专家研究成果 | 揭示人类排泄物中的小尺寸微塑料颗粒及其潜在来源

安捷伦科技(中国)有限公司

2024/10/17 10:17

近日，中国环境科学研究院安立会研究员课题组在“Environmental Science & Technology”上联合发表了题为“Unveiling Small-Sized Plastic Particles Hidden behind Large-Sized Ones in Human Excretion and Their Potential Sources”的研究论文，由朱龙博士和武志鑫博士研究生共同担任第一作者完成。

由于微塑料在环境中的广泛分布，全球范围内对因接触微塑料而引起健康风险的关注度持续增加。过去由于测试技术的限制，对于小粒径微塑料颗粒的研究信息及其暴露特性的证据较少。本研究采用安捷伦 Cary630 FTIR、8700 LDIR 激光红外成像和TD-GC/MS多种测试技术相结合，对人体排泄物中低至 0.22μm 的塑料颗粒的颗粒丰富和质量浓度进行了综合检测。结果表明，粪便和尿液中的大尺寸（>20μm）和小尺寸（0.22 - 20μm）塑料主要以聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚丙烯（PP）为主。按照形态学分类，碎片在粪便和尿液中占比最高，分别占比为 60.71% 和 60.37%。

本次研究使我们增加了对人体内微塑料存在的认识，尤其是对人类危害更大的且容易被忽视掉的小颗粒的认识将更加清楚。为了能够更加准确了解微塑料的命运以及对人类的潜在毒性，未来的研究中除了应该关心微塑料颗粒的丰度、浓度、大小、形状和成分等，还应该关注塑料颗粒上添加剂和吸收污染物的信息。最重要的是应该采取各种可行措施以防止微塑料对人体的污染，因为大量研究信息表明塑料容器的使用和水产品消费量与粪便中微塑料含量呈极显著相关。目前的发现对于理解微塑料暴露及其对人类的可能来源至关重要；与此同时，它们也为评估未来接触微塑料的健康风险提供了非常宝贵的数据。

专家介绍

安立会

中国环境科学研究院研究员

博士生导师，中国质量检验协会水环境工程技术与装备专业委员会副主任委员、中国材料与试验团体标准委员会微塑料及其环保试验技术委员会委员。主要从事天然与合成环境污染物的水生态毒理效应、环境质量基准与标准及生态风险评价研究，重点关注塑料污染（包括微塑料）对生态系统安全和人体健康的影响，利用多策略开展塑料污染（包括微塑料）来源及其控制对策研究，为开展环境塑料与微塑料污染的管控提供科学依据。先后承担和参与了国家重点研发专项、国家科技重大专项、国家自然科学基金等项目多项，在 EST、CEJ、JHM、WR 等杂志上发表高水平学术论文多篇，编/译《水和废水微塑料》等。作为生态环境部技术支撑专家，多次参加 UNEAs 和 G20 等国际组织有关塑料与微塑料污染治理国际案文磋商。

朱龙

博士

博士师从安立会研究员，现就职于中国疾病预防控制中心环境所。博士期间致力于人体微塑料污染特征及健康风险研究，重点关注人体微塑料暴露特征、来源解析，毒性评估等前沿科学问题，现以第一作者在 Environmental Science & Technology、Critical Review in Environmental Science & Technology、Environmental Science & Technology Letters 等期刊发表 SCI 论文 7 篇。

武志鑫

博士研究生

硕士师从安立会研究员，现于北京工业大学就读博士研究生，研究方向为纳米材料的生物分析成像和原位/质谱检测研究。建立 TD-GC/MS 定量分析环境微塑料的方法，重点研究污水处理厂污水污泥处理工艺中微塑料的质量评估，于 Environmental Science & Technology、Chemical Engineering Journal 和《环境科学》等期刊发表论文 3 篇。

用户反馈

为了探究人体粪便和尿液中微塑料的污染特征，我们采用了8700 LDIR激光红外成像光谱仪和 TD-GC/MS 技术对粪便和尿液中的微塑料进行上机检测。两种仪器配备了专门为微塑料研究而建立的数据库，准确度极高，自动化流程大大减少了人工操作和时间成本，能够快速获取有关微塑料尺寸、形状和聚合物类型等多项参数。

通过使用 8700 LDIR 激光红外成像和 TD-GC/MS 技术，我们的研究发现了大量尺寸在 0.22 - 500μm 之间的微小微塑料颗粒，共涵盖了 10 种不同的聚合物类型。这些发现远远超过了传统的人工目视检查结果，极大地提升了我们对人体微塑料污染的了解，为更有效地评估人体微塑料暴露风险提供了有力的数据支持。

Cary630 FTIR 光谱仪：

用于 >500μm 粒径微塑料检测

安捷伦 Cary 630 FTIR 光谱仪采用一体式干涉仪设计，结构紧凑、体积小巧且可靠耐用。与钻石晶体 ATR 搭配，可实现对多种不同形态样品的检测。钻石晶体 ATR 具有非常出色的耐磨性和耐腐蚀性，不受任何样品材料的影响，非常适合用于固态聚合物颗粒样品的定性分析。

图 1. 搭配钻石 ATR 附件的 Cary630 FTIR 光谱仪

8700 LDIR红外成像：

用于 20-500μm 粒径微塑料检测

8700 LDIR 红外成像光谱仪采用量子级联激光器作为光源，搭配安捷伦开发的高度智能化 Clarity 软件，可自动实现对微塑料颗粒识别、图像采集、红外谱图测试、尺寸信息以及定性结果统计等。与此同时，还可获得每个颗粒的形态分析数据，可用于颗粒的形状筛分及溯源工作。

图 2. 安捷伦 8700 LDIR 红外成像

TD-GC/MS：

用于 0.22-20μm 粒径微塑料检测

TD-GC/MS 技术能够鉴定、表征和量化各种样品中的微塑料，它鉴定出了五种聚合物中用于定量分析的标记化合物，并确定了各自的线性校准曲线。TD-GC/MS 将样品进行热解和脱附，最大限度地提高对痕量水平目标化合物的灵敏度。这一技术有助于将干扰降至最低，并通过热解、解吸和 GC/MS 进样等步骤，从而大幅提高样品通量。

图 3. TD-GC/MS 系统

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