣工具的差異(如拖網(wǎng)或是桶采、泵抽)[24]、樣品前處理方式的差異(如采用何種消解劑)[25]、分離手段的差異(如濾膜的孔徑)[26]、分析儀器的差異(如光譜法或質(zhì)譜法)[27](見圖2)，導(dǎo)致微塑料數(shù)據(jù)之間不具有可比性.

圖2 微塑料研究常用的各種采樣及分析方法

除了研究方法的不統(tǒng)一，實(shí)驗(yàn)室中的分析檢測細(xì)節(jié)也需要標(biāo)準(zhǔn)化操作流程(standard operating procedure, SOP)的統(tǒng)一指導(dǎo)以控制程序性污染. 在采樣及分析過程中樣品本身很容易受到環(huán)境中的衣服或空氣中的顆粒物的影響，這些外源塑料污染將導(dǎo)致微塑料濃度的高估[28]. 在SOP中使用非塑料材質(zhì)的試驗(yàn)用具進(jìn)行樣品處理，在層流柜或潔凈實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行樣品處理，實(shí)驗(yàn)室保持干凈的環(huán)境等以減少外源微塑料的潛在污染風(fēng)險(xiǎn)，并嚴(yán)格使用對照樣品以輔助識別程序污染[29].

目前的污染物數(shù)據(jù)是基于非標(biāo)準(zhǔn)化的方案和操作流程所得，許多研究之間的結(jié)果不可相互比較，這些方法也難以運(yùn)用于污染監(jiān)測或生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估. 考慮到環(huán)境介質(zhì)的多樣性以及微塑料研究的復(fù)雜性，應(yīng)當(dāng)分情況討論，平衡各方法之間的優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)展不同環(huán)境介質(zhì)、不同粒級微塑料各自的統(tǒng)一采樣及分析方法，這樣才能基于各自統(tǒng)一的方法得到可靠的污染水平結(jié)果進(jìn)行微塑料的攝入研究，為生態(tài)評估積累基礎(chǔ)數(shù)據(jù).

2 小粒級微塑料分析方法進(jìn)展

有研究將20 μm作為微塑料常規(guī)檢測的瓶頸，認(rèn)為20 μm以下的小粒級微塑料的分析方法還亟待完善[5]. 目前對于小粒級的微塑料研究較多圍繞在食品安全上，如飲用水和經(jīng)濟(jì)魚類中小粒級微塑料的分析[30-31]. 此外，研究多報(bào)道沉積物樣品和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)標(biāo)樣品，涉及的環(huán)境介質(zhì)范圍及相應(yīng)的可行方案數(shù)量較少且相對不成熟，難以形成環(huán)境監(jiān)測方案.

2.1 分離方法

采集水體中小粒級微塑料時(shí)常用泵抽的方法以保留小尺寸的顆粒. 水樣經(jīng)過泵抽連續(xù)采樣過濾后，可使用十二烷基硫酸鈉溶液(SDS)去除過濾后水樣中有機(jī)質(zhì)[32]. 在處理小體積樣品時(shí)，可研究使用疏水性納米鐵顆粒分離海水中的內(nèi)標(biāo)聚苯乙烯(PS)和聚乙烯(PE)顆粒(10～20 μm)，回收率可達(dá)92%[33]；或者使用乙二胺四乙酸(EDTA)去除水樣中的碳酸鈣和碳酸鎂顆粒[34]. 采集沉積物及生物的方法與大粒級微塑料相同，但浮選液多選用懸浮能力好、回收率高、但具環(huán)境毒性的氯化鋅溶液[35]. 對于生物樣品如魚類，可選用10%氫氧化鉀消解組織并搭配碘化鉀浮選微塑料[31].

樣品進(jìn)行預(yù)處理后，使用的分離手段主要為濾膜過濾，多用孔徑為0.45～3 μm的硝酸纖維素濾膜[35]. 但由于小粒級微塑料顆粒本身粒徑較小，而后續(xù)鑒定常使用的拉曼技術(shù)的散射信號較弱，研究人員考慮到鑒定時(shí)濾膜產(chǎn)生的基底效應(yīng)，在過濾樣品時(shí)改用表面為無機(jī)材質(zhì)的濾膜. 這種濾膜主要有兩種，即石英纖維濾膜[36]和表面鍍金屬的聚碳酸酯濾膜[30,34]. 石英纖維濾膜的厚度通常在400 μm左右，過濾時(shí)顆粒物易陷入濾膜中而非停留在表面，必須使用單點(diǎn)檢測法一一檢測，而不能使用面掃法提高空間分辨率和檢測速度，容易造成顆粒的漏檢，從而造成對尺寸和濃度的低估[24]. 而使用表面鍍金屬的聚碳酸酯濾膜雖能夠避免拉曼檢測時(shí)基底效應(yīng)，但價(jià)格昂貴，難以獲取及運(yùn)用到大規(guī)模樣品中小粒級微塑料的分離及檢測.

小粒級微塑料的報(bào)道較少，還未發(fā)展出相對成熟的分離手段，主要沿用大粒級微塑料的處理方法. 目前報(bào)道的樣品體積小、代表性不高，且部分試劑對環(huán)境有害. 在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估中，小粒級微塑料較大粒級微塑料毒性風(fēng)險(xiǎn)更高，但發(fā)展高效、經(jīng)濟(jì)的分離方法的進(jìn)度卻較緩慢，影響對微納塑料污染物的全面風(fēng)險(xiǎn)評估. 在今后的研究中，應(yīng)重點(diǎn)開發(fā)針對小粒級微塑料的高效分離方法，為后續(xù)的定性與定量步驟打好基礎(chǔ)，以獲得更具代表性的可靠數(shù)據(jù).

2.2 定性方法

在大粒徑微塑料的研究中，常使用顯微鏡目檢法對顆粒進(jìn)行觀察拍照、記錄顏色及尺寸、標(biāo)記并歸類疑似微塑料顆粒等，再使用分子光譜法對相應(yīng)顆粒進(jìn)行成分確認(rèn)[37]. 然而當(dāng)顆粒粒徑減小時(shí)，顯微鏡/體式鏡目檢法以及顯微紅外光譜法不再適用于小粒級微塑料的檢測，顯微拉曼光譜法成為主要的檢測手段.

顯微拉曼單點(diǎn)法或是面掃法都被運(yùn)用于檢測沉積物和生物樣品中小粒級微塑料的賦存水平[31,35]，但使用顯微拉曼技術(shù)檢測環(huán)境小粒級微塑料還存在很多問題(見圖3). 若是使用優(yōu)化的拉曼光譜，如共聚焦拉曼光譜、光鑷耦合拉曼光譜、掃描電子顯微鏡耦合拉曼光譜[27,38]，或是具表面增強(qiáng)效應(yīng)的拉曼基底[39]，可以提高拉曼光譜儀的空間分辨率或增強(qiáng)拉曼散射的信號值. 除了信號弱的弊端外，拉曼技術(shù)對熒光信號也十分敏感，如生物有機(jī)質(zhì)、塑料著色劑或是老化產(chǎn)物等雜質(zhì)引起的熒光干擾[40]. 由于信號弱，常需要延長檢測的曝光時(shí)間，增加了分析的時(shí)間成本. 然而若激光能量過高或是顆粒顏色較深，檢測過程中可能會灼燒顆粒，引起樣品分解. 熒光信號則導(dǎo)致基線升高，甚至完全蓋過拉曼散射信號[41]. 另外，拉曼譜圖的分析也是一個(gè)難題. 一些塑料制品常常添加很多助劑使其性質(zhì)穩(wěn)定，或是添加色素增添顏色，顆粒本身是一個(gè)混合物，而許多研究檢測中僅依靠商業(yè)譜庫分析物質(zhì)的成分，這將導(dǎo)致塑料顆粒成分的誤判.

圖3 顯微拉曼技術(shù)鑒定小粒級微塑料的檢測過程及存在的問題

2.3 定量方法

目前，小粒級微塑料的定量主要依靠拉曼光譜儀搭載的顯微鏡和圖像分析軟件[34]，這種即時(shí)獲取物理特征和化學(xué)信息的方法有利于研究者收集小粒級微塑料顆粒的全方位信息. 但樣品代表性較差，因?yàn)槔治龅臅r(shí)間較長，除非是較干凈的樣品，通常不會檢測濾膜上的所有顆粒，而是在基底上選擇幾個(gè)微區(qū)進(jìn)行面掃或單點(diǎn)逐個(gè)檢測，面積僅在20 mm2左右[34]. 要提高樣品代表性就意味著延長檢測時(shí)間；而要提高檢測效率，則意味著犧牲分辨率和數(shù)據(jù)質(zhì)量[42].

由此可見，目前顯微拉曼技術(shù)定性、定量小粒級微塑料仍存在許多不足，需要不斷發(fā)展完善. 或徹底改用非線性拉曼技術(shù)解決熒光干擾并提高信噪比[40]，但是需要昂貴的設(shè)備和專業(yè)的知識儲備，對于研究人員和環(huán)境監(jiān)測人員有相對較高的技能要求. 此外，對于小粒級微塑料的檢測還需要發(fā)展可靠的定量技術(shù)，提高樣品的檢測率和代表性，以獲得可靠的濃度數(shù)據(jù). 與大粒級微塑料的檢測相比，同樣是分析大量環(huán)境樣品，目前對小粒級微塑料發(fā)展的分離方法、樣品基底以及檢測參數(shù)需要付出更高昂的金錢成本和時(shí)間成本，且數(shù)據(jù)質(zhì)量相對較低. 在未來的研究工作中，應(yīng)致力于發(fā)展成本更低的檢測基底，減少拉曼光譜檢測的熒光干擾，以及更符合真實(shí)塑料產(chǎn)品的定制譜庫，以形成更多成熟、可靠的分析檢測方法和工作流程.

3 納米塑料的分析方法面臨的挑戰(zhàn)

塑料顆粒在環(huán)境介質(zhì)中不斷破碎，當(dāng)破碎至納米塑料(<1 000 nm)時(shí)，其較微塑料更容易進(jìn)入細(xì)胞，生物毒性也越強(qiáng)[43]. 不同于微米級塑料所面臨的挑戰(zhàn)，納米塑料的研究還處于起步階段，最重要的目標(biāo)是發(fā)展更多可行的檢測方法. 目前，已有研究借用納米材料領(lǐng)域的分離分析方法報(bào)道了環(huán)境介質(zhì)中納米塑料的濃度[11]，但納米塑料與工程納米材料的性質(zhì)并不完全相同，套用納米材料領(lǐng)域的檢測方法并不能完全適應(yīng)納米塑料的檢測要求. 因此，納米塑料的分析檢測還十分具有挑戰(zhàn)性[44].

3.1 分離方法

環(huán)境中的納米塑料比工程納米塑料更容易與天然有機(jī)質(zhì)或是其他非塑料顆粒團(tuán)聚在一起，形成團(tuán)聚物而非單一顆粒[45]. 對于相對干凈的樣品，如海水、飲用水和雪水，可以免除消解步驟以減少對納米塑料的影響. 對于生物和沉積物樣品，可使用酸、堿、氧化劑、酶消解法去除樣品中的非塑料有機(jī)質(zhì). 納米塑料的分析相較于微塑料更注重分離方法和后續(xù)鑒定手段的匹配[46].

聯(lián)用技術(shù)能夠分離并在線定性/定量分析顆粒的物化性質(zhì)，如非對稱場流分離串聯(lián)紫外可見光譜(AF4-UV)或多角度光散射/靜態(tài)光散射技術(shù)(AF4-UV-MALS/SLS)、光鑷技術(shù)與拉曼光譜聯(lián)用等[47]. 但由于目前研究中樣品容量普遍較小，樣品中納米塑料的總量較低，定性或定量分析前需要濃縮或富集樣品以達(dá)到檢測儀器的檢測限和定量限. 超濾、離心、萃取等技術(shù)被運(yùn)用在環(huán)境樣品中納米塑料的富集分離，并獲得了較高的回收率[46,48-50].

然而目前發(fā)展的分離手段對納米塑料不具有特異性，只能得到與納米塑料性質(zhì)相似的顆粒合集，仍需要對成分進(jìn)行確認(rèn). 此外，目前發(fā)展的分離方法主要是基于規(guī)則、光滑的球形內(nèi)標(biāo)，而環(huán)境中納米塑料的形態(tài)和表面特征與商業(yè)內(nèi)標(biāo)不同，相應(yīng)地，在環(huán)境介質(zhì)或是在分離過程中，顆粒的行為也不完全相同. 因此在內(nèi)標(biāo)基礎(chǔ)上建立的分離方法不一定適用于真實(shí)環(huán)境樣品的分離. 為了建立適用、高效的分離方法，應(yīng)該使用更具環(huán)境特征的納米塑料內(nèi)標(biāo)，并進(jìn)行嚴(yán)格的回收試驗(yàn)和空白試驗(yàn)以確保方法的可靠性，這些是目前研究中所缺乏的重要內(nèi)容.

3.2 定性與定量方法

由于分離方法的非特異性，仍需要可靠的鑒定方法進(jìn)行成分確認(rèn)，在確認(rèn)后對納米塑料進(jìn)行相應(yīng)的定量分析，獲得濃度和尺寸信息. 衰減全反射模式下的傅里葉變換紅外光譜法(ATR-FT-IR)可檢測顆粒成分，使用掃描電子顯微鏡/透射電子顯微鏡(SEM/TEM)對表面進(jìn)行表征，并使用動態(tài)光散射技術(shù)(DLS)、納米顆粒追蹤技術(shù)(NTA)進(jìn)行顆粒尺寸和濃度的定量[51-52]. 一些性能更優(yōu)異的拉曼光譜在納米塑料研究中被大量運(yùn)用，如共聚焦顯微拉曼成像技術(shù)[53]、共聚焦拉曼成像-掃描電鏡集成系統(tǒng)[54]和表面增強(qiáng)拉曼技術(shù)[55].

質(zhì)譜法也是常用的分析方法. 除py-GC-MS外，熱解-氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜(py-GC-ToF)、熱脫附-質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜(TD-PTR-MS)、基質(zhì)輔助激光解吸/電離飛行時(shí)間質(zhì)譜(MALDI-TOF MS)等都被用于各種環(huán)境介質(zhì)的內(nèi)標(biāo)和真實(shí)納米塑料檢測[56]. 然而質(zhì)譜定量法需要依靠內(nèi)標(biāo)樣品建立濃度的工作曲線來實(shí)現(xiàn)對未知樣品的濃度定量，且容易出現(xiàn)成分誤判[57]. 另外，MALDI-TOF MS質(zhì)譜法需要蒸發(fā)、升華并電離塑料顆粒進(jìn)行檢測，一些塑料產(chǎn)品如聚四氟乙烯(PTFE)和聚苯硫醚(PPS)具有強(qiáng)穩(wěn)定性，所含添加劑能夠阻止塑料顆粒的降解，因而難以運(yùn)用此法檢測[58].

除顆粒態(tài)的納米塑料外，微納塑料在降解過程中可能被轉(zhuǎn)化為較小的分子單元，甚至是低聚物或單體，從而形成可溶性的聚合物小分子[59-60]. 近年來，對微塑料的研究表明合成聚合物對生態(tài)系統(tǒng)影響的評估是極其復(fù)雜的，低聚體和單體也可能對生物造成毒害作用[61-62]. 因此，研究可溶性聚合物以及塑料顆粒所釋放的單體、低聚體也是生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估的重要部分. 使用質(zhì)譜法能夠了解可溶性聚合物的環(huán)境賦存水平，如使用納米結(jié)構(gòu)激光解吸/電離飛行時(shí)間質(zhì)譜(NALDI-TOF-MS)檢測雪水中的PEG，檢測限約5 pg[58]. 但對于環(huán)境樣品而言，可溶性聚合物含量較低，還含有復(fù)雜的環(huán)境基質(zhì)干擾，需要發(fā)展更高效的分離富集方法以適應(yīng)高分辨率質(zhì)譜分離色譜法的檢測要求.

雖然目前已有一些納米塑料在不同環(huán)境介質(zhì)賦存的報(bào)道，但由于缺乏可靠、有效的回收率和空白試驗(yàn)，樣品中納米塑料的定性定量分析結(jié)果并不十分可信、可靠. 因此，發(fā)展納米塑料研究方法目前的主要任務(wù)是在嚴(yán)格的回收率和空白試驗(yàn)基礎(chǔ)之上，建立一個(gè)全面且同時(shí)分析各種物化特征的定性、定量方法，再將所建立的方法推廣至不同的環(huán)境介質(zhì)中進(jìn)行驗(yàn)證，獲取可靠的納米塑料的環(huán)境賦存數(shù)據(jù).

4 問題與展望

4.1 問題

微納塑料污染因尺寸微小、毒害風(fēng)險(xiǎn)高而備受關(guān)注，目前已有生物暴露試驗(yàn)證實(shí)微納塑料及其添加劑的毒害作用，為建立微納塑料接觸相關(guān)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估方案提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù). 成熟的評估方案依賴環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)的毒物濃度和顆粒表面性質(zhì)等特征，然而事實(shí)是對于環(huán)境中微納塑料顆粒的認(rèn)知并不全面，對其環(huán)境濃度、表面特征、成分分布和粒徑分布等數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確、可靠仍然存疑.

目前在檢測環(huán)境微納塑料時(shí)還存在許多問題和矛盾之處，主要分為四點(diǎn)： ①檢測分析方法多樣化、不統(tǒng)一. 因?yàn)榇嬖诓煌沫h(huán)境介質(zhì)、消解劑以及不同的鑒定儀器和定量方法，選擇不同的分析方法將導(dǎo)致不同的定性定量結(jié)果. 研究目標(biāo)不同，使用的方法和技術(shù)不同，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的質(zhì)量和分辨率不同，影響了數(shù)據(jù)的可靠性，各研究之間更不具備可比性. ②由于專業(yè)知識的缺乏或儀器本身的缺陷導(dǎo)致對聚合物成分的誤判. 分子光譜對于聚合物的檢測是靈敏可靠的，然而由于環(huán)境樣品的復(fù)雜性，通常需要進(jìn)行額外的譜圖處理，如扣除背景、基線調(diào)平和減小噪聲等. 這些操作需要研究人員具備一定的專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn)，在此過程中容易出現(xiàn)不同實(shí)驗(yàn)室、不同人員在處理同一種樣品后結(jié)果不同的情況. 此外，商業(yè)譜庫的廣泛運(yùn)用對微塑料定性定量有一定的負(fù)面作用，因?yàn)榄h(huán)境微塑料成分相對復(fù)雜，在譜庫匹配時(shí)容易出現(xiàn)誤檢. ③對小粒級微塑料及納米塑料的低估. 目前小粒級微塑料和納米塑料的研究也存在各種各樣的問題，特別是樣品的代表性以及試驗(yàn)污染控制(QA/QC). 小粒級微塑料和納米塑料在環(huán)境介質(zhì)中難以檢出，可能是因?yàn)闆]有高效的富集及分離方法，不能搭配較靈敏的儀器進(jìn)行檢測. 因此，沒有統(tǒng)一的、系統(tǒng)的檢測分析方法，可能會嚴(yán)重低估環(huán)境中小粒級微塑料及納米塑料的濃度和危害. ④監(jiān)測分析與風(fēng)險(xiǎn)評估的矛盾. 與大粒徑微塑料相比，小粒級微塑料和納米塑料更容易進(jìn)入生物體內(nèi)產(chǎn)生毒害作用. 目前，大粒徑微塑料的采樣、處理及分析方法相對成熟，而小粒級微塑料和納米塑料尚無可靠的檢測分析方法. 小粒級微塑料和納米塑料是塑料顆粒生態(tài)評估中的重要一環(huán)，然而這些具有更高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的小顆粒卻沒有成熟的統(tǒng)一方法或是監(jiān)測方案，更難以評估其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).

4.2 展望

在今后的研究工作中，發(fā)展成熟的環(huán)境監(jiān)測方案和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估方案是微納塑料研究的主要目標(biāo). 應(yīng)繼續(xù)開發(fā)表征和量化微納塑料顆粒環(huán)境賦存水平和潛在風(fēng)險(xiǎn)的統(tǒng)一方法，并在環(huán)境監(jiān)測和科學(xué)研究中推廣使用. 隨著對微納塑料的認(rèn)知提升以及檢測技術(shù)的進(jìn)步，將得到基于不同環(huán)境介質(zhì)、不同研究目標(biāo)情況下的統(tǒng)一監(jiān)測方案.

首先，應(yīng)繼續(xù)發(fā)展可靠的定性定量方法. 由于微納塑料是一種新污染物，其定性定量方法還未成熟，需要從其他領(lǐng)域借用成熟的檢測技術(shù)，如NTA、AF4-UV-MALS、超速離心等. 但因?yàn)榄h(huán)境微納塑料樣品的復(fù)雜性，需要研究者們對這些技術(shù)進(jìn)行研究改進(jìn)，使之更適用于環(huán)境微納塑料的檢測，推動環(huán)境科學(xué)學(xué)科的進(jìn)步. 其次，應(yīng)該加強(qiáng)對微納塑料環(huán)境行為等內(nèi)容的基礎(chǔ)研究，對影響微納塑料環(huán)境歸趨及運(yùn)輸行為的因素進(jìn)行更深入的了解. 顆粒尺寸會影響塑料顆粒的遷移行為，因此大顆粒塑料、微塑料和納米塑料的環(huán)境行為各不相同，也可能會影響其在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制. 此外，研究塑料在環(huán)境中的降解過程和各階段的降解產(chǎn)物以探究各粒級微納塑料，甚至是可溶性降解產(chǎn)物和其他可溶性聚合物的檢測方法及毒性效應(yīng)，開發(fā)共享數(shù)據(jù)庫以獲取微納塑料的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，幫助建立生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估模型. 最后，應(yīng)逐步開始研究微納塑料的預(yù)測模型. 建立微納塑料的環(huán)境監(jiān)測和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估方案還需要更多的努力，發(fā)展微納塑料分析檢測技術(shù)需要高昂的時(shí)間和金錢成本，并存在一定的技術(shù)難度. 應(yīng)同時(shí)發(fā)展模型預(yù)測的方法，基于目前微納塑料報(bào)道的可靠數(shù)據(jù)，建立預(yù)測環(huán)境中微納塑料顆粒的模型，協(xié)同發(fā)展檢測分析技術(shù)和模型預(yù)測技術(shù)，以獲取更多環(huán)境數(shù)據(jù)以支撐生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估的研究.