[發明專利]一種基于熱解-質譜技術的微塑料檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201910080903.8
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109738507B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 姜杰;張向楠;李娜;張恒南;高靜
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: G01N27/626
• 分類號: G01N27/626;G01N1/44
• 代理公司: 威海恒譽潤達專利代理事務所(普通合伙) 37260
• 代理人: 李福新

本發明涉及一種基于熱解?質譜技術的微塑料檢測裝置及方法，解決了現有技術對微塑料含量研究裝置結構復雜、操作不便、不能準確實現對微塑料中各組分定量分析、易受環境干擾、誤差大、準確率低且費時費力、儀器占地面積大、只能在實驗室中運行，難以應用于現場檢測的技術問題。本發明提供的基于熱解?質譜技術的微塑料檢測裝置，裝置整體為一個通過管路連接成密閉的氣路裝置系統，裝置依次連接包括工作氣源、熱解裝置、過濾器和質譜儀，將微塑料樣品放入熱解裝置中后，通過熱解裝置實現微塑料樣品熱解，微塑料樣品的熱解產物在工作載氣的帶動下，再經過濾器過濾后進入質譜儀進行檢測分析；同時提供其方法。本發明廣泛應用于微塑料檢測技術領域。

技術領域

本發明涉及微塑料檢測技術領域，具體涉及一種基于熱解-質譜技術的微塑料檢測裝置及方法。

背景技術

塑料是日常生活中最為常見的有機合成高分子聚合材料,以其價格低廉、質量輕、使用方便等諸多優點而被廣泛應用。據統計，2013年全球消費塑料制品高3億噸，2016年綠色和平組織報告約秒鐘200kg塑料進入海洋，且塑料的使用量還在不斷增長中，其中約有10％的塑料垃圾會進入海洋，剩余的塑料垃圾則通過回收、焚燒、填埋、丟棄等途徑污染陸地環境。塑料垃圾在環境中不斷積累，其化學性質較為穩定，絕大多數塑料難以降解，會存在數百年以上，受環境中物理、化學及生物等外力協同作用例如風浪、海流、陽光以及海洋微生物等，大塊的塑料會不斷碎裂成為微小的塑料碎片。此外，我們日常使用的洗面奶、一些化妝品以及工業用的研磨劑等都含有塑料顆粒，這些塑料碎片及顆粒能夠在環境中隨著河流、風力、洋流不斷遷移，呈現全球分布的態勢。

目前，人們把粒徑小于5mm的塑料碎片，統稱為微塑料，也有學者認為應當把小于500nm的塑料成為納米塑料。有關海洋塑料垃圾的最早報道在20世紀70年代，目前在大西洋、太平洋、極地、深海甚至高原湖泊都已發現存在塑料碎片污染，2004年英國科學家在science上發表關于海洋水體和沉積物中塑料碎片的論文，引起了世界性的關注，越來越多的科研人員展開微塑料的相關研究。

微塑料又稱為“海洋中的PM2.5”，被列入環境與生態科學研究領域的第二大科學問題，并成為與全球氣候變化、臭氧耗竭和海洋酸化并列的重大全球環境問題。海洋微塑料將對海洋環境及生態產生嚴重危害，微塑料懸浮在海水中，會影響海洋藻類的光合作用；容易被一些海洋生物誤食，在胃腸道內難以消化，引起海洋生物的營養不良甚至死亡，有研究發現微塑料還會影響一些海洋生物如魚類的產卵量和繁殖能力；此外，微塑料微塑料自身含有一些有毒塑料添加劑，表面也容易富集有機污染物和重金屬等，會對周圍生物產生毒害作用；微塑料通過食物鏈進入人體，將對人體健康產生不可忽視的影響。近些年微塑料污染問題受到越來越多的關注，越來越多的環境介質中檢測出微塑料。與此同時，眾多科學研究表明，微塑料能夠被不同營養級的生物攝入體內并在體內保留不同時間。當這些微塑料被生物體攝入體內會引發很多健康風險，研究表明蚌攝入微塑料會造成生物體內氧化應激，降低繁殖能力；斑馬魚攝入微塑料會造成肝臟代謝損傷；鯽魚攝入微塑料會造成神經損傷；但是微塑料在環境中不是單獨存在，環境中的一些有機污染物會和微塑料相互作用，但是對微塑料與環境污染物相互作用的健康風險研究處于剛剛起步階段。

目前微塑料污染所導致的海洋生態環境破壞及其對人類健康的威脅已引起了人們的高度重視，對微塑料的各種研究也在積極進行中，而微塑料的檢測技術是支撐微塑料研究的一個基礎。對于新興的污染物，微塑料的檢測分析技術尚不成熟，缺乏能夠快速同時定性定量的方法，也是微塑料研究的重要課題之一。目前微塑料定性檢測主要依靠拉曼光譜法、傅里葉-紅外光譜法和熱解-氣相質譜三種方法，光譜方法由于受到目標物的尺寸限制一般要求大于10um，且容易受到環境干擾，目前的定量方法主要依靠顯微鏡等工具進行人工計數，誤差大、正確率低且費時費力。中國專利申請號為201610045344.3，申請公布日為2016年6月15日的專利申請文件公開了一種定量分析微塑料在哺乳動物體內富集和分布的方法，該方法是一種基于熒光標記技術來定量分析微塑料在哺乳動物體內富集和分布規律的方法，屬于環境健康風險評價領域，其步驟繁瑣操作復雜，且受干擾因素多，檢測數據結果誤差大、正確率低且費時費力。