廖然团队合作自主研发的仪器在微塑料检测应用上取得新进展

       近日，清华大学深圳国际研究生院廖然团队与香港城市大学晏萌团队合作，利用自主研发的微型颗粒物精细分类检测仪，为研究微塑料风化过程提供了关键数据。该仪器能够快速、准确地检测出不同风化阶段的微塑料，能识别亚微米尺寸的微塑料颗粒，为理解微塑料在海洋环境中的长期演变过程提供了重要工具支持。

图1 偏振光散射方法有助于在海洋环境中实现微塑料检测

微塑料是尺寸小于5毫米的塑料颗粒，广泛存在于全球各类水体中，从河流、湖泊、近海，远至大洋、深至马里亚纳海沟都已被发现。微塑料在动物体内富集，在人体胚胎已被发现；它们难以降解，释放有害物质，并作为其他污染物的载体，危害自然生态和人类健康，已成为掀起全球性挑战的新型污染物。微塑料在机械破裂、光降解和氧化等复杂作用下会尺寸变小和化学变性，然而传统方法在小尺寸颗粒的检测上存在效率低、准确度低、成本高等问题。

合作团队针对实验室模拟180天环境风化实验的聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）等常见微塑料进行了全过程的跟踪检测。结果表明，微型颗粒物精细分类检测仪能够有效分类不同风化程度的微塑料，分类准确率达到93.8%，颗粒最小尺寸可至亚微米。这一成果揭示了风化过程中微塑料尺寸和形态变化的主导作用。相比传统检测仪器，该仪器具备高通量、无损、免标记的优势，能够在无需复杂样品制备的情况下实现快速检测，为日后现场检测微塑料污染提供了有效工具。微型颗粒物精细分类检测仪由廖然团队在广东省重点领域研发计划项目支持下研制，该项目负责人为深圳国际研究生院马辉教授。

图2 人工风化实验流程图

相关成果以“提升对微塑料风化的理解：来自新型偏振光散射方法的见解（Advancing the Understanding of Microplastic Weathering: Insights from a Novel Polarized Light Scattering Approach）”为题发表在《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）上。

清华大学深圳国际研究生院廖然副教授和香港城市大学晏萌助理教授为本文通讯作者；香港城市大学刘萌阳博士后为第一作者，共同作者包括清华大学深圳国际研究生院2021级博士生李嘉晋、2022级硕士生黄承棋、2024级博士生杨建雄等。该研究得到了香港特区政府创新科技署、深圳深港联合项目以及香港研究资助局的支持。

廖然团队在微塑料检测上进行了长期研究，在方法、样机和应用上的研究成果已在光学、海洋环境期刊上发表了多篇论文（Optics Express, 2018; Optics Letters, 2021; Frontiers in Marine Sciences, 2022; Optics and Laser Technology, 2023; Marine Pollution Bulletin, 2023; Limnology and Oceanography: Methods, 2023）。廖然副教授因在微塑料检测技术开发和仪器研制方面的工作而获得2024年广东省环境保护科学技术奖一等奖。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.4c08711

文/图：杨建雄

编辑：彭锦涛

审核：王希林