无溶剂气泡萃取质谱技术用于水中有微塑料的超灵敏、尺寸无关检测

《Analytical Chemistry》：Solvent-Free Bubbling Extraction Mass Spectrometry for Ultrasensitive, Size-Independent Detection of Microplastics in Water

　　

摘要

水环境中的超微量塑料对生态系统和人类健康构成日益严重的威胁，而要检测浓度低至亚纳克/升、颗粒尺寸小于100纳米的塑料仍然是一项巨大的分析挑战。在此，我们介绍了一种无需溶剂、基于界面作用的泡沫萃取固相微萃取气相色谱质谱联用技术，该技术能够以超高灵敏度且不受颗粒尺寸影响的方式检测常见的塑料类型，如聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和聚乳酸。该方法通过泡沫破裂产生的气溶胶富集作用与SPME涂层的吸附微结构相结合，实现了两种无需溶剂的前处理方式，从而有助于选择性地释放出具有诊断意义的挥发性标记物，如甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和乳酸。经过优化的系统，其检测下限可达80—180皮克/升，比传统的光谱法和热解法低3—6个数量级。该方法具有出色的重复性（相对标准偏差小于5%），并且在较宽的浓度范围内仍保持良好的线性关系，相关系数超过0.999。在成都的表层水中进行的实地测试显示，塑料浓度低于该方法的检测下限。释放实验表明，聚苯乙烯杯子在不同温度下会有不同的塑料释放情况，而聚乳酸杯子则表现出非单调的释放特征，即在低温下容易碎裂，存在玻璃化转变现象，而在高温下则会发生水解。总体而言，这种无需溶剂、不受颗粒尺寸影响且具有超高灵敏度的分析技术，为研究塑料的释放行为以及评估自然水体中实际存在的超微量塑料暴露情况提供了有力的工具。