用于激光烧蚀电感耦合等离子体质谱（ICP–MS）痕量元素分析中塑料标准品的羧基化聚苯乙烯颗粒：分析方法及其环境意义

《ACS Measurement Science Au》：Carboxylated Polystyrene Particles for Plastic Standards in Laser Ablation ICP–MS Trace Elements Analysis: Analytical Aspects and Environmental Relevance

可重复金属吸附与校准标准开发为激光诱导等离子体质谱分析微塑料中痕量金属提供新方法。采用表面功能化纳米颗粒吸附Co2?、Cu2?、Pb2?，经热压成型制备均质塑料标准片，通过Freundlich模型验证吸附特性（R2=0.74-0.95），并建立LA-ICP-MS校准曲线（Pb:1220-4400 mg/kg，Cu:210-600 mg/kg，Co:67-220 mg/kg），检测限分别为113、93、23 mg/kg。该方法实现微米级深度和表面均质性（RSD<5%），填补了固体直接分析标准空白。

　　塑料污染已成为全球环境问题之一，尤其是随着微塑料颗粒在各类生态系统中广泛传播，其对环境和生物体的潜在影响日益受到关注。塑料由聚合物基质、反应性残留物和化学添加剂组成，而金属可能来源于合成过程或作为添加剂被引入。例如，铬和汞可用作聚合物催化剂，铜作为杀菌剂，钴、铅和锰则用于塑料染料。然而，塑料作为污染物载体，其吸附的金属可能对环境和生物造成更大的危害。近年来，研究发现微塑料在环境中的金属含量可能与沉积物相当，甚至更高，且随时间推移，金属吸附能力可能增强。因此，准确评估微塑料中金属的分布和浓度对于理解其环境行为至关重要。

为了更精确地分析微塑料中的金属，研究人员开发了一种新的方法，用于制备标准化塑料样品，以校准和分析通过激光烧蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）技术进行的痕量金属测定。该方法基于羧基化聚苯乙烯（PS）纳米塑料的金属吸附特性，通过将金属盐溶液与纳米塑料分散液混合，使其吸附金属离子，随后通过热压成型制备出均匀分布的塑料圆盘。这种方法的优势在于能够直接进行固态分析，无需复杂的样品预处理，从而提高了分析的准确性和可重复性。

在本研究中，重点考察了钴（Co2?）、铜（Cu2?）和铅（Pb2?）这三种金属的吸附能力。通过吸附等温线实验，发现这些纳米塑料的吸附特性与Freundlich模型吻合良好，其中钴的吸附常数为0.15，铜为0.48，铅为3.63。这些结果表明，纳米塑料对金属离子具有良好的吸附能力，且吸附过程在一定范围内具有可预测性。进一步通过LA-ICP-MS分析，验证了金属在塑料圆盘中的均匀分布，相对标准偏差（RSD）均小于5%，说明样品具有较高的均一性。同时，通过溶液ICP-MS测定，得到了塑料中金属的总浓度，并据此绘制了校准曲线，用于金属的定量分析。对于铅、铜和钴，校准曲线的R2值分别为0.96、0.95和0.94，显示出良好的线性关系，表明该方法在痕量金属分析中具有较高的可靠性。

该方法的检测限（LOD）分别为113 mg/kg（铅）、93 mg/kg（铜）和23 mg/kg（钴），这使得其适用于不同污染程度的环境样本分析。例如，铅的高浓度检测限有助于分析工业污染区域的微塑料样品，而铜和钴的检测限则适用于评估其在环境中的微量污染情况。这些标准的建立不仅提高了LA-ICP-MS在塑料分析中的精度，还增强了不同实验室之间结果的可比性，从而支持了更广泛的研究和监管需求。

此外，研究还探讨了该方法在环境研究中的应用价值。例如，通过LA-ICP-MS可以精确地绘制微塑料中金属的分布情况，揭示其对生态系统的影响。同时，该方法能够用于非破坏性分析，为研究微塑料的化学组成和物理特性提供了重要工具。未来的研究方向包括扩展该方法以涵盖更多类型的塑料和金属元素，以及探索其在其他环境样本中的应用潜力。通过这种标准化的参考材料，研究人员可以更有效地监测和评估微塑料对环境和生物体的潜在威胁，为制定相应的环境保护政策提供科学依据。