全球塑料污染日益嚴(yán)峻，其中納米塑料（<1 μm）因尺寸小、比表面積大、易吸附污染物且穿透生物屏障等性質(zhì)，其生態(tài)與健康風(fēng)險(xiǎn)尤為突出。然而，復(fù)雜環(huán)境中納米塑料的精準(zhǔn)識(shí)別與定量分析一直是巨大挑戰(zhàn)。近日，中國科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所海岸帶生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與健康研究組（陳令新研究團(tuán)隊(duì)）開發(fā)了一種簡單、快速、高靈敏的表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）檢測新策略，在納米塑料檢測技術(shù)領(lǐng)域取得新進(jìn)展。
針對(duì)納米塑料顆粒在SERS基底表面易團(tuán)聚、分布不均以及難以高效嵌入信號(hào)增強(qiáng)“熱點(diǎn)”區(qū)域等挑戰(zhàn)，研究巧妙利用了納米粒子液-液界面自組裝原理，將待測納米塑料溶液與銀納米粒子混合，同時(shí)加入一種“橋梁”分子—1H,1H,2H,2H-全氟癸硫醇。該分子一端通過疏水作用結(jié)合納米塑料，另一端通過硫基錨定在銀納米粒子上。這種“雙重綁定”作用驅(qū)動(dòng)兩種納米粒子在有機(jī)溶劑與水的界面快速自發(fā)組裝形成單層粒子薄膜，該薄膜可輕松轉(zhuǎn)移到硅片上，用于納米塑料的SERS檢測。
共組裝單層膜SERS檢測納米塑料示意圖
這種共組裝單層膜SERS檢測納米塑料技術(shù)具有如下優(yōu)勢：（1）高效富集，溶液中待測納米塑料可在30秒內(nèi)富集到單層膜上，回收率大于90 %；（2）精準(zhǔn)“捕獲”，單個(gè)納米塑料顆粒被多個(gè)銀納米粒子緊密包裹，精準(zhǔn)落入SERS“熱點(diǎn)”區(qū)域，其本征拉曼信號(hào)顯著增強(qiáng)；（3）高靈敏度，對(duì)80、300、800 nm的聚苯乙烯（PS）納米塑料的檢測限分別低至0.01 mg/L、0.1 mg/L和0.1 mg/L；（4）普適性，該技術(shù)可應(yīng)用于PS、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚甲醛（POM）等塑料類型的識(shí)別；（5）操作簡便，無需固態(tài)SERS基底制備和樣品濃縮步驟。基于該方法，研究量化了模擬海灘環(huán)境（沙粒摩擦老化泡沫塑料）中納米塑料的生成速率，分析了黃粉蟲攝食PS發(fā)泡塑料過程中納米塑料生成量，揭示了煙臺(tái)養(yǎng)馬島局部海灘區(qū)域海水中納米塑料的賦存特征。
本研究為納米塑料的快速、高靈敏、定量檢測提供了新方法，相關(guān)成果發(fā)表于國際期刊《Environmental Science & Technology》。文章第一作者為煙臺(tái)海岸帶所2022級(jí)碩士研究生袁琦，共同通訊作者為陳令新研究員和王運(yùn)慶研究員。該研究得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、泰山學(xué)者計(jì)劃以及煙臺(tái)市領(lǐng)軍人才計(jì)劃專項(xiàng)基金的資助。
