[發明專利]一種基于微型燃燒量熱法的環境中微塑料定量方法

在審

• 申請號: 202111175080.0
• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN114018978A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 李建新
• 申請（專利權）人: 廣西電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01N25/22
• 分類號: G01N25/22;G01N5/04
• 代理公司: 南寧東智知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 45117
• 代理人: 黎華艷;裴康明

本發明一種基于微型燃燒量熱法的環境中微塑料定量方法，使用現有的微型燃燒量熱儀或熱解燃燒流動量熱儀進行檢測，能夠簡單可靠地測定環境樣品中的微塑料含量，與以前已知的方法相比，大大減少了每次分析所需的時間，并且還可以實現自動化；本發明在使用微型燃燒量熱儀或熱解燃燒流動量熱儀對待測樣進行加熱時，待測樣不會與氧氣接觸，待測樣在規定加熱速率以及惰性氣體氣氛中熱解，產生的熱解氣體再在恒定的溫度下燃燒，能夠避免環境樣品中的腐殖質、糖和氨基酸等有機物或無機物氧化而對檢測結果產生影響，從而能省略掉環境樣品的前處理步驟，在保證測量結果準確的情況下，縮短了檢測時間。

技術領域

本發明涉及微塑料含量的檢測技術領域，具體涉及一種基于微型燃燒量熱法的環境中微塑料定量方法。

背景技術

微塑料是指粒徑＜5mm的塑料顆粒或纖維，微塑料對環境中的多氯聯苯（PCBs）和多環芳烴（PAHs）等持久性有機污染物，以及重金屬有很強的吸附能力，且易被環境中不同營養級的生物誤食，一旦進入食物鏈，將對人類健康構成威脅。目前微塑料作為產品添加劑被廣泛運用于個人護理用品、醫療用品以及其他工業制品，因此進入環境中，造成初生微塑料污染。進入環境的初生微塑料又不斷通過物理、化學、生物作用等方式不斷被破碎降解，產生次生微塑料污染。目前，微塑料污染已成為各國政府、學者和公眾共同關注的環境問題。

目前對于微塑料的量化分析還沒有統一的方法，一般從微塑料的數量濃度和質量濃度兩個方面進行定量分析。

基于從環境中所獲得的的微塑料濾出液或固體樣品，一般使用顯微鏡目視法或光譜法，進行數量濃度的分析，通過特定的光譜結構特征判定微塑料中聚合物的類型，再通過目視法確定一定體積或面積下的微塑料顆粒的數量、大小和幾何形狀，以計算樣品數量濃度。這兩種方法的缺點一是在于無法確定環境樣品中微塑料的質量含量，二是這些方法的檢測時間很大程度上取決于環境基質的性質，因為需要進行幾個長耗時的樣品制備步驟以減少環境基質中的有機和無機成分，以獲取有意義的結果，這些過程需要數天甚至數周。獲得顆粒后的顆粒識別雖然可以自動化進行，但是選取具有代表性樣品或樣品餾分的分析記錄依然非常耗時，每次測量通常需要幾個小時進行處理和分析數據。

熱分析法是一種已知的質量濃度分析方法，使用裂解氣相色譜－質譜聯用法，檢測微塑料顆粒或合成聚合物的特定熱分解產物含量，以確定微塑料本身的質量濃度。這個方法雖然無法直接檢測微塑料的數量、大小和幾何形狀，但是可以在取樣和樣品制備的過程中，使用不同孔徑的篩子，從而實現分別對不同尺寸等級的微塑料顆粒進行定量分析。現有對環境樣品中微塑料的熱分析法的主要缺點在于，檢測儀器例如熱重分析儀（TGA）、裂解氣相色譜-質譜儀（Pyr-GC-MS）等購置成本較高，且使用這些儀器操作難度較大，依舊需要對樣品進行幾個比較耗時的前處理，不利于快速測定環境樣品中微塑料含量。

此外，還有通過對環境樣品中，碳、氮、氧和硫的元素分析法進行微塑料的推導，但是需要對樣品中有機物的事先分離，并且幾乎無法實現樣品的自動化測量。

在此背景下，常規所使用的檢測方法均有一定的缺陷與不足，由于沒有標準化的環境樣品取樣、制備和檢測程序，因此需要一種安全、快速的符合上述對環境樣品中微塑料進行檢測要求的檢測方法，對微塑料進入環境的途徑與流行進行系統的和可靠的記錄，在最短時間內對微塑料污染進行傳播遏制。

因此，本發明的目的是提供一種方法，該方法能定量測定環境中微塑料的質量濃度，與先前已有的方法相比，減少了所需的時間和成本，并且能夠自動化進行。

微型燃燒量熱法，也稱為熱解燃燒流動量熱法，是一種以毫克為單位測量樣品放熱速率的方法，這種方法能夠在非燃燒測試中通過在惰性氣流中控制熱解，并將熱解產物進行高溫氧化燃燒，用氧濃度和燃燒氣體的流速就能確定燃燒過程中氧氣的損耗量，從而得到熱釋放速率。迄今為止，這個方法僅用于耐火材料和防火材料的研究和開發，本發明提出了通過確定環境樣品在一定溫度區間內加熱所檢測到的熱解氣體的熱釋放速率來確定環境樣品中微納米材料的含量。

發明內容