一种定量聚苯乙烯微塑料颗粒的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种定量聚苯乙烯微塑料颗粒的方法及其应用，包括：S1.采用单颗粒电感耦合等离子体质谱(spICP

【技术实现步骤摘要】
一种定量聚苯乙烯微塑料颗粒的方法及其应用


[0001]本专利技术涉及新型污染物(微塑料)及其环境行为定量研究的
，具体涉及一种定量聚苯乙烯微塑料颗粒的方法及其应用。

技术介绍

[0002]塑料制品在日常生活被广泛使用，然而大量的塑料废弃物缺乏适当的管理，会释放并积累在环境中(如，海洋、河流和土壤等)。环境中的塑料会经过一系列的老化过程(如，光降解和热分解等)，产生大量微米甚至纳米级别的微塑料。有研究指出每年有高达1300万吨的微塑料老化产生，并排放到水环境中，造成环境中普遍存在的微塑料污染，以及一定的生态毒理风险。
[0003]由于方法的限制，现有关注微塑料的研究，主要集中在对其表面性质或形貌等的定性探究，对微塑料的定量研究(如，尺寸和颗粒浓度)仍缺乏关注，对其在环境老化过程的动态变化仍缺乏定量分析。
[0004]因此，开发一种定量研究微塑料颗粒尺寸及浓度的方法，是目前的当务之急。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种定量聚苯乙烯微塑料颗粒的方法及其应用，能够满足环境中微塑料污染物的定量分析需求。本专利技术还将应用于模拟环境老化过程中，对尺寸和颗粒浓度的变化过程的定量监测，以满足环境老化过程中的微塑料的生态风险评估。本专利技术方法相比其他的微塑料分析方法，具有定量化，以及简便性和准确性的特点。
[0006]本专利技术还提供上述定量聚苯乙烯微塑料颗粒的方法在环境介质中的应用，所述环境介质包括模拟海水、地表水和污水厂出水。
[0007]本专利技术还提供上述定量聚苯乙烯微塑料颗粒的方法在监测所述聚苯乙烯微塑料颗粒在环境中老化的应用。
[0008]根据本专利技术的第一方面实施例的一种定量聚苯乙烯微塑料颗粒的方法，包括：
[0009]S1.采用单颗粒电感耦合等离子体质谱(spICP
‑
MS)测定聚苯乙烯微塑料悬浮液中聚苯乙烯微塑料颗粒的尺寸和个数；
[0010]S2.以步骤S1所得的聚苯乙烯微塑料颗粒的平均粒子信号值和尺寸的实际值为原始数据，拟合得到所述聚苯乙烯微塑料颗粒的尺寸标准曲线；
[0011]根据步骤S1所得的单位时间内检测聚苯乙烯微塑料颗粒个数的测试值N
p
和聚苯乙烯微塑料浮液的理论颗粒浓度C
prepared
为原始数据计算得到不同尺寸微塑料在spICP
‑
MS中的雾化效率η
neb
计算方法参考式(Ⅰ)所示，v为样品引入流量，T为采集时间：
[0012][0013]通过调整不同尺寸微塑料在spICP
‑
MS中的雾化效率η
neb
，可以得到相应尺寸段微
塑料的颗粒浓度的测试值；
[0014]以所述浓度的测试值和实际值为原始数据，拟合得到所述聚苯乙烯微塑料颗粒的浓度的标准曲线；
[0015]S3.采用电感耦合等离子体质谱测定待测分散液中聚苯乙烯微塑料悬浮液中的颗粒的浓度和尺寸；并从步骤S2所得尺寸标准曲线和分段雾化效率得出待测分散液的尺寸和浓度，进行比对。
[0016]根据本专利技术实施例的一种定量聚苯乙烯微塑料颗粒的方法，至少具有如下有益效果：
[0017]本专利技术提供了一种定量聚苯乙烯微塑料颗粒尺寸和浓度，及其环境老化过程的方法。本专利技术使用spICP
‑
MS技术：对微塑料尺寸和颗粒浓度的定量方法进行探究和验证，并拓展应用于在模拟环境水体中微塑料的定量(尺寸800nm
‑
5μm)。本专利技术进而对模拟环境老化过程中，微塑料的尺寸和颗粒浓度的动态变化进行定量。本专利技术填补了定量分析微塑料(尺寸和颗粒浓度)的方法空白，相比起其他微塑料的分析方法，本专利技术具有简便快捷、定量准确、检测限低的优点。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述配置聚苯乙烯微塑料悬浮液的粒径在800nm
‑
5μm之间。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，所述聚苯乙烯微塑料悬浮液的粒径包括800nm，1000nm，1.8μm，3μm和5μm。
[0020]上述粒径的尺寸分段点平均合理，跨度不会太宽，保证了拟合曲线和测试的准确性，同时上述粒径下的定量研究微塑料达到小微米和纳米级别的范围，体现了本专利技术中的定量研究尺寸检测限低的优势。
[0021]根据本专利技术的一些实施例，将所述粒径为800nm，1000nm，1.8μm，3μm和5μm聚苯乙烯微塑料悬浮液分别配置成进样浓度为5.81
×
108颗粒/L，8.81
×
108颗粒/L，7.45
×
108颗粒/L，3.22
×
108颗粒/L，6.95
×
108颗粒/L。
[0022]对于不同粒径的聚苯乙烯微塑料，有不同的测试适宜浓度，控制进样测试浓度可以保证测量方法的准确性；上述浓度下的聚苯乙烯微塑料悬浮液可以保证其分散性，也有利于测量。
[0023]根据本专利技术的一些实施例，所述聚苯乙烯微塑料颗粒的尺寸检测限为800nm。
[0024]根据本专利技术的一些实施例，步骤S1中，所述单颗粒电感耦合等离子体质谱的参数为：RF功率为1550
‑
1600W，雾化气流量为0.78
‑
0.82L/min，采样深度为6
‑
8mm，轴向加速为1
‑
2V，使用的模式为“No Gas”模式。
[0025]根据本专利技术的一些实施例，步骤S1中，使用所述聚苯乙烯微塑料悬浮液的平均粒子信号值，来建立所述聚苯乙烯微塑料悬浮液的尺寸和测试信号对应关系的标准曲线。
[0026]根据本专利技术的一些实施例，步骤S2中，使用分尺寸段的雾化效率进行颗粒浓度的定量。
[0027]根据本专利技术的一些实施例，步骤S2中，雾化效率η
neb
的计算公式为式Ⅰ所示：
[0028][0029]根据本专利技术的一些实施例，步骤S2中，所述聚苯乙烯微塑料颗粒浓度的检测限LOD
的计算公式为式Ⅱ所示：
[0030][0031]式(I)和式(II)中，N
p
为采集时间内检测的微塑料颗粒数，C
prepared
为微塑料悬浮液的理论颗粒浓度，v为样品引入流量，T为采集时间。
[0032]根据本专利技术的一些实施例，当聚苯乙烯微塑料悬浮液的颗粒粒径为3μm时，浓度检测限为(LOD)7.1
×
106颗粒/L。
[0033]本专利技术使用spICP
‑
MS技术对微塑料尺寸和颗粒浓度的定量方法进行探究和验证，并拓展应用于在模拟环境水体中微塑料的定量(尺寸800nm
‑
5μm，浓度检测限7.1
×
106颗粒/L(3μm))。
[0034]根据本专利技术的第二方面的实施例，提出了一种定量聚苯乙烯微塑料颗粒的方法在环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定量聚苯乙烯微塑料颗粒的方法，其特征在于，包括：S1.采用单颗粒电感耦合等离子体质谱(spICP
‑
MS)测定聚苯乙烯微塑料悬浮液中聚苯乙烯微塑料颗粒的尺寸和个数；S2.以步骤S1所得的聚苯乙烯微塑料颗粒的平均粒子信号值和尺寸的实际值为原始数据，拟合得到所述聚苯乙烯微塑料颗粒的尺寸标准曲线；根据步骤S1所得的单位时间内检测聚苯乙烯微塑料颗粒个数的测试值N
p
和聚苯乙烯微塑料悬浮液的理论颗粒浓度C
prepared
为原始数据计算得到不同尺寸微塑料在spICP
‑
MS中的雾化效率η
neb
；计算方法参考式(Ⅰ)所示，v为样品引入流量，T为采集时间：通过调整不同尺寸微塑料在spICP
‑
MS中的雾化效率η
neb
，可以得到相应尺寸段微塑料的颗粒浓度的测试值；以所述浓度的测试值和实际值为原始数据，拟合得到所述聚苯乙烯微塑料颗粒的浓度的标准曲线；S3.采用电感耦合等离子体质谱测定待测分散液中聚苯乙烯微塑料悬浮液中的颗粒的浓度和尺寸；并从步骤S2所得尺寸标准曲线和分段雾化效率中得出待测分散液的尺寸和浓度，进行比对。2.根据权利要求1所述的定量聚苯乙烯微塑料颗粒的方法，其特征在于，所述聚苯乙烯微塑料悬浮液的粒径在800nm
‑
5μm之间；优选地，所述粒径包括800nm，1000nm，1.8μm，3μm和5μm。3.根据权利要求2所述的定量聚苯乙烯微塑料颗粒的方法，其特征在于，步骤S1中，将所述粒径为800nm，1000nm，1.8μm，3μm和5μm聚苯乙烯微塑料悬浮液分别配置成进样浓度为5.81
×
108颗粒/L，8...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宇雄，刘子毅，吕尚思，彭容，
申请(专利权)人：清华伯克利深圳学院筹备办公室，
类型：发明
国别省市：