纳米颗粒追踪分析(NTA)技术在纳米塑料检测中的性能评估与应用研究

为解决环境中纳米塑料(NPs)检测的技术难题，荷兰瓦赫宁根大学与萨克逊应用科学大学的研究团队系统评估了纳米颗粒追踪分析(NTA)技术的性能。研究建立了针对102 nm聚苯乙烯纳米球的标准化检测方法，线性范围达5.0×106-2.0×109 particles/mL，并发现NTA在分析瓶装水时存在对多分散体系中较小颗粒的低估问题。该研究为环境纳米污染物监测提供了重要方法学参考，成果发表于《Food Safety and Risk》。

　　

在塑料污染日益严重的今天，微塑料(Microplastics, MPs)已广泛存在于水体、大气甚至食品中。更令人担忧的是，这些微塑料会进一步降解为尺寸更小的纳米塑料(Nanoplastics, NPs)，由于其纳米级尺寸和胶体特性，可能对环境和人体健康构成更大威胁。然而，目前对亚微米级塑料颗粒的可靠检测仍面临巨大挑战，特别是缺乏经济高效、可自动化分析纳米塑料悬浮液的标准方法。

针对这一技术瓶颈，荷兰瓦赫宁根食品安全研究中心与萨克逊应用科学大学的研究团队在《Food Safety and Risk》发表了重要研究成果。他们系统评估了纳米颗粒追踪分析(Nanoparticle Tracking Analysis, NTA)技术在纳米塑料检测中的性能，建立了标准化的检测流程，并揭示了该技术在环境样品分析中的局限性。

研究采用优化后的NTA参数组合（相机水平12、检测阈值5-10、捕获时间60秒、流速50 a.u.），对102 nm聚苯乙烯纳米球建立了线性范围5.0×10⁶-2.0×10⁹ particles/mL的检测方法。通过多品牌瓶装水样本分析，发现颗粒浓度在1.0×10⁶-2.2×10⁷ particles/mL之间，平均粒径110-170 nm。

Camera level(CL)和detection threshold(DT)优化
通过系统测试相机水平(9-14)和检测阈值(5-15)的组合，发现CL 12与DT 5/10能最准确反映102 nm纳米球的预设浓度（4.0×10⁸ particles/mL），且标准偏差最小。值得注意的是，相机水平升高会导致粒径测定值系统性降低，这与高曝光下颗粒中心定位困难有关。

Capturing time(CT)优化
比较30/60/120秒捕获时间发现，60秒在准确性与精密度间达到最佳平衡。延长捕获时间虽提高浓度测定的精密度，但会降低平均粒径的测定精密度。

Sample flow优化
流速50 a.u.时浓度测定最准确，而75 a.u.时精密度最佳。流速对粒径测定影响较小，最终选择50 a.u.作为兼顾样本体积和分析效率的折中方案。

Analytical method validation characteristics
方法验证显示，在4.0×10⁸ particles/mL浓度下，NTA测定颗粒浓度的准确度为84%，重复性和实验室内再现性分别为8.4%和15%。但对多分散体系的分析表明，NTA会严重低估小颗粒（如46 nm）的浓度——在46 nm与203 nm颗粒混合体系中，小颗粒的检出率不足1%。

Analysis of bottled water samples
在八品牌瓶装水检测中，颗粒浓度差异显著（品牌A达1.5×10⁷ particles/mL），且同品牌不同瓶间变异系数最高达165%。粒径分布显示主导粒径<100 nm，证实环境中确实存在大量纳米级颗粒，但NTA无法区分这些颗粒是否确为塑料。

该研究首次系统建立了NTA检测纳米塑料的标准流程，同时明确指出该技术的关键局限：无法化学区分塑料颗粒与天然有机物，且对多分散体系中的小颗粒敏感度不足。这些发现为后续环境纳米污染物监测提供了重要方法学依据，提示需要开发结合化学表征的联用技术来确证纳米塑料的存在。研究成果对制定饮用水安全标准和评估塑料污染健康风险具有重要参考价值。