《Environmental Pollution》：Photo-Weathering Effects on Pyrolysis-GC/MS Quantification of Microplastics: Surface Oxidation Correlations and Correction Strategies
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微塑料因光降解导致物理化学性质改变，影响Py-GC/MS检测准确性。本研究通过Xenon和UVC照射PE、PP、PET，分析表面氧化、润湿性及形态变化，发现特定裂解物（如PE的1-癸烯、PP的2,4-二甲基-1-庚烯）与氧化指标呈线性关系（R2=0.71-0.82），可作为校正指标。提出结合聚合物类型和氧化程度的裂解物选择方法，提升 weathered MPs 的定量可靠性。
李叶恩|朴赛罗姆|安真成|金一泰
韩国土木工程与建筑技术研究院（KICT）环境研究部门，京畿道10223，大韩民国
摘要
环境中的微塑料（MPs）通常已经发生了一定程度的风化，其物理化学性质发生了变化，这使得准确量化变得困难。热解-气相色谱/质谱法（Py-GC/MS）被广泛用于微塑料的分析，但其可靠性取决于特定热解产物的稳定性，而这些稳定性可能受到光风化的影响。本研究探讨了光风化对聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）微塑料热解产物的Py-GC/MS信号的影响。这些微塑料在氙灯和UVC灯下照射了600小时。表面氧化情况通过傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱进行分析，而润湿性和颗粒形态则通过接触角（WCA）和粒径分布分析进行评估。每种聚合物选择了两种代表性的热解产物，并将其峰强度与表面氧化指数进行了定量比较。
两种照射源都显著影响了所有聚合物的Py-GC/MS定量结果。在氙灯照射下的PE和UVC灯照射下的PP中，1-癸烯和2,4-二甲基-1-庚烯的峰强度随暴露时间的增加而呈线性下降（r2=0.71–0.82），这种变化与氧化程度相关。接触角（WCA）是预测PE氧化程度的最可靠指标，而氧碳比（O/C ratio）则能最好地反映PP的降解情况。相反，长链热解产物（1,20-二十二二烯、2,4,6,8-四甲基-1-十一烯）在氧化应力下的变化不规律，限制了它们作为氧化指标的适用性。对于PET来说，UVC照射下苯甲酮的减少表明了其氧化敏感性，但在CaCO?存在下苯甲酸的二次转化导致了信号的不稳定性。
尽管信号被抑制，但选定热解产物的可预测性下降可以作为校正指标，当与特定聚合物的氧化指标结合使用时。这一框架为提高风化微塑料的Py-GC/MS定量提供了首个可靠的指导原则。
章节摘录
引言
环境暴露使微塑料（MPs）经历各种自然风化过程，包括物理、化学和生物降解机制，这些过程显著改变了它们的物理化学性质（Hong等人，2024；Luo等人，2019；Park等人，2025）。光风化是由紫外线（UV）辐射引起的，是塑料中有机化合物发生氧化反应的主要途径（Alimi等人，2022）。当微塑料吸收
样品制备
风化研究中使用的微塑料聚合物包括PP、PE和PET，均由德国法兰克福INEOS Styrolution Group GmbH公司提供（等级GPPS 158K）。所有塑料均为纯颗粒（纯度100%），不含任何添加剂。首先使用液氮和研磨机（SHMF-3080SS，HANIL ELECTRIC）对颗粒进行低温粉碎，然后在低温磨机（IQ-mill-2070，Frontier Laboratories Ltd.，日本）中以1000转/分钟的速度处理10个周期，每个周期包括30秒的研磨时间和10秒的暂停时间，以制备
表面化学表征
使用ATR-FT-IR光谱分析了微塑料在风化前后的表面官能团变化，分别对应48小时、80小时、120小时、360小时和600小时的风化时间（见图S2和图3）。
ATR-FT-IR分析显示，PE的特征吸收峰位于718、1470、2846和2912厘米?1，分别对应CH?的摇摆振动、弯曲振动、对称伸缩和不对称伸缩（Ainali等人，2024）。对于PP，特征吸收峰位于1164、1377、1454、1712、2840、2876和2916厘米?1
讨论
尽管国际标准方法（如ASTM）和以往的研究提供了选择主要指标的指导，但这些指标可能并不具有普遍的可靠性，尤其是在微塑料发生化学结构变化的情况下。因此，本研究的结果为提高Py-GC/MS分析对光风化微塑料的准确性提供了重要见解。
对于聚烯烃来说，分子结构对其光风化过程的影响非常明显。PE和PP都是饱和烃类
结论
本研究表明，光风化显著影响了Py-GC/MS对微塑料定量结果的可靠性。将ASTM推荐的指标与文献中的指标进行比较后发现，标准化指标可能并不适用于所有风化微塑料的情况，这强调了需要根据聚合物类型和氧化程度来选择合适的定量指标。对于聚烯烃，1-癸烯（PE）和2,4-二甲基-1-庚烯（PP）的峰强度随时间呈现出显著且可预测的下降趋势
作者贡献声明
安真成：撰写、审稿与编辑、数据可视化、验证。朴赛罗姆：撰写、审稿与编辑、方法设计、资金筹集、概念构思。李叶恩：撰写初稿、实验设计、数据分析、数据整理、概念构思。金一泰：指导
未引用文献
Albignac等人，2022；ASTM International，2024；Curren和Leong，2023；Day和Wiles，1971；Fischer和Scholz-Bottcher，2017；Kirstein等人，2021；Liu和Mao Yang，2020；Sun等人，2020。
数据可用性
数据可应要求提供。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了韩国科学技术信息通信部（KICT）研究项目的支持（项目编号20250252-001：“基于回收塑料模块的智能道路基础设施技术开发”；项目编号20250238-001：“碳中和环境、资源与能源协同技术研究”）。
