科学家们测试了一种识别微小塑料微粒的新方法

尽管人们越来越担心，但科学家们一直在努力研究最小的微塑料的影响和流行程度。但一种创新的新方法可以帮助研究人员快速计数和表征水生系统中的这些颗粒。

　　

微塑料，从曾经在化妆品中常见的珠子到风化和破碎的垃圾残留物，现在在世界各地的海洋和内陆水域无处不在。然而，迄今为止，科学家们一直在努力确定哪些塑料在环境中存在的时间最长，并测量它们的丰度，尤其是在尺寸范围的较小一端，它们最有可能被靠近食物网底部的基础物种(如浮游动物)消耗。

毕格罗海洋科学实验室和明尼苏达大学德卢斯分校的研究人员现在开发了一种创新的分析方法，该方法结合了不同的专业技术，包括流式细胞术，来表征和计数这些小种类的微塑料。研究小组用苏必利尔湖的水样测试了这项技术，为该方法的未来应用迈出了重要的一步。研究结果发表在本月的《湖沼学与海洋学方法》杂志上。

“通过这种方法，我们不仅仅是盲目地计算粒子或依赖数学模型，”毕格罗实验室高级研究科学家妮可波尔顿说，他是该研究的合著者之一。“我们实际上能够确定存在多少塑料以及这些塑料是什么。”

微塑料的范围从头发宽度的一小部分到一粒米的长度，包括所有类型的塑料化合物。这些小颗粒通常与有害的化学添加剂混合在一起，它们可以穿过大脑和肠道中敏感的生物屏障。它们还可以充当海绵，吸收和运输病原体和石油等污染物。

这些颗粒的毒性和对环境的影响是微塑料的数量和类型的函数，从化学成分到大小和形状。然而，科学家很少掌握所有这些信息。

“微塑料的风险评估并没有关注我们认为在环境中最普遍的塑料的类型和大小，部分原因是我们不擅长测量它们，”明尼苏达大学德卢斯分校(University of Minnesota Duluth)教授、这项新研究的主要作者伊丽莎白·米纳(Elizabeth Minor)说。

在他们的新方法中，研究人员首先处理水样以去除可能与微塑料混淆的有机物，并向样品中注入一种称为尼罗河红的染料，这种染料会染色塑料。然后，他们用流式细胞仪将这些微小的颗粒排列起来，并用激光以每秒100个颗粒的速度照射每个颗粒，从而使染色的微塑料发光，从而使研究人员能够将它们从其他样品中分离出来。流式细胞术通常用于生物医学领域，但由Poulton担任主任的Bigelow实验室水生细胞术中心在扩大其在环境研究中的应用方面发挥了关键作用。

在这项研究中，研究人员使用毕格罗实验室的流式细胞仪分离和测量单个微塑料颗粒，然后将它们送到明尼苏达州进行进一步分析。迈纳的实验室使用了热解气相色谱质谱法(pyGCMS)，这是一种测定塑料样品化学成分和总重量的流行工具。

在实验室改进了方法后，研究人员用苏必利尔湖的天然地表水样本进行了测试。他们发现，在5到45微米大小范围内的粒子比传统方法容易测量的更大的粒子数量要多出几个数量级。他们还发现了聚乙烯和聚丙烯，这两种塑料构成了从一次性塑料袋到纺织品的无数产品，这是确定塑料污染源的重要第一步。

考虑到从实验室设备到服装，塑料无处不在，污染是每一步的主要挑战。5微米以下的颗粒仍然太小，研究人员无法自信地枚举，例如，尼罗河红染料产生的固体沉淀物很少，很难与最小的塑料碎片区分开来。

尽管有这些限制，但研究人员的新方法提供了比以前更完整的微塑料数量和类型的图片，在更小的尺寸范围内。它还强调了流式细胞术快速计数微塑料的潜在好处，这可能有助于提高风险评估在现实世界中的适用性。

迈纳说:“虽然人们真的很担心微塑料，但我们实际上还没有很好地处理这个问题。”“但我们已经通过这种新方法达到了这个最佳点，我们可以开始更准确、更详细地观察事物。”

本研究的实验室和实地组成部分分别由毕格罗实验室的Sash A.和Mary M. Spencer创业基金和明尼苏达海洋基金提供。