热裂解-气质联用定量分析环境样品中的微塑料

微塑料是一类广泛存在于环境中的新型污染物，因尺寸微小、分布广泛、难以降解，已成为全球环境与健康领域的重点关注对象。微塑料通常指尺寸小于5毫米的塑料颗粒、纤维、碎片或薄膜，它们因体积过小，可穿透生物组织甚至细胞，潜在风险更高。因此，人们越来越关注土壤、水和生物体等环境样品中微塑料的定量分析。

由于微塑料的分子量很高，且在大多数溶剂中溶解性较差，因此使用传统的GC/MS或LC-MS/MS方法定量分析环境样品中的微塑料一直面临着挑战。

热裂解-气相色谱质谱法

是在一定裂解温度和裂解时间下，将高分子聚合物裂解为小分子产物，经气相色谱分离后，由质谱检测这些碎片分子，从而根据裂解产物推断样品的化学组成。Py-GC/MS凭借灵敏度高、取样量少、适用各种形态样品、无需预处理等优势在药物、食品、烟草等领域取得了广泛的应用。

本文使用珀金埃尔默GCMS 2400气相色谱-质谱联用仪对11种微塑料进行定性定量分析。

材料与方法

仪器参考条件

热裂解仪采用Single-Shot Analysis测试模式，裂解炉温设置为600℃，样品在600℃下瞬间裂解。

样品制备

取100mL的水样，使用非塑料材质的玻璃纤维滤膜抽滤，收集微塑料样品，晾干备用。将晾干的微塑料样品在低温研磨机中研磨，然后称取100mg SiO₂混合均匀待用。

结果分析

采用SimplicityChrom软件进行数据采集和分析。在全扫描模式下监测每种聚合物特定的热裂解产物，并通过SimplicityChrom工作站软件进行定量。表3显示了所监测的聚合物热裂解产物的特征离子保留时间。

图1.11种聚合物热裂解色谱图和PMMA热裂解的特征色谱图

图2.SBR热裂解特征色谱图

图3.PC热裂解特征色谱图

图4.PS热裂解特征色谱图

同时我们也可以采用选配的F-search软件进行全自动数据分析。F-search是Frontier公司自主研发的自动谱图检索软件，它有一套算法可对每个聚合物的特征热裂解碎片进行识别分析。图5为F-search自动检索11种混合物的相似度和特征离子。

图5.F-search自动检索（点击查看大图）

分别称取3.9mg、1.82mg、0.39mg和0.21mg表1中的混合标样，依次上样分析。根据11种微塑料的特征离子的峰面积建立标准曲线，进行定量测定。11种微塑料的标准曲线如下图所示，其线性相关系数均大于0.995。

图6.PMMA标准曲线

图7.N66标准曲线

图8.SBR标准曲线

图9.PP标准曲线

图10.PVC标准曲线 

图11.N6标准曲线

图12.PC标准曲线

图13.PET标准曲线

图14.PE标准曲线

图15.ABS标准曲线

图16.PS标准曲线