他们在我们消费的瓶装水和海鲜,我们使用的健康和美容产品,现在即使在未出生婴儿的胎盘——我们讨论塑料微粒。这些微小的塑料碎片可能会很小,但许多人开始生活macroplastics,分解的行为随着时间的推移,大海,紫外线或卑微的轮胎的情况下,只是一般的磨损。一次性塑料的大量个人防护装备(PPE)被用于当前流感大流行是另一个潜在的塑料微粒的来源。完整的塑料微粒对健康和环境的影响还不清楚,然而,越来越多的证据关于他们的负面影响使得塑料微粒主题感兴趣的科学家、政府和监管机构。
作为科学家的工作,试图掌握塑料微粒的存在和影响,讨论潜在的法规流传,有几个测试和分析趋势和压力让他们脱颖而出。其中包括需要标准化的检测和识别方法来帮助科学家们更快更容易地获得准确的和可重复的见解。结合技术解决这个问题是一个非常有前途的地区带来更多权力的长凳上。
在本系列的第二部分塑料微粒状态的测试和分析说话,我们再次与凯瑟琳·a .年轻的时候,环境市场领导者PerkinElmer Inc .,塑料微粒检测技术和技术标准和法规的重要性可能在未来几年实现。
凯伦管家(KS):并不是所有的世界各地的实验室访问设备,技术和技能需要执行所有潜在的塑料微粒检测技术。多大的障碍你认为这将是提高塑料微粒检测的可靠性和一致性?
凯瑟琳·a .年轻(肯塔基州):首先关注技术的可访问性,有一系列的技术检测一个同样广泛的成本和功能,从低端的光学显微镜,从300美元开始,全面,用连字符连接技术超过250 k美元,这主要取决于什么科学家或实验室试图达到的目标。
也可以有今天最大的塑料污染的挑战存在的差距和可访问性的技术和专业知识,可以有效地测量塑料污染的影响,并最终塑料微粒,对环境和人类健康。例如,一个研究从2017年开始研究海洋塑料垃圾的来源,发现实质性的数量来自陆地和河流,源于mis-managed塑料垃圾。研究还表明,仅10河流,位于亚洲和非洲大陆,运输大约90%的全球塑料加载到海洋来自自己的塑料使用和导入浪费世界其他地区。这些塑料和塑料微粒污染的集中区域,然而,并不总是完全与丰富的实验室,仪器和训练有素的科学家。然而,有几个组织等eXXpedition,一个溪谷——海洋,专注于保护环境和消除塑料微粒从水的世界。他们投资他们的时间,资源和技术专长的地区非常受塑料污染的影响。PerkinElmer便携式频谱™两个傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪已经研究这些团队正在进行的关键。另一组,PAN-microplast网络,是促进知识交流和科研合作开发非洲。与5个非洲国家排名前20位的国家中,列出的是最大的贡献者海洋塑料污染和大多数的相关研究是由非洲以外的实体,获得科学知识和技术是至关重要的。
作为我们的一个部分中讨论讨论,继续发展和采用的标准方法和有经验的研究人员一起合作和组织引用以上关键帮助消除技术壁垒和建立一个可靠的和一致的塑料微粒分析路径。这些努力有助于密切分析和技术差距一直存在在某些地区饱受巨大的塑料污染。
随着塑料微粒的分析转变,从纯粹的学术,非政府组织(NGO)和政府研究包含作为服务提供的环境测试实验室的需求,采用标准化方法将成为关键。
环境测试实验室非常熟练,熟悉分析方法后,甚至新方法。此外,大多数环境实验室的专业知识和广泛的投资组合分析工具来为他们的客户提供了一个广泛的测试服务。方法是否建立了美国环境保护署(EN) iso标准,欧盟或GB (Guobiao)标准在中国发行,环境实验室必须证明精通污染测试方法来实现认证或授权的方法。正是这种强调核心竞争力方法认证和利用率,确保标准方法成为主流,积分标准操作程序塑料微粒分析环境矩阵。
KS:如何结合多种分析方法提高塑料微粒探测和识别?
肯塔基州:采取了一系列分析技术的检测、识别、量化的塑料微粒在环境、食品、动植物矩阵,可以帮助创建丰富的数据,可以从各个不同的角度看问题和可能的解决方案。
技术(s)的选择依赖于客观的分析,每个方法都有优点和缺点。因素如成本、可访问性、可移植性、准确性、灵敏度、自动化水平的努力和真正驱动选择什么样的技术或技术。正如前面所讨论的,光学显微镜分析仪器价格区间的低端,简单易用,科学家可以确定存在,颗粒的颜色和形态;然而,方法是劳动密集型的,容易出现人为错误,无法识别化学或聚合物组成、质量或可靠的量化的塑料微粒存在于一个环境矩阵。
结合显微红外光谱和拉曼光谱可以消除假阳性,扩大检测范围更小的粒子并提供的额外福利确定化学组成和结构,同时保留样品。这些额外的数据参数提供有价值的信息的类型(有时源)塑料中发现的各种矩阵分析。样品制备是耗时的,特别是基于类型的塑料微粒残留在环境矩阵;样品必须是自由的有机和无机材料移除分析干扰,确保可靠和准确的塑料微粒探测和识别。仪表供应商像PerkinElmer公司提供自动化的数据评估,例如粒子检测算法,在软件。软件可以分析可见红外(IR)收集的图像自动显微镜和扫描所有粒子的光谱。成像提供的优势能够扫描完成自动过滤过程从一个单一的点击来确定粒子的空间分布。便携式或手持式红外光谱和拉曼仪器可以测量现场,适用于较大的塑料微粒和塑料碎片,使高正常运行时间进行分析。我们也看到了一些研究人员包括扫描电子显微镜获得信息对颗粒形状可以产生来源和对环境的影响。
近年来,研究人员结合气相色谱分析-质谱法(gc - ms)热技术,如热解或热重分析(TGA)、热量和分解塑料微粒样本,从而识别本机聚合物类型。这些技术提供更好的检测、数据分析每个样本和适度的时间更少。热分解提供见解(热稳定性与体重和温度)聚合物的类型和耦合气时,科学家们可以获得化学鉴定。然而,质量信息是聚集在每级样品,没有塑料粒子的形态或数字信息出现在示例。
当然还有其他几个技术可以包括一个真正的例子演示了多种技术相结合的力量。连接两个或两个以上的技术通常被称为用连字符连接或multi-hyphenated技术。TGA-FTIR-GC-MS是我们的几个客户,包括伯明翰大学,是利用。这种方法加强每个技术的好处,进一步推动塑料微粒分析见解。根据研究和分析目标,技术工作流程不同,红外光谱可能第一次检测,利用粒子计数和鉴定塑料微粒然后TGA-FTIR-GC-MS用来收集信息在物理和化学性质,检测增塑剂等添加剂,增加聚合物识别的有效性。
创新在过去的几年里有先进的检测的能力,描述和量化塑料微粒——包括用连字符连接技术的利用率。进一步的迭代用连字符连接的变化将继续出现,推动塑料微粒测量,定性和定量。
KS:你认为如何监管改革可以用来改进塑料微粒分析、矫正和预防措施?
肯塔基州:标准化的方法及其广泛的应用,如前所述,将提供监管机构和管理机构的一致和准确的框架数据可比性和决心的负面影响塑料微粒可能对人类和环境的生态系统。这反过来将有助于开发有助于影响问题的规定。
规定将有助于提高,政治和科学意识和预防与补救,希望最终可以帮助。塑料微粒在全球大多数环境监管机构和机构的议程。规则制定的过程中,公众审查和评论和颁布的法规来衡量,有时冗长。
在美国,一个人可以看参议院法案1422年“安全饮用水法》:塑料微粒”在2018年通过了加州的理解关键要素和时间表塑料微粒立法。它奠定了框架类似于其他监管机构关于新的或“新兴”污染物的立法:
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建立一个科学、精确定义目标污染物——塑料微粒,2020年7月。
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开发和采用标准方法测试的饮用水中污染物(塑料微粒)2021年7月。注:由ASTM方法开发和标准化工作,ISO,岑和其他组织为状态或country-specified方法奠定基础,如ASTM D8333。
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建立监控程序需要监管的实体一段四年(2022 - 2026)。
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创建一个公共分享测试结果的报告和沟通过程监控程序,如果合适,发出通知水平或其他指导来帮助消费者解释测试结果-塑料微粒在公共饮用水。
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制定实验室分析塑料微粒的一个认证程序。
从这个多年的立法框架将会大量的监测结果,公共卫生,环境和人类毒理学数据通过广泛的合作网络,以确定塑料微粒将监管。这可能会以各种各样的形式规定集中在健康风险的水平,例如,最大的饮用水中污染物的水平,治疗饮用水,污水和废水排放要求更严格的监控要求废物管理操作,包括相关排放塑料回收,都可以发挥作用。
这是真正的一个推断监管议程可能会在几年后。我们大多数的评论,一直围绕着水喝,表面,地面和废水;然而机载塑料微粒颗粒和纤维以几项研究在过去几年。这可能打开门测量塑料微粒颗粒在立法强制空气污染监测项目。轮胎是一个塑料微粒污染的重要来源,所以它不是一个延伸考虑被测颗粒物对于空气质量可能包括塑料微粒纤维从这个来源。
考虑补救措施到目前为止,大部分的活动都集中在macroplastic污染(塑料粒子超过5毫米大小)删除资源,最终导致塑料微粒污染。监管标准,规定塑料微粒清理水平在我们的水路比饮用水质量标准可能更远。
最终,防止有害污染物在我们的环境中需要监管机构看污染源并消除它们的生态系统。像淘汰多氯联苯(PCBs)、全氟化合物(全氟化物),具体每氟烷基物质(pfa)和三氯乙烯,这意味着制造这些化学物质和污染物的消除,因此,从未进入环境的生态系统。
这可能是最具挑战性的障碍microplastics-free环境。塑料是不可或缺的很多我们每天使用的产品和工艺。禁止一次性塑料,要求将回收塑料制造的塑料和“零浪费”活动将有助于关闭塑料垃圾龙头,但更多的研究,基于广泛采用标准化的分析方法,将需要进行加强证据表明塑料微粒在我们的环境中有不利影响。
凯瑟琳·a .年轻是凯伦管家博士,高级科学技术网络作家。188金宝搏备用
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