《土壤環(huán)境微塑料監(jiān)測技術(shù)規(guī)范-標(biāo)準(zhǔn)-激光顯微拉曼光譜-傅里葉變換紅外光譜-光學(xué)顯微鏡法》編制說明

團體標(biāo)準(zhǔn)

土壤環(huán)境微塑料監(jiān)測技術(shù)規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)

編制說明

《土壤環(huán)境中微塑料監(jiān)測技術(shù)規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)激光顯微拉曼

光譜/傅里葉變換紅外光譜-光學(xué)顯微鏡法》

標(biāo)準(zhǔn)編制組

2024年3月

1工作簡況

1.1任務(wù)來源

本標(biāo)準(zhǔn)為中國土壤學(xué)會為適應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)化改革發(fā)展而開展的團

體標(biāo)準(zhǔn)工作，以期增加土壤環(huán)境領(lǐng)域相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的有效供給，促進土壤

環(huán)境行業(yè)發(fā)展，充分發(fā)揮中國土壤學(xué)會社會服務(wù)功能。本標(biāo)準(zhǔn)由土壤

學(xué)會歸口管理，由西北農(nóng)林科技大學(xué)、陜西師范大學(xué)、中國科學(xué)院南

京土壤研究所負(fù)責(zé)起草。

1.2協(xié)作單位

（1）牽頭單位

西北農(nóng)林科技大學(xué)，組織實施標(biāo)準(zhǔn)起草工作及各起草單位之間的

協(xié)調(diào)工作。

（2）參加單位

陜西師范大學(xué)、中國科學(xué)院南京土壤研究所，參與標(biāo)準(zhǔn)起草及應(yīng)

用和驗證工作。

1.3主要工作過程

為使制定的標(biāo)準(zhǔn)具有先進性和科學(xué)性，標(biāo)準(zhǔn)起草工作組進行了大

量的工作，主要工作過程包括：

2023年10月1日到2024年1月10日，開展技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前期調(diào)

研工作，查詢國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及研究報道，并召開標(biāo)準(zhǔn)啟動會與相關(guān)

行業(yè)內(nèi)專家交流標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的編制思路。

2024年1月11日到2024年2月29日，驗證實驗方案，實驗室

內(nèi)進行樣品均勻性驗證，并組織協(xié)同實驗室開展方法驗證工作，收集

并整理驗證方法數(shù)據(jù)。

2024年1月1日到2024年3月30日，結(jié)合調(diào)研和實驗室工作

情況，開發(fā)并建立標(biāo)準(zhǔn)方法，組織行業(yè)內(nèi)專家審查標(biāo)準(zhǔn)草案，修訂編

制草案及編制說明。

2024年3月31日工作組完成數(shù)據(jù)分析，形成征求意見稿和編制

說明。

1.4起草組成員及其所做的主要工作

賈漢忠西北農(nóng)林科技大學(xué)負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計和技術(shù)內(nèi)

容的確定，協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)編制過程中各起草單位之間的工作。

王艷華陜西師范大學(xué)負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計和技術(shù)內(nèi)容的

確定，組織專家評審及意見修改工作。

劉鵬西北農(nóng)林科技大學(xué)調(diào)度起草組成員推薦標(biāo)準(zhǔn)制定程序和

進度，組織協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)制定所需資源。

徐信琪封紫賢王瑞媛郭子弋錢依琳陜西師范大學(xué)負(fù)責(zé)資

料收集、文獻檢索、樣品采集與分析、標(biāo)準(zhǔn)編寫等工作。

祝可成李彥霈西北農(nóng)林科技大學(xué)負(fù)責(zé)資料收集，數(shù)據(jù)歸納整

理，參與標(biāo)準(zhǔn)起草和標(biāo)準(zhǔn)論證工作。

葉茂中國科學(xué)院南京土壤研究所參與標(biāo)準(zhǔn)起草和標(biāo)準(zhǔn)論證，協(xié)

助組織專家評審及意見修改工作。

2標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定主要內(nèi)容的論據(jù)

2.1編制原則

本標(biāo)準(zhǔn)的編制原則為以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，以實現(xiàn)經(jīng)濟、社會的

可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，以土壤相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章、政策和規(guī)劃為根

據(jù)，積極借鑒國內(nèi)外先進標(biāo)準(zhǔn)，遵循“科學(xué)性、先進性、可行性、規(guī)

范性”的原則，通過制定和實施標(biāo)準(zhǔn)，促進社會效益、經(jīng)濟效益和社

會效益的統(tǒng)一。

?科學(xué)性

標(biāo)準(zhǔn)制定前，起草組首先搜集了國內(nèi)外先進標(biāo)準(zhǔn)和前沿的科學(xué)研

究，開展典型樣品的方法開發(fā)，結(jié)合了研究資料和實際數(shù)據(jù)，保證了

標(biāo)準(zhǔn)制定的科學(xué)性。

?先進性

標(biāo)準(zhǔn)制定過程中標(biāo)準(zhǔn)起草組查閱了國際國內(nèi)各個專家和地區(qū)對

于土壤中微塑料檢測方法的相關(guān)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)資料和科研論文，并

在制定過程中多次與行業(yè)內(nèi)專家進行了咨詢和討論，確保了檢測方法

的先進性。

?可行性

標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)與經(jīng)濟、技術(shù)發(fā)展水平相適應(yīng)。本標(biāo)準(zhǔn)在參考國內(nèi)

外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及研究報道的基礎(chǔ)上，充分考慮了我國檢測技術(shù)現(xiàn)狀，并

多次與檢測機構(gòu)代表就檢測技術(shù)進行討論，保證了標(biāo)準(zhǔn)的可行性。

?規(guī)范性

本標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB/T1.1-2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的

結(jié)構(gòu)和編寫》和GB/T20001.4-2015《標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)則第4部分：試驗

方法標(biāo)準(zhǔn)》的要求進行編制，保證了標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范性。

2.2確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的論據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)涉及的傅里葉變換顯微紅外光譜法和激光顯微拉曼成像

光譜法為微塑料的綜合表征方法，具體原理如下：

本標(biāo)準(zhǔn)使用顯微紅外光譜儀對土壤中的微塑料進行測定。使用體

式顯微鏡、高清顯微成像儀等常用光學(xué)顯微成像設(shè)備，確定提取的濾

膜上的疑似目標(biāo)物，并對目標(biāo)物的形貌特征進行記錄。然后采用傅里

葉變換紅外光譜儀對疑似目標(biāo)物進行譜圖采集與分析，將采集到的目

標(biāo)物的紅外光譜譜圖與相應(yīng)儀器的標(biāo)準(zhǔn)譜圖對比，對疑似目標(biāo)物進行

定性分析。最后，使用ImageJ軟件對微塑料的數(shù)量進行統(tǒng)計。

本標(biāo)準(zhǔn)使用激光顯微拉曼光譜儀對土壤中的微塑料進行測定。樣

品去除生物干擾后，目標(biāo)物被抽濾至微孔濾膜上。通過顯微拉曼光譜

在50倍視野下分析微塑料顆粒。首先使用色散拉曼顯微鏡來檢測提

取的濾膜上的潛在目標(biāo)物，并記錄它們的形態(tài)特征。隨后使用激光顯

微拉曼光譜儀對疑似目標(biāo)物進行譜圖采集與分析，將采集到的目標(biāo)物

的光譜圖與相應(yīng)儀器的標(biāo)準(zhǔn)譜圖對比，對疑似目標(biāo)物進行定性分析。

最后，使用五點法對微塑料的數(shù)量進行統(tǒng)計計算，確定土壤中微塑料

的豐度。

3主要試驗論證及分析

3.1過5mm不銹鋼篩的選擇

根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)微塑料的定義，標(biāo)準(zhǔn)要求前處理時要將土壤的樣品經(jīng)

過孔徑5mm的不銹鋼篩網(wǎng)（4目）進行過濾，收集過濾后土樣進行

進一步的處理和分析。

3.2微塑料粒徑范圍

本標(biāo)準(zhǔn)中在樣品處理過程中采用了不銹鋼試驗篩（孔徑5mm、4

目），而傅里葉變換顯微紅外光譜儀和激光顯微拉曼成像光譜儀的最

小檢測限為0.001mm，因此本標(biāo)準(zhǔn)土壤中微塑料檢測的粒徑范圍為

0.001-5mm。

3.3浮選溶液的選擇

基于密度差異的浮選方法用于將微塑料與密度較大的沉積物進

行分離。典型密度分離是采用浮選鹽溶液與樣品混合，攪拌使其混合

均勻后靜置，密度小于浮選鹽溶液的微塑料浮到表面，密度更大的物

質(zhì)如沙粒則沉淀下來，從而達到分離純化微塑料的目的。微塑料的密

度大部分小于1.4g/cm3，而目前文獻中常用的浮選鹽溶液為飽和氯化

鈉溶液、碘化鈉溶液和氯化鋅溶液，乙醇也用于分離塑料與密度較低

的生物材料。

通過對國內(nèi)外文獻分析，對比不同樣本的浮選方法，參考經(jīng)濟性、

環(huán)保性等原則，選擇氯化鋅溶液（1.5g/cm3）和飽和氯化鈉溶液（1.2

g/cm3）作為浮選鹽進行比較，實驗室僅驗證其對微塑料標(biāo)準(zhǔn)樣品浮

選的適應(yīng)性。方法為分別取不同粒徑的聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯

（500μm、1mm、3mm）20個，分別加入到400mL目標(biāo)浮選鹽溶

液中，攪拌均勻，靜置10min，收集上清液，剩余溶液加入浮選鹽

200mL，重復(fù)5次，合并上清液進行抽濾，對濾膜上的微塑料標(biāo)準(zhǔn)品

顆粒在顯微鏡下計數(shù)，計算回收率。兩種浮選鹽溶液對于聚乙烯（PE）

聚苯乙烯（PS）的回收率差別不明顯，回收率均可達到95%以上；

飽和氯化鋅溶液對聚氯乙烯（PVC）其回收率低于20%，而氯化鈉溶

液回收率達到了90%以上，因此本標(biāo)準(zhǔn)中確定浮選鹽為飽和氯化鈉溶

液（1.2g/cm3）。

3.4消解溶液的選擇

微塑料表面附著的有機物及生物膜等雜質(zhì)影響微塑料的光譜掃

描檢測結(jié)果。為準(zhǔn)確識別微塑料的類型，通常利用消解法對待測樣品

進行純化或分離處理。酸消解法是利用強酸如硝酸、硫酸、高氯酸、

鹽酸等去除有機物質(zhì)。堿消解法是利用氫氧化鉀等強堿溶液進行消解

處理。10%氫氧化鉀溶液已成功用于從魚類和雙殼類動物的消化道中

分離出微塑料，而不會影響微塑料特性。氧化劑消解法通常采用30%

過氧化氫溶液，雖然有可能導(dǎo)致微塑料褪色，但在溶解有機物方面效

果良好。酶消解法已在許多研究中用于降解或水解生物組織，優(yōu)點是

不會改變塑料聚合物特性，但是消解時通常需要多種酶，且工作的條

件不相同，耗費時間比較長。結(jié)合文獻總結(jié)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本標(biāo)準(zhǔn)中土

壤樣品消解采用30%過氧化氫溶液。消解過程中選擇不同的消解溫度

來加速消解過程，以達到最佳消解效果。文獻資料報道，在溫度超過

65℃存在部分微塑料分解的現(xiàn)象，因此溫度實驗設(shè)定為50℃和60℃

和75℃。測定結(jié)果表明在50℃時消解時間和消解效果明顯優(yōu)于

75℃，50℃時消解效果與60℃差別很小。從節(jié)約能源和實驗室安全

的角度考慮，選擇50℃作為消解溫度，既能節(jié)約成本，保證安全，

也能避免部分微塑料分解的問題。

3.5濾膜的選擇

對于土壤環(huán)境中微塑料的檢測中所用濾膜，目前無可參考的標(biāo)

準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)中選擇了國內(nèi)市場上常見的玻璃纖維濾膜、混合纖維素

（MCE）濾膜、尼龍濾膜、硝酸纖維濾膜（NC）進行測試。試驗步

驟為分別抽濾500mL的H2O2（30%）和KOH（10%）溶液。試驗結(jié)

果表明混合纖維素濾膜和硝酸纖維素濾膜會溶解于KOH（10%）溶

液中，尼龍濾膜其本身材質(zhì)為塑料，可能會帶來污染，因此本標(biāo)準(zhǔn)中

選用玻璃纖維濾膜，既有較高的強度和韌性，不易損壞和變形，還具

有良好的過濾效果，同時具有耐高溫和耐腐蝕的特點。

3.6譜圖分析

通過查閱相關(guān)文獻發(fā)現(xiàn)，當(dāng)紅外掃描圖譜、拉曼掃描圖譜與標(biāo)準(zhǔn)

譜庫比對結(jié)果匹配度大于等于85%，則可以判定為微塑料。

3.7質(zhì)量控制

實驗室內(nèi)部質(zhì)量控制是發(fā)現(xiàn)和消除實驗分析過程中隨機誤差的

關(guān)鍵環(huán)境，是實驗室質(zhì)量控制的基礎(chǔ)。質(zhì)量控制從以下幾個方面進行：

人員控制：主要指人員培訓(xùn)，培訓(xùn)包括樣品采集、前處理、樣品

測定、數(shù)據(jù)分析等。

環(huán)境控制：環(huán)境控制包括環(huán)境的衛(wèi)生及檢測流程的確立，避免出

現(xiàn)混淆以及混亂的情況，以保證檢測的質(zhì)量。

儀器設(shè)備：對檢測過程中使用的儀器和設(shè)備做好檢查，其中包括

檢定、校準(zhǔn)等工作，根據(jù)儀器設(shè)備的要求，定期使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對儀器

設(shè)備的性能進行檢查，尤其是在儀器檢修后或儀器使用超過1年后。

綜合監(jiān)控：嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進行檢測工作，所有使用的容器和物品

必須保持清潔，防止對樣品造成污染。

（1）空白試驗

空白試驗是實驗室質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)，提高檢測結(jié)果準(zhǔn)確度。

空白試驗與目標(biāo)物的檢測條件完全一致。

（2）平行樣測定

平行分析可以檢查同批實驗結(jié)果的穩(wěn)定情況，可用于判定分析結(jié)

果的精密度、儀器穩(wěn)定性和實驗人員的技術(shù)水平等。

（3）加標(biāo)回收率的測定

在純水中加入已知量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按照樣品的實驗步驟分析，得

到的實驗結(jié)果與理論值的百分比，反應(yīng)分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。

（4）全過程質(zhì)量控制

即從取樣過程到檢測過程中設(shè)置空白試驗。取樣時要注意各類外

在影響因素樣品處理和檢測過程中注意環(huán)境的控制。實驗室設(shè)備規(guī)范

使用，避免在后續(xù)出現(xiàn)偏差問題。

4標(biāo)準(zhǔn)涉及的相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)說明

本標(biāo)準(zhǔn)不涉及相關(guān)專利及其他知識產(chǎn)權(quán)。

5采用國際標(biāo)準(zhǔn)的程度與水平的簡要說明

5.1與國內(nèi)外同類標(biāo)準(zhǔn)水平對比情況

2004年Thompson等首次提出“微塑料”概念，開啟了學(xué)術(shù)界

對微塑料的廣泛研究。近十幾年，越來越多的研究學(xué)者關(guān)注環(huán)境中微

塑料的研究，研究領(lǐng)域涉及海洋、內(nèi)陸淡水、土壤、生物等方面，但

是微塑料領(lǐng)域沒有任何國際標(biāo)準(zhǔn)或國內(nèi)相關(guān)的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各研

究中采用的分析測試方法多樣，不同研究結(jié)果之間缺乏可比性。

直至2017年，遼寧省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局制定了關(guān)于海水中微塑料

的測定標(biāo)準(zhǔn)DB21/T