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解決方案 | 土壤中微塑料的PY-GC-MS定性定量分析

來源:北京萊伯泰科儀器股份有限公司   2023年02月14日 15:00  

摘要

每年全球大量廢棄塑料進入環(huán)境,分解形成微塑料,,目前全球都把微塑料當做一個嚴重的環(huán)境污染源,。環(huán)境中土壤受到微塑料污染,則對土壤中微塑料分析變得必要,。熱裂解可對此微塑料進行有效的分析。本應(yīng)用采用Pyroprobe 6150熱裂解串聯(lián)GC-MS利用微塑料的特征裂片組分對環(huán)境中土壤的微塑料進行定性定量分析。

1. 儀器設(shè)備

1.1 Pyroprobe 6150熱裂解儀,,CDS Analytical

6200 全自動熱裂解儀 

1.2 Flex-HPSE 全自動高效快速溶劑萃取系統(tǒng),萊伯泰科

Flex-HPSE-全自動高效快速溶劑萃取儀32 

1.3 M*p-10多通道平行濃縮儀,,萊伯泰科

M*p-10 定量平行濃縮儀32 

1.4 GC-MS QP-2010SE氣質(zhì)聯(lián)用儀,,島津

2. 標準曲線

選擇市場常用和主要的6種塑料,分別為聚乙烯PE,、聚丙烯PP,、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS、聚甲基丙烯酸甲酯PMPM,,聚對苯二甲酸乙二醇酯PET,。從化學(xué)試劑公司采購這6種塑料純品。

熱裂解分析塑料聚合物的樣品量應(yīng)<100µg,,土壤中微塑料的含量較低,,則更小的固體樣品量是無法用天平稱取??刹捎酶邷馗邏悍椒▉砣芙馑芰系饺軇┲?,再通過控制液體進樣體積來制作標準曲線。

用天平分別稱取2mg各微塑料,,利用高溫高壓萃取方式進行溶解,,高壓萃取罐10mL , 萃取溫度180℃ ,高壓1500psi ,,每次萃取時間30min ,,萃取3次,萃取溶劑為二氯甲烷,,最終溶劑定容40mL ,。

 

塑料高溫高壓在有機溶劑萃取后,仍然不是溶液狀態(tài),,實際是懸濁液,,只是塑料的顆粒極其小,在充分晃動后,,6種微塑料顆粒在溶劑中能均勻分散,。則盡量取大體積進樣,則分析穩(wěn)定性會更好,。CDS Pyroprobe6150的樣品管為20µL ,取滿1個樣品管為1µg,,則可反復(fù)蒸發(fā)干和再加入方式,可分別取1~5管,,則為1µg,、2µg、3µg,、4µg,、5µg 。

圖1.  6種微塑料的標準曲線 

圖1. 6種微塑料的標準曲線

3. 樣品前處理

樣品前處理 

取研細過篩后的環(huán)境土樣5g,,在105℃烘箱中干燥過夜,,與3g硅藻土混合均勻,裝填至10mL的萃取罐中,。同樣方法裝填好兩個萃取罐后,,置于HPSE中(多通道運行,,可同時萃取多個樣品),按表1方法萃取,。萃取液收集到50-1mL濃縮杯中,。

將收集管置于M*p-10中,濃縮溫度40℃,,開啟定容功能,,定容為1mL,待測,。

表1. HPSE萃取條件

表1. HPSE萃取條件 

4. 儀器條件

熱裂解儀:熱裂解700℃  40s ,;interface 300℃ 3min;閥箱300℃,;傳輸線320℃ ,。

GC-MS:進樣口320℃;50:1分流,;色譜柱 DB-5 0.25m*30m *0.25µm,;柱溫箱40℃保持2min ,10℃/min升到100℃,50℃/min升到300℃,,保持3min  ,;接口320℃;EI源,;SCAN 35-600amu,;離子源250℃,;溶劑延遲 0.5min ,。

 

圖2. 標品TIC圖及定量特征組分 

 

圖2. 標品TIC圖及定量特征組分

利用熱裂解分析微塑料,主要是通過裂解腔的高溫來分解塑料為裂片小分子,,這些小分子可以在GC-MS得到分析,,從裂片小分子中挑選定量組分和定性組分,則可對塑料進行定性定量分析,。

表2. 6種塑料定量和定性特征組分

表2.  6種塑料定量和定性特征組分 

5. 樣品測試

稱取10g土壤為樣品,,進行前處理,高溫高壓的溶劑萃取,,再進行濃縮至1mL,,取20µL進PY-GC-MS分析,品中檢出PS 25mg/kg ,,PP 14mg/kg ,,其他塑料未檢出。

6. 結(jié)論

CDS Pyroprobe熱裂解儀利用高溫高壓溶劑萃取和濃縮進行處理后,,簡化了土壤中微塑料的前處理步驟,,可準確對土壤中微塑料進行定性定量分析,。

7. 方案特點

目前土壤中微塑料的常用前處理方法是浮選、過濾,、濃縮,,操作比較繁瑣;且微塑料為顆粒態(tài),,在濃縮過程中,,很容易粘在管壁,以及濃縮后向熱裂解進樣過程中,,很難有效轉(zhuǎn)移進樣品管,,則對定量結(jié)果影響很大;在進樣時,,微塑料顆粒容易造成GC-MS的過載,,這時無法控制進樣量,則沒有辦法應(yīng)對,。

利用高溫高壓溶劑萃取,,可將較難把握的塑料固體顆粒轉(zhuǎn)化為容易控制的近乎溶解態(tài)的懸濁液,則微塑料在溶劑中分布均勻,,在濃縮時粘壁少,。且不須全部進樣熱裂解,可根據(jù)是否過載和標準曲線范圍等情況,,靈活控制進樣量,,取濃縮后的1mL中的一定量體積進樣即可。

對塑料這種高聚物的定量較難,,利用熱裂解可將塑料高聚物裂解為小分子,,結(jié)合GC-MS進行準確定量分析。

則此分析方法簡化了前處理步驟,,提高前處理回收率,,再通過PY-GC-MS可對土壤中微塑料進行準確的定性定量分析。


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