Advancing Microplastic Analysis in Complex Matrices Towards Harmonization: Insights from an Interlaboratory Study Supporting the Development of a Standardized Extraction Protocol
这项实验室间研究表明，针对堆肥中微塑料的统一提取方案在多种分析技术中均具有可行性和有效性，同时指出定量结果的差异主要源于采样和分析方法而非提取过程本身，从而为 ISO 标准 24899 的制定提供了关键见解。
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塑料废弃物是环境中一个持久的访客，随着时间的推移，它们会分解成被称为微塑料的微小碎片。这些颗粒如此之小，以至于可以隐藏在土壤、水甚至我们用于种植食物的堆肥中。由于它们对肉眼而言是不可见的，并且混合在像泥土和腐烂叶子这样复杂的材料中，因此寻找和计数它们极其困难。科学家们一直试图就一种可靠的方法达成共识，即如何将这些塑料碎片从土壤中提取出来，以便测量其含量。如果没有一个通用的方法，一个实验室可能会发现很多塑料，而另一个实验室可能发现很少，这使得比较结果或了解问题的真实规模变得不可能。
为了解决这个问题，来自欧洲和美国大学、政府机构及私营企业的庞大研究团队汇聚了力量。他们想要测试一种从堆肥中提取微塑料的特定“配方”。目标是观察不同的实验室在使用不同设备的情况下，是否能够遵循相同的步骤并得到相似的答案。他们准备了一批特殊的堆肥——这是一种由腐烂植物物质组成的营养丰富的土壤——并在其中混合了已知数量的两种类型的塑料：一种是常见的柔性塑料，即低密度聚乙烯，以及一种常用于包装的生物降解塑料。他们将这些样本分发给十个不同的实验室，要求每个团队遵循完全相同的指令来清理堆肥并将塑料与泥土分离。
他们测试的过程涉及三个主要阶段。首先，他们打碎任何堆肥块并将其与水混合。接着，他们使用了一种化学反应，类似于双氧水清洁伤口的方式，用以溶解有机植物物质，直到只剩下塑料和泥土。最后，他们加入了一种浓盐溶液，使塑料浮到顶部，而较重的泥土下沉，从而可以舀出塑料。一旦塑料被分离出来，每个实验室都会使用自己最好的工具来计数并识别这些颗粒。有些实验室使用带有特殊激光的显微镜来观察塑料，而另一些实验室则通过加热样本使其转化为气体，并测量其化学特征。
结果显示，该方法在发现塑料方面效果良好。每一家实验室都成功检测到了堆肥中的两种塑料。这是一个重要的进步，证明了利用标准化的方法从复杂的类土壤材料中提取微塑料是可行的。然而，研究也发现，数值并不总是相同的。当研究人员观察较小的塑料颗粒时，即那些极小的颗粒，各实验室之间的计数差异很大。有些实验室发现的小碎片比其他实验室要多得多。对这一现象的调查指向了几个关键问题。事实证明，问题不在于化学清洗过程本身，而在于样本在提取前后的处理方式。
一个主要的误差来源仅仅是堆肥的混合方式。因为塑料颗粒非常微小，容易聚集成团或粘附在泥土上，所以获得一个完美的均匀样本是非常困难的。如果一个实验室取出的那一小勺堆肥恰好含有较多的塑料团块，那么他们的计数就会比取到较少团块的实验室更高。另一个问题在于实验室尝试计数颗粒时的情况。较小的碎片更难观察和准确计数，尤其是当它们粘在一起或隐藏在其他泥土颗粒后面时。研究发现，塑料在水中的行为与在堆肥中的行为也存在差异。例如，一种类型的塑料倾向于漂浮并粘在容器壁上，这使得在计数过程中很容易丢失。
尽管存在这些差异，研究人员发现了一个令人安心的模式。虽然颗粒的总数不同，但颗粒的相对尺寸是一致的。这意味着，如果一个实验室发现的大部分是较大的碎片，其他实验室也是如此。即使总数发生偏移，尺寸分布仍然保持稳定。这表明，该方法能够展示土壤中成分的总体情况，即使精确的数量难以确定。研究还强调，用于计数塑料的工具需要改进。一些实验室难以看到最小的颗粒，是因为来自泥土的背景噪声过高，或者是由于他们使用的滤网对于捕捉最微小的颗粒并不理想。
团队利用这些发现来完善未来的配方。他们意识到，需要调整化学物质的添加方式，以防止形成可能困住塑料的意外结晶。他们还决定，使用特定类型的酒精进行最终冲洗，有助于回收那些正在流失的漂浮塑料。这些源于实验错误和挑战的小变化，现在正被写入一个新的国际标准中。这一标准将帮助世界各地的科学家在谈论土壤中的微塑料时，使用同一种语言。
这项研究并未声称已经解决了所有问题。它表明，虽然提取方法是可行的，但通往完美准确性的旅程仍在继续。结果的差异性并非由于化学反应的失败，而是由于处理像堆肥这样杂乱、真实的样本时的难度。研究人员得出结论，为了在未来获得真正可靠的数字，世界需要更好的参考材料——即具有已知颗粒数量的标准样本——作为所有实验室衡量自身的“标尺”。在此之前，这项工作提供了一个坚实的基础，证明了我们可以将这些隐藏的颗粒从土地中提取出来，并开始通过一次次仔细测量的取样，来理解污染的规模。
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