海洋清道夫？微塑料居然吸附了这么多污染物！

2021-02-24 12:48:15, 安捷伦科技安捷伦科技（中国）有限公司

微塑料是一种环境新型污染物，通常认为其尺寸范围在 1 µm - 5 mm 之间。据估计，全球塑料产量为 3 亿吨，而大约 10% 的塑料最终会进入环境，这些塑料废物，经过物理、化学和生物作用最终形成微塑料。

化妆品、清洁用品以及纺织品中塑料微球或纤维的排放也是重要的微塑料来源。海洋是所有微塑料的全球汇集区，每年估计有 800 万吨塑料进入海洋。从赤道海域到南北极，从海洋的表层到海底沉积物中，都发现了微塑料的踪迹。海鸟、鱼类、底栖动物、浮游动物等海洋生物摄食微塑料后，会损害其消化道或刺激胃肠组织产生饱胀感而停止进食，其所携带的有毒有害物质也会对海洋生物产生不利影响。而在食物链富集作用下，微塑料会对人类健康产生不可估量的伤害。

微塑料对生态环境的毒害作用，不仅仅来源于塑料本身和生产塑料过程中的添加剂，如双酚 A 和邻苯二甲酸酯等，还包含由于疏水性而吸附于微塑料上众多的有毒有害物质，这些物质也会随微塑料进入生物体内从而对生态环境和人类带来潜在的威胁。微塑料与这些污染物的毒性关系，是微塑料研究领域的热门话题之一。

来自西班牙 Santiago de Compestela 大学的 Benito Quintana 教授团队将 GC/Q-TOF 和 LC/Q-TOF 结合在一起，对暴露于海洋环境中与微塑料相关的添加剂和污染物进行筛查，并考察了这些物质对微塑料的吸附和解吸动力学。研究者在 8 周时间内在马洛卡岛附近海域内采集 3 mm 的微塑料颗粒，经超声萃取后，分别采用 Agilent 6550 LC/Q-TOF 和 7200 GC/Q-TOF 高分辨质谱对样本中相关污染物进行靶向和非靶向定性定量分析。

实验流程

LC/Q-TOF

在液质平台上，采用安捷伦 LC/Q-TOF 未知物鉴定流程对样品中的组分进行定性鉴定。本研究采用了安捷伦多套数据库联合进行数据检索，包括法医毒素数据库（包含 9200 种化合物）、环境水质污染物数据库（1400 种）、包装材料数据库（1006 种）以及用户自建数据库。超出数据库范围的未知物可采用安捷伦 MSC 结构解析软件辅助推测化合物结构。对于不同时间采集的样本，采用安捷伦 Mass Profiler Pro 统计学软件进行差异分析，以考察各化合物在微塑料上的吸附浓度与时间的关系。

安捷伦 LC/Q-TOF 未知物鉴定工作流程

污染物 Betaine 的质谱定性结果和微塑料吸附曲线

GC/Q-TOF

样品同时使用 GC/Q-TOF 进行了分析。萃取液除了直接进样外，还使用 MSTFA 进行衍生后进样，衍生法有助于改善带有羟基等极性官能团化合物的峰形。为提高定性可靠性，使用 C8 - C36 的正构烷烃混合物以辅助计算数据库中所有化合物的保留指数（RI），并将此用于后续谱库检索定性过程。

本研究重点关注与微塑料相关的环境污染物，为同时兼顾未知物筛查的覆盖度以及专属准确度，使用了多样化的谱库对数据进行检索。这些数据库有实验室自建高分辨 PCDL 谱库（包含 236 种污染物和 120 种衍生化后的污染物）、安捷伦高分辨 PCDL 农残谱库（包含 844 种化合物）以及从NIST谱库中筛选的塑料添加剂类低分辨谱库（包含 626 种），而 NIST 全谱库作为补充备选。最后使用实验室可得的标样对筛选所得的污染物进行定量及半定量。主要数据处理流程见下图。

GC/Q-TOF 数据分析流程示意图

上述分析过程主要使用“未知物分析”软件进行自动化处理，该软件使用了专属于高分辨数据的 SureMass 算法进行解卷积处理，且对所得化合物进行 RI 计算并将该 RI 值参与匹配罚分（本实验设置 RT 偏差需≤20s），同时使用上述谱库进行检索匹配（设置匹配得分≥70）。下图为“未知物分析”软件界面，图中检索所得是一种添加到塑料中的抗氧化剂。