综述：自来水中微塑料检测技术研究进展
塑料工业的快速发展，废弃塑料最终以微塑料形式经各种途径进入自来水，已逐渐引起了人们的关注，有关自来水中微塑料来源的研究和检测技术发展的文献时有报道。综述了近年来国内外关于自来水中微塑料的来源和检测技术发展的研究现状，讨论分析了样品采集方法、预处理方法和常用的6类检测技术使用条件及优缺点，针对检测中存在的问题提出了建议。
引用本文：王丽群,李文鹏,颜雯雯，等. 自来水中微塑料检测技术研究进展［J］. 给水排水，2022，48（8）：160-166.
近些年来，在饮用水中检出微塑料，引起了世界范围内对微塑料的关注，这方面的报道逐年增加。此后，针对陆地、淡水领域中微塑料的研究不断涌现。由于自来水中微塑料的浓度普遍偏低，其潜在风险短期内不会造成明显的健康危害，往往被忽视。因此，有关研究起步较晚。但随着人们对水质与健康的关注度日益提高，相关的报道增多。本文通过文献调研，对自来水中微塑料的来源及检测技术进行综述并作出展望，为自来水中微塑料的研究提供一定的理论参考。
1Part.1
自来水中微塑料的来源
自来水中微塑料污染来源广泛，成分包含聚氯乙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸类等。同时，自来水中微塑料还来自于输配送管道及封装容器材质脱落，已确认管道材质与自来水中微塑料污染有直接关系。此外，自来水中微塑料的污染还受水处理工艺的影响。虽然工艺降低了自来水中微塑料存在风险，但小粒径的塑料微珠、塑料纤维仍然存在。即使非常低的量，作为生活长期接触的必需品，是微塑料被摄入人体的重要来源，累计到人体中的总量依然非常高，对人体造成伤害。因此，研究自来水中微塑料的来源具有重要意义。
自来水中微塑料污染已引起了广泛关注，监测其污染水平对保障水质和群众身体健康尤为重要。因此，迫切需要建立可靠准确的检测方法对微塑料在自来水中的浓度和聚合物类型提供数据支持。
2Part.2
微塑料的检测技术的研究
微塑料的检测环节包括样品的采集、分离、预处理、检测鉴定。由于微塑料在环境基质、生物体和水中广泛存在的特性，在进行试验时需作好空白对照，以便对比观察污染情况。同时，微塑料试验样品的采集和分离需要标准化，通过预处理去除附着的杂质干扰物，能够有效的提高识别度。仪器成像结合化学鉴定是检测微塑料常用的联用技术。
2.1 样品采集
微塑料采集方法的研究十分重要，优良的采集方法可降低粒径取样下限。采集水源地样本时，上层水样可采用曼塔网，中层水样选择Bongo网，靠近水底层可用底栖拖网等，可根据需要改变网孔大小，获得粒径100~500μm的微塑料。由于微塑料在自来水管网及供水设施中的分布很大程度上受水处理工艺、管网材质、环境迁移因素的影响，导致结果的重现性不佳。因此，样本的采集方法与数量应兼顾代表性。通过对微塑料采集方法和结果的综合考虑，不锈钢滤膜用的较多，浮选法和密度分离法次之。目前，自来水中微塑料采集方法缺乏统一标准，缺少具有针对不同粒径采样方法的研究，不同报道的结果缺乏可比性。由于微塑料的采集方法影响测定结果，应综合考量制约采样的多种因素，建立统一的样品采集标准。这方面的研究工作还需要进一步的开展。
2.2 样品预处理
预处理可对样品进行纯化，用以去除微塑料表面的有机物和粉尘等干扰物，减少对检测仪器的干扰，以便更准确的识别微塑料的类型。预处理方法主要采用化学降解和酶降解。化学降解主要使用浓度30%的双氧水溶液，因其价格低廉、成分简单、对有机质去除效率高，常用于自来水的微塑料检测。相对于化学降解，酶降解处理过程温和，不分解塑料，对微塑料检测结果影响小，是较为理想的预处理技术，被广泛使用。
2.3 自来水中微塑料的检测技术
微塑料的检测主要是对其物理和化学性质的分析，在实际检测中多采用光学显微镜及结合荧光染色法、傅立叶变换红外光谱、显微傅立叶变换红外光谱、拉曼光谱、显微拉曼光谱、热解-气相色谱质谱联用等技术对自来水中微塑料进行定量测定和鉴别。
2.3.1 光学显微镜法
将经过预处理的微塑料通过光学显微镜放大，观察其表面和外形的特征，可对大于100μm的微塑料进行特征分类与计数。此法的优点在于用时短、成本低、仪器简单、操作便捷，能较快地提供微塑料总体分布情况。但在实际检测中，受显微镜观察尺寸的限制，难以鉴定无色不规则的微塑料，且视觉差异也会对实验结果产生影响，导致准确性较低、重现性不好，影响分类识别。荧光染色法有效避免了单显微镜法的误差，利用荧光染色剂追踪微塑料，检测效率相同，节约时间。因此，对于获得自来水中微塑料的分布情况，荧光染色结合光学显微镜法是一种较为理想的方法。若要对微塑料进行分类鉴别，则需要同光谱法、热分析等技术联用，才能得到可靠准确的鉴定结果。
2.3.2 傅立叶变换红外光谱法（FTIR）
目前，国内外常用FTIR技术来进行微塑料的分析。借助微塑料的红外光谱，与数据库收集的各类物质对比，能鉴别不同类型的微塑料。由于微塑料成分化学键不同，产生不同的光谱，可以用来区分粒径大于20μm的微塑料类型。通过对水处理过滤区域微塑料的检测，指出对于自来水中小于20μm微塑料，FTIR不能给出准确的测定结果。因此，在利用FTIR测定微塑料时，需要考虑微塑料的粒径能否满足FTIR的测定要求。FTIR不破坏样品，不会给样品本身带来影响，但在检测中要花费大量的时间，需提前对颗粒分类，粒径较小、数量较少的微塑料可能会被漏检。此外，FTIR受水分影响较大，须将样品进行干燥处理，避免样品中的水分和其他物质对FTIR产生干扰，影响结果准确性。
2.3.3 显微傅立叶变换红外光谱法（Micro-FTIR）
Micro-FTIR是红外显微镜与傅立叶红变换外光谱仪相结合而形成的一种显微分析技术，可对粒径10μm及以上的微塑料进行鉴别分析。高通量的FTIR光束被高精度地聚焦在样品微小的面积上，获得可用于分析的红外光谱。该技术灵敏度高，使用极少量样品就可得到反应待测物质信息的红外光谱图，无需挑选、制备样品。Micro-FTIR可用于检测自来水中的透明、半透明微塑料，该技术不破坏样品、快速可靠、流程简单、测量时间短、结果准确有效。但对于非透明微塑料，检测结果易受环境因素的影响，需对样品进行预处理。Micro-FTIR在微塑料类型的检测方面存在很大的优势，结果的准确性较高。通过Micro-FTIR技术能得到样品的结构等信息，可对自来水中微塑料的材质、组成、尺寸等对照谱库进行比对分析，方法简单、准确、可靠。但在分析水样中的微塑料时，须对样品进行干燥处理，降低水分对Micro-FTIR的干扰。
2.3.4 拉曼光谱法
拉曼光谱的产生是因分子结构差异，利用单色激光源产生各种频率的散射光线，可用来检测粒径10μm，甚至达到1μm级的微塑料。与光谱数据库对比，鉴别微塑料类型。与FTIR相比，拉曼光谱法感应能力强，对非极性基团的响应更低，不易受水基质及其他有机杂质的干扰，更适合用于自来水中微塑料的的检测。但拉曼光谱耗时长，不够方便，对添加剂和颜料等物质敏感，影响对微塑料类型的判断。拉曼光谱与FTIR同时检测微塑料样品，得到的结果可相互补充，提高鉴定结果的准确度。
2.3.5 显微拉曼光谱法
显微拉曼光谱是由光学显微镜和拉曼光谱仪联合使用的一种检测技术，理论上可以检测到粒径1 μm（甚至小于1 μm）的颗粒。自来水中大多含有尺寸小于10μm的微塑料，所以可用显微拉曼光谱对其进行分析。近年来显微拉曼光谱被越来越多的用于颗粒的检测，微塑料的分布信息和类型鉴别结果准确可靠，成为检测自来水中微塑料的常用技术。但是，显微拉曼光谱法也具备耗时长、荧光干扰等缺点，测定前需对样品进行前处理，该法仍需进一步改进。针对粒径越小、耗时越长的缺点，尽快实现操作程序的自动化。此外，在实际样品检测中，要保证1 μm微塑料检测结果的准确性，较为依赖其他各种因素，如样品的复杂性、过滤装置类型以及拉曼光谱仪的测量参数设置等。
2.3.6 热解-气相色谱质谱联用技术（PY-GC/MS）
热分析技术指微塑料在高温下被分解为小分子物质，气化后再进入质谱检测，获得结构信息。PY-GC/MS是目前用的最多的微塑料化学检测技术，通过测定微塑料在不同温度下产生的不同热裂解产物，能确定其类型，也可实现定量检测，且可对其中不易溶解、难以分离提取的添加剂进行准确测定。该技术不受粒径大小及形状的影响，能实现自动化检测。PY-GC/MS对检测高密度的聚合物十分有效，能有效确定水样中微塑料添加剂的类型及含量。但该技术分析的样品量小（约0.5mg）、不能确定微塑料的分形态信息、测定前需进行预选、难以分辨产生相同或相似质谱信号的热解产物、不能提供微塑料的分布信息，因此，有时需与其他检测技术联用。PY-GC/MS在微塑料含量总体较低的样品中还能鉴定出其聚合物类型，利用此方法能检测到的微塑料粒径小于100μm，少部分粒径低于20μm的微塑料也可被检出。但研究也表明该技术步骤繁琐、对样品具有破坏性、不能通过单次测定得到微塑料的物化参数。
综上所述，显微镜法、FTIR及Micro-FTIR、拉曼及显微拉曼光谱、Py-GC/MS常被用于自来水中微塑料的检测及类型鉴别。每种方法有着各自的适用范围及优缺点，应根据不同的检测对象、目的、受杂质干扰情况、成本及时间选择适宜的分析鉴定方法，以保证结果的有效性。
3Part.3
结论与展望
自来水中微塑料污染已经成为人们日益关心用水安全问题。通过查阅自来水中微塑料污染来源及检测技术文献发现，国内外相关报道有限，自来水微塑料方面的研究还有待于进一步加强。
（1）继续对自来水中微塑料的来源进行研究，控制微塑料的污染，明确微塑料在不同介质往水中迁移转化规律。
（2）建立统一的自来水中微塑料检测方法、标准技术规范。建立能适应现阶段微塑料的检测需求、能提供完整详实数据、可反映追踪微塑料在自来水处理、输配送中动态变化趋势，且所有研究者都认同的一套自来水微塑料检测技术。
（3）自来水中微塑料图像分析与化学组成鉴定相结合的快速检测方法的研究。通过两种及以上仪器分析技术的联用，建立能同检测微塑料物理化学性质的可靠检测方法，收集各类化学组成的微塑料图形结果并建立健全微塑料特征参数信息库，提高微塑料鉴定分析效率，缩短识别周期，减少工作量，能更全面地反映自来水中微塑料的特性。
（4）自来水中微塑料新的处理方法和检测技术的研发及应用。微塑料的富集及前处理并没有形成统一标准的方法，文中涉及的检测技术存在自身局限。因此，开发其他简便快速，又能保证结果有效、可靠的方法仍亟待研究。尤其是适用于现代自来水监测标准体系的新技术、新方法的发展，以达到具体定义微塑料的污染水平和全面评估微塑料健康风险的目标。
