熱裂解-氣質聯用定量分析環境樣品中的微塑料

微塑料是一類廣泛存在于環境中的新型污染物，因尺寸微小、分布廣泛、難以降解，已成為全球環境與健康領域的重點關注對象。微塑料通常指尺寸小于5毫米的塑料顆粒、纖維、碎片或薄膜，它們因體積過小，可穿透生物組織甚至細胞，潛在風險更高。因此，人們越來越關注土壤、水和生物體等環境樣品中微塑料的定量分析。

由于微塑料的分子量很高，且在大多數溶劑中溶解性較差，因此使用傳統的GC/MS或LC-MS/MS方法定量分析環境樣品中的微塑料一直面臨著挑戰。

熱裂解-氣相色譜質譜法

是在一定裂解溫度和裂解時間下，將高分子聚合物裂解為小分子產物，經氣相色譜分離后，由質譜檢測這些碎片分子，從而根據裂解產物推斷樣品的化學組成。Py-GC/MS憑借靈敏度高、取樣量少、適用各種形態樣品、無需預處理等優勢在藥物、食品、煙草等領域取得了廣泛的應用。

本文使用珀金埃爾默GCMS 2400氣相色譜-質譜聯用儀對11種微塑料進行定性定量分析。

材料與方法

儀器參考條件

熱裂解儀采用Single-Shot Analysis測試模式，裂解爐溫設置為600℃，樣品在600℃下瞬間裂解。

樣品制備

取100mL的水樣，使用非塑料材質的玻璃纖維濾膜抽濾，收集微塑料樣品，晾干備用。將晾干的微塑料樣品在低溫研磨機中研磨，然后稱取100mg SiO₂混合均勻待用。

結果分析

采用SimplicityChrom軟件進行數據采集和分析。在全掃描模式下監測每種聚合物特定的熱裂解產物，并通過SimplicityChrom工作站軟件進行定量。表3顯示了所監測的聚合物熱裂解產物的特征離子保留時間。

圖1.11種聚合物熱裂解色譜圖和PMMA熱裂解的特征色譜圖

圖2.SBR熱裂解特征色譜圖

圖3.PC熱裂解特征色譜圖

圖4.PS熱裂解特征色譜圖

同時我們也可以采用選配的F-search軟件進行全自動數據分析。F-search是Frontier公司自主研發的自動譜圖檢索軟件，它有一套算法可對每個聚合物的特征熱裂解碎片進行識別分析。圖5為F-search自動檢索11種混合物的相似度和特征離子。

圖5.F-search自動檢索（點擊查看大圖）

分別稱取3.9mg、1.82mg、0.39mg和0.21mg表1中的混合標樣，依次上樣分析。根據11種微塑料的特征離子的峰面積建立標準曲線，進行定量測定。11種微塑料的標準曲線如下圖所示，其線性相關系數均大于0.995。

圖6.PMMA標準曲線

圖7.N66標準曲線

圖8.SBR標準曲線

圖9.PP標準曲線

圖10.PVC標準曲線 

圖11.N6標準曲線

圖12.PC標準曲線

圖13.PET標準曲線

圖14.PE標準曲線

圖15.ABS標準曲線

圖16.PS標準曲線