农田土壤中常规微塑料的分离和鉴定

该协议描述了常规的微塑料采样和从土壤中分析的样品。该方法包括七个部分。它们是土壤取样和制备、密度浮选、杂质消化、着色、真空过滤、形态观察和聚合物鉴定。

在这里，我们介绍了最后两个步骤的两种不同的分析过程，它们可以根据仪器的可用性彼此独立进行。使用五点采样方法在稳定区域以双倍方式收集具有代表性的土壤样本。使用 30 厘米的不锈钢土壤螺旋钻进行收集。

收集样品并将其安装在非塑料容器中，例如铝箔。在室温下干燥土壤，避免阳光直射，或使用设置为 40 摄氏度的烤箱，将土壤干燥至少 24 小时，直到完全干燥。如果有土壤干燥机，请将其用于同时处理多个土壤样品，因为各个腔室内的过滤器可最大限度地降低交叉污染的风险。

干燥后，如有必要，将土壤研磨。使用干净的非塑料工具。研磨并保存干燥的土壤。

使用 2 到 5 毫米的金属筛。使用两个致密的小秤，将正负 0.05 粒的土壤样品铺在无塑料称量纸或铝箔上。样品可以储存在三个容器中，例如玻璃瓶。

将细磨的干燥土壤样品转移到干净的 600 毫升玻璃烧杯中 A.向烧杯中加入 230 毫升饱和氯化钠溶液 A.确保所有储存容器和烧杯的标签准确。将烧杯 A 放在玻璃磁力搅拌器处的磁力搅拌板上。以每分钟 260 转的速度搅拌溶液 30 分钟。

完全均质后，从溶液中取出磁力搅拌器，并用饱和氯化钠溶液冲洗，以防止塑料颗粒从溶液中带出。将烧杯放在没有阳光直射的平坦表面上，静置过夜，直到发生全密度分离。一旦烧杯 A 的内容物完全分离，小心地将上清液转移到新的玻璃烧杯 B 中，用饱和氯化钠溶液冲洗烧杯 A 的内壁。

在烧杯 B 中向样品中加入 4 摩尔氢氧化钠溶液，使其达到 500 毫升的固定体积。以每分钟 260 转的速度搅拌溶液 30 分钟。然后取下磁力搅拌棒，将烧杯放在平坦的表面上，避免阳光直射，静置过夜。

一旦面包师 B 的内容物完全分离。将上清液从烧杯 B 转移到新的烧杯 C.用蒸馏水冲洗烧杯 b 的内壁，以确保最大的颗粒转移。将先前制备的新红色大小溶液添加到烧杯 C 中，以达到 0.5 摩尔的最终浓度。

用玻璃棒搅拌溶液，直至完全均质。然后用铝箔盖住烧杯，让溶液在码头中孵育 30 分钟。首先，按如下方式设置真空过滤系统。

玻璃漏斗、金属夹、真空过滤底座、收集杯、连接软管、集水阱和真空泵。用镊子小心地从储存容器中取出新膜。将滤膜居中平放在真空过滤底座的顶部。

将真空过滤底座与玻璃漏斗对齐，并用金属夹固定，确保连接牢固。激活真空过滤，将烧杯 C 中的液体缓慢倒入玻璃漏斗中。用蒸馏水冲洗烧杯 C 数次，以最大限度地提高颗粒回收率。

用铝箔覆盖玻璃漏斗，以尽量减少污染。样品过滤后，用蒸馏水冲洗玻璃漏斗的侧面，以确保颗粒损失最小。撕下真空泵，然后用镊子小心地从板中取出滤膜。

并将每个膜放入单独的玻璃培养皿中。在关闭培养皿并用铝箔包裹之前，将膜完全干燥。将其存放在干燥避光处，直至进一步分析。

如果以后的聚合物鉴定需要荧光颗粒的确切位置，例如使用 FTIR，请参阅以下步骤。用黑色中性笔在滤膜上沿 T 形轻轻标记开始位置 10 个标记。按如下方式激活荧光仪器、主机、荧光源、监视器和荧光显微镜。

打开仪器并将光源 LED 设置为最大亮度。利用明场、DF 和荧光灯、FL 开关按钮分别拍摄 DF 和 FL 图像。DP2-BSW 软件用于样品观察记录，但仅用于显微镜定义，使屏幕更清晰。

在 BF 位置下拍摄明场照片，然后转到 FL 位置和荧光滤镜在扩展坞中拍照。确保视野观察序列从 1 到 10。确保 BF 和 FL 照片应在同一位置拍摄。

要使用 LDIR 进行聚合物鉴定，请执行以下显微镜步骤。按如下方式设置显微镜系统。相机、滤光片、放大倍率和显微镜载物台以及计算机。

用无尘纸巾包裹滤膜支架。然后将膜固定在支架中并滑到显微镜载物台上。确保相机已连接，并且显微镜放大倍率适合样品类型，并且在同一组的所有样品中保持一致。

要量化记录图像上的颗粒，请按照手稿中提供的分步说明进行作。如果使用 FTIR 鉴定聚合物颗粒，请参考以下步骤。打开 FTIR 光谱仪 LUMOS 和相应的软件后处理，例如观察和记录。

填充液氮以激活机器。在镜像每个样品之前清洁探头。通过实时屏幕录制识别要监控的颗粒。

通过纵摇杆调整位置和清晰度。将作平台置于中心并捕获当前的空气背景光谱。在目标片段上测量 3 到 5 个固定点，然后根据这些固定点的位置定位探针。

在结果页面上，保存原始数据。求解光谱，并将光谱与标准库中的塑料光谱进行比较，以得出样品的热质量指数。如果使用 LDIR 进行聚合物颗粒鉴定，请按照以下步骤作。

将滤膜放入新的 20 毫升玻璃瓶中。加入 20 毫升纯乙醇。盖紧样品瓶并用封口膜包裹盖子以防止泄漏。

在超声浴中对样品进行超声处理至少 1 小时，直到所有颗粒都被重悬。膜可能会浸出颜色，但这不会干扰聚合物鉴定。取下并丢弃膜。

将装有乙醇溶液的玻璃瓶放在磁力搅拌装置上，并在小瓶中加入一个小的磁性玻璃搅拌器。将温度设置为 100 摄氏度并低速搅拌以保持颗粒悬浮，让乙醇蒸发至 5 毫升以下。为了制备用于 LDIR 分析的样品，请缓慢摇动样品，直到所有颗粒都均匀地悬浮在溶液中，然后快速制备 10 微升样品到载玻片上，让乙醇蒸发。

再重复此步骤两次，以分析每张载玻片上每个样品的三个重复。将 LDIR 玻片插入仪器中，并将样品名称输入到连接的软件中。随后，仪器启动自动扫描。

所得分析提供了有关单个颗粒的化学成分、样品中不同聚合物的分布以及颗粒大小的详细数据。随后的数据处理在协议的第 8 节中详细说明，例如，使用图像 J 以及手稿中结果的计算部分。为了验证该方法的回收范围，对来自三种不同固体床垫、二氧化硅、SD、膨润土、BT 和土壤的样品进行了三次重复分析。

假设所有微塑料颗粒都是均匀的球体。这意味着每 5 克干燥的固体样品包含大约 48， 740 多种物品。基于 image J 软件，可以查看单个样品中颗粒数量的信息，这三个公式可以计算出微塑料的最终回收率。

以下是此实验的一些结果。首先是不同固体基质中微塑料的回收率。BT、SD 和土壤的平均回收率分别为 84%、83% 和 90%。

消除了空白样品结果和化学鉴定的干扰。平均而言，86% 的 PE 颗粒被成功回收。底部是这些样品的聚合物类型的结果。

结果表明，除聚乙烯外，还检测到酚醛树脂、聚氯乙烯、聚酰胺和聚丙烯。该结果可能导致上清液转移、过滤或鉴定过程中样品剂量过小。这些污染物可能来自过滤装置、实验室设备、大气沉积或蒸馏水。

有一些照片是用不同的聚合物鉴定方法拍摄的。这两张照片基于 FTIR 方法，它们是在日光和荧光灯下在膜的同一区域拍摄的。在图 A 中显示为透明而在图 B 中闪烁绿色的颗粒被认为是塑料材料。

这是一个典型案例，显示了被检测颗粒与标准光谱图之间的光谱比较。PE 粒子光谱与最近的库光谱匹配，匹配质量为 98%这张照片是使用 LDIR 方法拍摄的。实际模式和分布如图 A 所示，还有一些详细信息，例如单个颗粒的化学成分。

匹配质量和颗粒大小如图 B 所示。陆地环境中的微塑料污染是一个科学话题，在过去十年中越来越受到关注。然而，只有最近的微塑料采集土壤系统才被量化，土壤微塑料的检测方法尚未标准化。该协议描述了微塑料颗粒的采样、分离和化学鉴定方法。

为了提高作的便利性和广泛采用，该方法成本低且材料容易获得。该协议显示出作为指导框架的潜力，提出了一种适用于各种土壤类型的综合方法，确保准确量化和微塑料分析。