污水污泥中微塑料的快速定量：一种基于图像分析的低成本高效方法

为解决污水污泥中微塑料(MPs)定量分析技术复杂、成本高昂的问题，研究人员开发了一种结合数字摄影与开源ImageJ软件的图像分析方法。该方法针对聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)微塑料建立了面积-质量校准模型(R2>0.99)，可在2-5分钟内完成分析，CV<3.2%，为污泥资源化与环境风险评估提供了实用工具。

　　

微塑料污染已成为全球性环境挑战，其中污水污泥作为微塑料的重要汇集地，其微塑料含量直接影响土壤改良和农业应用的安全性。然而现有检测方法存在仪器昂贵、前处理复杂等瓶颈，特别是缺乏标准化质量定量手段。马德里康普顿斯大学化学科学与材料系的研究团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表研究，开发了一种基于图像分析的创新方法。

研究采用数字相机拍摄结合ImageJ软件分析，建立了0.15-5mm聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)微塑料的面积-质量校准曲线。关键技术包括：(1)使用网格背景标准化成像；(2)通过阈值分割提取微塑料特征；(3)建立七种粒径区间的质量-面积转换因子；(4)验证方法在不同污泥基质中的适用性。

【MPs定量方法开发】

通过校准实验发现各粒径区间均呈现优异线性关系(R²>0.995)，其中0.15-0.25mm颗粒在>25mg时因重叠需分样处理。创新性提出功率定律模型将平均投影面积(0.002-0.244cm²)与粒径关联，实现自动化分类。

【方法验证】

在含0-5000mg污泥的复杂基质中，质量估计误差仅5.2%(MAE)，相对误差7.2%。对SS2-SS4三种实际污泥的测试显示<3%偏差，证实方法鲁棒性。

【粒径分类应用】

成功区分含10颗粒/10mg的多粒径混合样品，3-4mm颗粒分类准确率达100%，0.25-0.5mm为75%。质量-数量双维度分析揭示小颗粒主导数量而大颗粒贡献主要质量。

该研究突破性地实现了污水污泥中微塑料的快速(<5分钟/样)、低成本(无需专业设备)定量，为评估微塑料去除技术效能提供了关键工具。尽管当前校准限于PET，但建立的框架可扩展至其他聚合物。方法特别适用于污泥处理工艺的研发验证，对推动废物资源化与环境污染防控具有重要实践意义。