使用热裂解-气质联用鉴定微塑料

自从2018年10月，科学家在人类粪便样品中发现了微塑料以来，人类的身体正在受到塑料的污染这个话题就一直被关注着。人体中微塑料的来源被猜测是因为食用了海鲜类或是饮用了塑料瓶装水。塑料对环境造成的污染，也因为事关人类的健康而被整个社会再次重视起来。目前，人们对微塑料的形成，转化过程以及环境中聚合物残留物的所造成的影响和它们最终的下落还知之甚少。科学界正在努力弥合这一知识差距。

图中红色部分为海洋微生物消化道中的微塑料颗粒

位于德国的奥斯纳布吕克大学和达姆施塔特大学的研究人员已经着手研究和表征海洋生物体内微粒的类型和组成。Elke Fries教授及其同事研究了海洋微塑料颗粒，这些颗粒是从德国北海岛诺德奈采集的沙子样品中提取的。为了确定所收集的微塑料颗粒的材料成分以及所使用的任何添加剂或已经被颗粒吸收的污染物，Fries教授和她的同事们选择使用热裂解-GC / MS 【1】。一般确定聚合物的结构和组成主要使用光谱法，而对有机添加剂的检测一般使用超临界流体萃取或索氏提取法提取。对于不易溶解，萃取或水解的聚合物颗粒，热裂解-GC / MS是一种非常有用的技术，可根据聚合物在受热分解过程中形成的聚合物单体提供有关大分子聚合物的结构信息。

哲斯泰热裂解PYRO模块

基于质谱库以及保留时间和分析标准品质谱的比较，Fries等人能够识别北海诺德奈岛上的微塑料颗粒中的各种塑料添加剂。其中包括邻苯二甲酸酯DEHP，DBP，DEP，DIBP和DMP，抗氧化剂2,4-二叔丁基苯酚和芳香族化合物如苯甲醛，它们作为香料直接加入到化妆品和聚合物中。研究人员通过比较收集的微塑料颗粒的热裂解图和标准聚合物的热裂解图来确定聚合物的类型。他们确定了聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），聚苯乙烯（PS），聚酰胺（PA）以及氯化和氯磺化的聚乙烯。根据他们测定有机聚合物添加剂的方法，研究人员得出以下结论：与传统的基于溶剂萃取的方法相比，先把样品在低温热时热脱附，再紧接着使用高温热裂解的连续热裂解法提供了确定材料中挥发性化合物（包括添加剂）和类型的可能性。热解图中也没有干扰化合物，因为这些化合物已经在热脱附步骤中被除去。【1】而这种连续热裂解法，目前只有GERSTEL配置了热裂解PYRO模块的热脱附单元TDU2可以实现。

叠加色谱图可以轻松比较标准聚合物（紫色：标准低密度聚乙烯[LDPE]）与环境样品中的聚合物（黑色：聚乙烯C.）

Fries等人指出热裂解-GC / MS具有足够的灵敏度，可用于测定质量小于350μg的微塑料颗粒中的增塑剂，抗氧化剂和香料。确定这些颗粒的化学，毒理学或内分泌干扰潜在风险。根据Fries等人的说法，通过确定微塑料颗粒的化学成分，可以将热裂解用于实施海洋战略框架指令（MSFD）中。除了有机化合物之外，研究人员还确定了以下无机聚合物添加剂：氧化钛，以及钡，硫和锡化合物。【1】

【1】E. Fries et al., Identification of polymer types and additives in marine microplastic particles using pyrolysis-GC/MS and scanning electron microscopy, Environmental Science: Processes Impacts 15 (2013) 1949-1956