研究背景：

塑料是广泛使用的人造聚合物。约79%的废旧塑料将堆积在垃圾填埋场或环境中并导致广泛出现微塑料(MPS)，即小于5 mm的塑料颗粒。2021年，生物塑料的产量估计为272万吨，可生物降解塑料155万吨。目前，可生物降解塑料总共包括聚乳酸、聚羟基烷酸、淀粉混合物等。预计到2026年，聚乳酸的年产量将达到79万吨，比2021年增长97.5%。虽然聚乳酸可生物降解，但其在环境中的就地降解将需要数年时间，因此也可能导致微塑料(MPS)在环境中的周期性积累。事实上，由于可生物降解塑料更容易受到降解力的影响，在相同的时间范围内，可生物降解塑料产生的MPS可能比来自不可降解原料的MPS更多。已报道在土壤、垃圾填埋场、沉积物、室内灰尘中发现了聚乳酸MPS。到目前为止，利用热解-气相色谱-质谱法(Py-GC/MS)对聚乳酸MPS进行定量的研究还很少。

研究内容：

南开大学的Wang Lei等人开发了一种基于碱辅助热解聚和液相色谱-串联质谱(LC - MS/MS)分析的方法来定量PLA MPs。去除背景单体化合物后，PLA MPs被高效解聚为乳酸，采用LC - MS/MS检测，定量限为18.7 ng/g。该方法在某水库所有沉积物样品中均检测到PLA MPs。同时采用该方法，检测了用冷水和热水浸泡聚乳酸茶包后不同时间产生的聚乳酸的含量。

主要研究结果：

1. 图1 LC-MS/MS法定量测定聚乳酸MPS的方法

2.图2 在含KOH(15%w/v)和H2SO4(45%v/v)的正戊醇溶液中，不同加热时间(A)和不同浓度KOH(B)加热20分钟后，聚乳酸的解聚效率。

3. 图3 测定了聚乳酸(a，b)的碱解或酸解体系、添加或不添加聚乳酸的沉积物(c、d)、聚乳酸茶袋(e)和程序空白(f)中出现的乳酸的MRM谱图。

4. 图4 不同深度沉积物中聚乳酸和PET的浓度分布(A)和不同深度沉积物中MP聚合物的相对丰度(%)(B), 同一岩心不同深度沉积物中聚乳酸和聚对苯二甲酸乙二酯的浓度分布(C)。黑色星号表示P<0.05水平上的显著意义

5. 图5 不同深度岩心沉积物中测得的聚乳酸和聚对苯二甲酸甲酯的关系

6. 图6 2000×(A)和20,000×(B)袋泡茶后渗滤液的扫描电子显微镜图像。冷茶(5分钟)和热水(5分钟和30分钟)茶包渗滤液中的聚乳酸浓度(C)

研究结论：

通过有效地解聚聚乳酸聚合物和确定新出现的构建模块化合物，可以在不从样品中分离的情况下定量聚乳酸MPS的质量浓度。这种方法避免了MPS分离带来的损失，提高了检测效率。添加PLA MPs的理想回收率为93%，且不需要从环境样品中分离或预先提取PLA MPs。该方法在某水库所有沉积物样品中均检测到PLA MPs，检测范围为53.5 ~ 491 ng/g dw，且浓度随沉积深度的增加而降低。然而，较高的检测频率表明了其环境污染的普遍性。这是关于聚乳酸聚合物在环境中的详细浓度的第一份报告。此外，通过该方法检测到在热水中泡30min后，从单个聚乳酸茶包中释放的聚乳酸MPS定量为12μg，表明人类通过膳食接触聚乳酸MPS的风险未知。

参考文献：

An In Situ Depolymerization and Liquid Chromatography−Tandem Mass Spectrometry Method for Quantifying Polylactic Acid Microplastics in Environmental Samples

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.2c02221

DOI: 10.1021/acs.est.2c02221