一、 环境科学领域
典型的环境样品可来自水体、泥沙、土壤、沉积物及大气等,采样原则可以按照抽样方法进行,具体如下:第一,选择性采样法。如果微塑料在样品中较易辨认,例如在表层,直接挑选就很适用。第二,大样本采样法。在采样现场不进行分离,选取采样位置后保留全部样品和基质进行采样,此方法适用于肉眼无法挑选的情况,如微塑料被基质包裹覆盖不可见或微塑料在此环境样品中含量很少,需经过浓缩、富集等处理方法才能被检出等情况。第三,浓缩、减小体积采样法。此方法针对现场采样时,样本体积过大的情况,典型的是水体样本,采用初步的过滤、筛选方式减小采样体积,方便样本的收集和运输。
1、水体样品
环境的水体样品,一般聚焦于海洋、湖泊、江河等地表水的采集。采样方式主要包括两大类,一类是利用不同孔径的网进行浓缩,过滤式采集,过滤掉大体积的水,将微塑料截留在网内。这种方式可以进行大体积水体样本收集,不受样本体积大小影响,但由于网孔径的影响,一般只可获取几十微米到几百微米的塑料,同时受到自然水体流速和采样船速的影响等,实际采样体积无法精准控制,有较大误差。网在自然水体中拖行不可避免地会受到水生生物和杂物的影响,需要及时清理和维护,也会给微塑料的过滤回收带来不良影响。另一类是在不同的采样点直接收集大体积水,随后采用聚四氟乙烯、不锈钢筛、玻璃纤维等不同材质和孔径的滤膜过滤,再冲洗滤膜收集,可截留小于 10 μm粒径的微塑料,但受到收集体积的限制,无法像拉网过滤即时获得极大体积和范围的样本。
2、沉积物及固体环境样品
沉积物和固体样品,主要是来自河床、海滩、湖泊等的土壤和泥沙,也有少数对特定环境的沉积物进行研究,如污水处理厂、垃圾填埋场、工业区等,以此探讨不同环境与微塑料之间的联系。沉积物多用不锈钢或金属材质的工具进行挖取,常用铲子、勺子。采样数量由几克到几百公斤不等,保存在无微塑料的器皿内,如铝盒,玻璃缸等,再根据研究需要进行后续分选、干燥、研磨等处理。
3、环境生物样品
在各类环境中生存着不同的动植物,这些生物可以对微塑料进行汲取和富集。生物样品中研究较多的是水生动物,各类贝壳、鱼、虾等。采集这类样本时,需要及时分类,标注采集地点、时间、数量等信息。不同种族和群体的生物样本之间存在较大差异,对于微塑料的富集情况和种类也可能不同,同一种属的生物样本数量最好大于 50,且为了防止环境变化对后续分析的影响,生物样本一般需要立即进行防腐处理,如-20 ℃冻存、添加防腐剂等措施。除了研究生物本身,还可以研究动物体内的内容物,如胃容物等。近年还有收集植物样本,分不同部位分析微塑料的报道。
二、食品农业领域
环境中的 MPs 可以进入农业和食品的供应链,并作为食品的附加成分被人类和动物摄取。通过采样分析了解它们在农业和食品供应链中的存在及其对生物体的潜在影响已刻不容缓。
1、植物性样品
植物性样品中的 MPs 主要来源于根系对其吸收和转运,也可通过叶片气孔呼吸进行吸收。目前针对植物性样品的研究大体可分为 2 类,一类研究植物本身所吸收的 MPs,另一类研究 MPs 对植物生长发育的影响。根据研究目的不同,采样侧重点也不同。自然界中的农作物生长不可控因素很多,生长周期长,无法通过准确控制单一变量进行有关MPs 的影响研究。因此,研究 MPs 在植物体内的分布和对植物生长的影响大多采用规范、统一的无土栽培方式,从种子或幼苗开始培育,控制培养基中的MPs这一单一变量来研究MPs对农作物各个生长环节的影响。此类研究的样品采集可根据农作物的不同部位分类收集,也可选用不同培养环境的整株进行收集,甚至某些部分,如根部可通过清洗干燥后直接放入 PY-GC/MS 进样杯中检测。而研究植物性样本中所含的 MPs 可进行随机抽样式的大量样本收集,详细记录采样信息,但需注意,采样过程应避免受到环境中 MPs 的污染,对于新鲜且不耐保存的植物性样本必要时可先进行清洗和烘干保存,再进行后续前处理分析。
2、动物性样品
动物性样品的研究主要分为野生环境生长、饲养和经加工的动物性食品。不论是捕获或购买的样品,都可根据种属、大小、重量、生长周期、产地等条件分类,为了消除取样前环境条件不同带来的影响,可在同一环境中饲养一段时间,然后用不含微塑料的试剂清洗,保证取材前的一致性,对于不立即处理的样品应先直接冷冻保存,处理时再取出解冻清洗干净。
3、精加工的食品
大米、牛奶、蜂蜜、糖、食盐、茶叶、啤酒、饮料、鱼粉等食品中均含有微塑料,这类食品经加工后都成为包装好的商品,应遵循取样原则,登记好批次、产地、生产时间、工艺条件等尽可能详细的信息,必要时可采用调查问卷的形式获取更多生产过程中的信息。储存过程中应注意分类,储存时接触的器皿尽可能采用玻璃材质。在取样时做好防护措施,避免外界环境中微塑料的污染,对于无法在室温下长期保存的样品应当立即置于-80 ℃冰箱冷冻保存待用。
4、食品包装材料
由塑料制成的包装材料因其生产成本低、重量轻、易于使用和耐用而受到欢迎。据估计,约 39.6%的此类材料用于包装。最常用的食品保护和储存包装是容器、瓶子、薄膜、小袋和杯子。近年主要集中在包装材料的浸出物中微塑料的研究,以不同的类型、不同的浸出条件为变量进行样品收集。采集包装材料时应根据不同形态和种类进行区分,同时做好材料表面的清洗,保证做后续前处理时不受外界环境中微塑料的影响。采购商品化的包装材料应登记材料种类、生产批号、盛放样品类型、使用条件等信息。
三、生物医学领域
目前已经在动物上证实微塑料会影响生命体的微环境,导致内分泌系统紊乱、胃肠道系统炎症、生殖系统异常等,甚至会诱发肿瘤等恶性疾病。进入人体的微塑料,会通过自身循环到达各个器官和组织。因此微塑料对生命体的影响研究通常分为体液和组织 2 部分。
1、体液
体液范围很广,目前研究主要集中在血液,也有少量研究唾液、痰液、精液、乳汁、肺泡灌洗液等其他体液的报道。在已有报道的体液中,唾液、痰液和血液是相对好采集的,唾液和痰液都很容易获得,只需注意收集器的选择,避免微塑料污染。血液通常采用真空采血管直接收集静脉血。精液通过手淫的方式获取,收集在玻璃烧杯中,尽快进行检测。乳汁在获取前则需洗净双手,同时采用棉柔巾擦拭干净乳头,采用玻璃制带金属盖的瓶收集。肺泡灌洗液则需要在医院处置时留取,注意收集装置避免微塑料污染,同时肺泡灌洗液可能含有大量病菌,处理时要异常小心。以上体液如未及时检测均应立即冷冻于-80 ℃待用,同时避免反复冻融。
2、组织
人体组织一般在临床手术中获取,整个获取过程采用无菌操作,同时盛放的器皿使用不锈钢或玻璃材质,防止污染,对于不立即检测的组织样品可以浸泡在福尔马林溶液中,也可以立即置于-80 ℃冷冻待用。目前报道关于人体组织的样品有睾丸、胎盘、肺、结肠、肝等[64-65],动物组织一般也通过手术方式获得,其处理方式与人体组织相同。
3、排泄物
排泄物包括尿液和粪便。粪便可利用专用收集器具收集,一般避免外界环境污染,也可采用金属刮勺取表面未接触任何物品的部分,置于专用玻璃容器内封存,置于-80 ℃冷冻待用。尿液的收集须注意环境和采集材料的影响,一般在洁净度较好的房间采用玻璃管直接收集,立刻用锡箔纸等封口,防止污染。如不立即检测需要置于-80 ℃冷冻保存。
4、个人洗护用品领域
个人洗护用品主要包括清洁产品、化妆品、沐浴露、洗面奶、洗手液、肥皂、牙膏、防晒霜、洗发水等。个人洗护用品一般为外用,无法直接摄入进入人体,因此多数研究集中在洗护用品中微塑料对环境的影响,基本采用显微镜和光谱法获得有关微塑料的物理信息及定性鉴别。目前还未有研究采用 PY-GC/MS 对个人洗护用品中的微塑料进行定量分析。个人洗护用品的样品一般来自不同品牌、不同规格的售卖商品,按顺序进行编号使用。对于每个品牌,可使用 3 份用于提取微塑料,其他备用。在准备过程中确保使用玻璃器皿而不是塑料器皿来减少外来塑料污染。