《土壤中微塑料的測定 顯微紅外光譜法》

ICS13.080.99

CCSZ18

團體標(biāo)準

T/CSTM00XXX—202X

土壤中微塑料的測定顯微紅外光譜法

Determinationofmicroplasticsinsoil—Micro-infraredspectroscopy

202X-XX-XX發(fā)布202X-XX-XX實施

中關(guān)村材料試驗技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布

T/CSTM00XXX—202X

土壤中微塑料的測定顯微紅外光譜法

警示——使用本文件的人員應(yīng)有正規(guī)實驗室工作的實踐經(jīng)驗。本文件并未指出所有可能的安全問

題。使用者有責(zé)任采取適當(dāng)?shù)陌踩徒】荡胧?，并保證符合國家有關(guān)法規(guī)規(guī)定的條件。

1范圍

本文件規(guī)定了顯微紅外光譜法測定土壤中微塑料的術(shù)語和定義、方法原理、儀器設(shè)備與試劑、測試

樣品制備、測定步驟、結(jié)果分析與計算等。

本文件適用于土壤中尺寸范圍在0.05mm-5mm之間的微塑料的形狀、顏色、尺寸、數(shù)量和聚合物

種類的測定。沉積物、有機肥中微塑料的測定可參考本方法。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文

件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用

于本文件。

HJ/T166土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范

HJ613土壤干物質(zhì)和水分的測定重量法

NY/T395農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范

CSTM/T00563-2022景觀環(huán)境用水中微塑料的測定傅里葉變換顯微紅外光譜法

3術(shù)語和定義

HJ/T166、NY/T395及CSTM/T00563-2022中界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

微塑料microplastics

一維尺寸小于5毫米的化工合成高分子材料（化學(xué)纖維、塑料、橡膠和涂料等）纖維、碎片和顆粒。

[來源：CSTM/T00563-2022，3.2]

3.2

微塑料豐度abundanceofmicroplastics

單位土壤重量中含有微塑料的數(shù)量，本標(biāo)準中以每千克土壤中微塑料個數(shù)表征。

4方法原理

4

T/CSTM00XXX—202X

樣品經(jīng)篩分、浮選、消解過濾收集，土壤中的微塑料被收集到濾膜上。首先用顯微鏡觀察濾膜上

微塑料，并記錄微塑料顏色、大小及形狀；然后用紅外光譜儀對微塑料進行鑒別分析；最后根據(jù)紅外光

譜儀的鑒別結(jié)果，統(tǒng)計微塑料的數(shù)量，計算土壤樣品中微塑料豐度。

5儀器設(shè)備與試劑

5.1采樣設(shè)備

鐵鏟、取土鉆、GPS、照相機、卷尺、樣品瓶或樣品袋（非塑料材質(zhì)）、樣品標(biāo)簽、鉛筆、資料夾

以及工作服（棉質(zhì)）、安全帽、藥品箱等。

5.2制樣設(shè)備

白色瓷盤、木錘、硬質(zhì)木板、研缽；不銹鋼篩，孔徑：5mm；不銹鋼濾膜，孔徑：10μm和5μm；

玻璃纖維濾膜，孔徑：0.45μm；抽濾裝置：包括濾器、支架、抽濾瓶和真空泵；容量瓶：1000mL；量

筒：500mL、1000mL；燒杯：500mL、1000mL；電爐；加熱磁力攪拌器；玻璃培養(yǎng)皿；不銹鋼刮片；

無齒不銹鋼鑷子；錫箔紙；電熱鼓風(fēng)干燥箱，溫度：≤250℃。

5.3檢測設(shè)備

5.3.1傅里葉變換（顯微）紅外光譜儀

波數(shù)范圍4000cm-1-400cm-1，光譜分辨率不低于1cm-1，配有MCT（碲鎘汞）檢測器以及聚合物的

標(biāo)準譜圖庫。

5.3.2激光紅外成像光譜儀

波數(shù)范圍1800cm-1-975cm-1,配備空冷控溫的MCT（碲鎘汞）檢測器以及聚合物的標(biāo)準譜圖庫。

5.3.3顯微鏡

光學(xué)放大倍數(shù)：10-200。

5.4試劑及配制方法

超純水：電阻率應(yīng)達到18.2MΩ·cm；

七水硫酸亞鐵：分析純AR，F(xiàn)eSO4·7H2O；

雙氧水：優(yōu)級純GR，30%H2O2；

氯化鋅：優(yōu)級純GR，ZnCl2；

濃硫酸：優(yōu)級純GR，H2SO4；

石油醚：優(yōu)級純GR，30-60°C；

纖維素酶：生物試劑BR；

3

氯化鋅（ZnCl2）溶液（ρ=1.50g/cm）：稱取1500gZnCl2固體加入1L燒杯中，加超純水溶解后使

用1.0L容量瓶定容，充分攪拌溶解，經(jīng)玻璃纖維濾膜（0.45μm）過濾，收集過濾后的溶液，保存待

用；

2+

二價鐵溶液（Fe溶液）：將3mL濃硫酸沿攪拌棒緩慢的加入到超純水中，將7.5gFeSO4·7H2O

（278.02g·mol-1）加入硫酸溶液中，攪勻，定容至500mL，經(jīng)玻璃纖維濾膜（0.45μm）過濾，收集過

濾后的溶液，保存在棕色試劑瓶中，需現(xiàn)用現(xiàn)配。

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6土壤樣品

6.1樣品采集

按照HJ/T166的相關(guān)規(guī)定進行土壤樣品采集。

采集的土壤樣品應(yīng)于潔凈的樣品瓶或樣品袋（5.1）中。每20個樣品或每批次（≤20個樣品/批）

至少采集1份平行樣品和全程序空白樣品。

6.2樣品制備

6.2.1樣品風(fēng)干

將土壤樣品放置于白色瓷盤中，攤成2～3cm的薄層，大土粒用木錘壓碎、翻動，揀出碎石、砂礫、

植物殘體等非塑料雜質(zhì)，自然風(fēng)干。

6.2.2樣品研磨與分裝

將風(fēng)干的樣品倒在硬質(zhì)木板上，采用木錘敲打或手動研磨，以保證塑料不受剪切力破壞，揀出雜質(zhì)，

過孔徑5.0mm不銹鋼篩。過篩后的樣品充分攪拌混勻分成兩份，分別裝于樣品瓶或樣品袋（5.1），填

寫土壤標(biāo)簽一式兩份，瓶內(nèi)或袋內(nèi)一份，瓶外或袋外貼一份。一份樣品庫存放，另一份樣品分析用。

6.3空白樣品制備

稱取500g過孔徑5.0mm不銹鋼篩的土壤樣品置于高溫爐中，在600℃條件下灼燒2h，使塑料充

分分解揮發(fā)。取出冷卻，置于樣品瓶或樣品袋（5.1）中備用。

6.4樣品保存

按樣品名稱、編號分類保存。樣品的保存時間根據(jù)項目要求和聚合物性質(zhì)而定，樣品一般保留2

年；特殊、仲裁、有爭議樣品一般要永久保存。

6.5分離和凈化

6.5.1浮選

將風(fēng)干土壤樣品（6.2）按質(zhì)地進行初步分類，分為砂土、壤土和黏土；稱取25.00～50.00g待分析

土壤樣品，置于500mL三角瓶或分液漏斗中，加200mLZnCl2溶液（5.4），一邊攪拌一邊滴加入鹽酸

1.0～2.0mL，振搖，制得土壤懸濁液，靜止。

其中，砂土的振搖3min~6min，黏土的振搖10min~15min，壤土的振搖20min~30min。砂土靜

置2.0h以上；黏土靜置12.0h以上；壤土靜置12.0h以上。

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6.5.2過濾

待溶液澄清分層后，使用孔徑為10μm不銹鋼濾膜過濾上清液。加200mLZnCl2溶液（5.4），重復(fù)

（6.5.1）步驟2~3次。

6.5.3消解

將濾膜上的所有樣品，用無齒不銹鋼鑷子轉(zhuǎn)移至500mL燒杯中，在60℃下烘至樣品干燥。向燒

杯中加纖維素酶溶液（5.4），在40℃的條件下培養(yǎng)48h；再向燒杯中，加入20mL30%H2O2溶液和10

mLFeSO4溶液，如有必要，可增加H2O2溶液的用量。室溫條件下，反應(yīng)12h以上。

注：消解過程中若反應(yīng)激烈、產(chǎn)生大量氣泡應(yīng)于室溫水浴中進行。

6.5.4二次浮選

先將消解后的樣品用孔徑5μm的不銹鋼濾膜過濾，將濾膜上的目標(biāo)物全部用ZnCl2溶液（5.4）沖

洗至浮選裝置中，再加適量ZnCl2溶液，震搖5min，靜置12h。

6.5.5過濾收集

用孔徑5μm不銹鋼濾膜過濾8.4中的上層澄清溶液，待溶液過濾完畢，需用超純水多次沖洗濾膜，

去除濾膜及微塑料顆粒表面的ZnCl2等鹽分。用無齒不銹鋼鑷子將濾膜取下放入培養(yǎng)皿中，蓋上玻蓋，

自然風(fēng)干待測。

6.5.6水分測定

在樣品分離和凈化的同時，取一份樣品測定含水率，樣品含水率的測定按照HJ613執(zhí)行。

7樣品測定

7.1微塑料形貌測定

將樣品移至顯微鏡下，借助顯微鏡觀察微塑料形貌特征，確保顆粒單分散，記錄微塑料顆粒的尺寸

（以每個顆粒最長邊的長度確定粒徑尺寸）、顏色和形狀。

7.2微塑料成分鑒別

7.2.1反射模式顯微紅外測試

將濾膜上的顆粒轉(zhuǎn)移到金鏡上或適合反射的窗片上。在反射模式下掃描目標(biāo)物，進行目標(biāo)物的紅外

光譜檢測。

7.2.2透射模式顯微紅外測試

將濾膜上的顆粒轉(zhuǎn)移到溴化鉀窗片或其它適合透射的濾膜上，在透射模式下掃描該顆粒，進行目標(biāo)

物的紅外光譜檢測。

7.2.3ATR模式顯微紅外測試

將濾膜放到樣品臺上，選擇ATR測量模式，進行目標(biāo)物的紅外光譜檢測。

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8結(jié)果分析與計算

8.1聚合物種類的判定

將濾膜上顆粒的紅外光譜圖與標(biāo)準譜圖聯(lián)機檢索對照，根據(jù)匹配度和紅外光譜解析結(jié)果進行判定分

析。若匹配度≥80%，則認為顆粒物與匹配結(jié)果一致。若匹配度＜80%且＞50%，則需進一步分析紅外

譜圖中特征峰的位置、數(shù)量、形狀及其相對強度，與不同種類聚合物的紅外光譜特征譜帶（參見T/CSTM

00563-2022附錄B）進行比對，對聚合物進行鑒定，若鑒定結(jié)果與匹配結(jié)果一致，則匹配結(jié)果可信；若

不一致，匹配結(jié)果無效，以鑒定結(jié)果為準。若匹配度≤50%，對濾膜上的顆粒紅外譜圖進行解析，以鑒

定結(jié)果為準。

8.2微塑料數(shù)量分析

統(tǒng)計經(jīng)聚合物種類判定后確認為塑料成分的顆粒數(shù)量，將微塑料顏色、大小、形狀、聚合物種類和

數(shù)量結(jié)果記錄于附表B.1中表格內(nèi)。

8.3微塑料豐度計算

按公式（1）計算采土壤樣品微塑料豐度：

式中：

A——土壤中微塑料的豐度，單位為個每千克（個·kg-1）；

N——微塑料的個數(shù)，單位為個；

M0——風(fēng)干土壤樣品重量，單位為克(g)；

Wdm——風(fēng)干土壤樣品干物質(zhì)含量，%。

9質(zhì)量保證和質(zhì)量控制

9.1空白試驗

每批次至少分析1個空白試驗，若空白試驗結(jié)果有不明的玷污，應(yīng)查明污染源來源并進行消除。

9.1.1全程序空白

采樣前在實驗室將空白樣品（6.3）放入樣品瓶或樣品袋（5.1）中密封，將其帶到采樣現(xiàn)場，與采

樣的樣品瓶或樣品袋同時開蓋和密封，之后隨樣品運回實驗室，按與樣品相同的操作步驟進行試驗，用

于檢查樣品從采集到分析全過程是否受到污染。

9.1.2實驗室空白

用空白樣品（6.3）代替實際樣品，按與實際樣品相同的操作步驟進行試驗，用于確認前處理和分

析過程中是否存在污染和干擾。

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9.2空白加標(biāo)

每批次樣品預(yù)處理前宜開展樣品回收率實驗。向一定量的空白土壤樣品（6.3）中，添加已知尺寸、

形狀、顏色和成分的微塑料樣品，按本標(biāo)準中相應(yīng)條款完成樣品分離提取，計算加標(biāo)回收率?；厥章蕬?yīng)

控制在60%~120%范圍內(nèi)。

10廢物處置

實驗中產(chǎn)生的廢液和廢物應(yīng)集中收集，分類保管，并做好相應(yīng)標(biāo)識，依法委托有資質(zhì)的單位進行處

理；而廢液中的浮選液可以自行過膜回收處理，節(jié)約資源，提高利用效率。

11注意事項

a)樣品分析全過程在潔凈實驗室中進行，嚴格按照操作規(guī)范開展實驗；若中途停止實驗，需將容

器口用鋁箔封口或蓋?。?/p>

b)監(jiān)測人員全程應(yīng)穿著干凈棉質(zhì)實驗服，佩戴無粉天然乳膠手套，應(yīng)避免穿含聚酯類或其它塑料

材質(zhì)的衣物，全過程不使用塑料制品的工具和器皿。

c)關(guān)閉實驗室門窗與空調(diào)等送風(fēng)設(shè)備，避免人員隨意走動，佩戴口罩，減少實驗室內(nèi)的空氣流動。

d)所有器皿使用前應(yīng)用超純水沖洗3遍以上，烘干后備用，并用鋁箔紙覆蓋。

e)實驗中使用的溶液均應(yīng)經(jīng)一定孔徑的玻璃纖維濾膜或其它非塑料材質(zhì)的濾膜過濾后使用。

12報告

報告包含但不限于以下信息：

a）實驗環(huán)境條件；

b）測定試樣：樣品名稱、來源；

c)儀器設(shè)備：設(shè)備型號；圖像處理軟件及處理方法。

d)檢測結(jié)果：大小、形狀、顏色、成分、豐度；

e)其他信息：使用方法標(biāo)準、檢測日期、檢測單位及檢測人等。

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附錄A

（資料性）

土壤中微塑料測定實例

A.1實驗內(nèi)容

土壤中微塑料的測定。

A.2實驗分析方法

傅里葉變換顯微紅外光譜法。

A.3實驗步驟

A.3.1儀器設(shè)備

傅里葉變換顯微紅外光譜儀，波數(shù)范圍：4000cm-1~600cm-1，光譜分辨率：4cm-1，配有MCT檢

測器以及聚合物的標(biāo)準譜圖庫。

A.3.2樣品制備

A.3.2.1采樣

采集表層土壤（0~20cm）混合樣，用四分法取2kg土樣裝入樣品袋，多余部分棄去；填寫樣品標(biāo)

簽和采樣記錄。樣品采集見圖A.1。

圖A.1樣品采集

A.3.2.2樣品制備

在樣品風(fēng)干室將待處理的土壤樣品置于白色瓷盤中，攤成2～3cm的薄層風(fēng)干，大土粒用木錘壓碎、

翻動，揀出碎石、砂礫、植物殘體等非塑料雜質(zhì)。

將風(fēng)干的樣品過孔徑5.0mm不銹鋼篩，去除大塊塑料及大塊非塑料雜質(zhì)。過篩后的樣品充分攪拌

混勻，分成兩份分別裝于玻璃樣品瓶中，填寫土壤標(biāo)簽一式兩份，瓶內(nèi)一份，瓶外貼一份。一份交樣品

庫存放，另一份作樣品的分析用。

A.3.3微塑料分離和凈化

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A.3.3.1浮選

稱取50.00g待分析土壤樣品置于500mL三角瓶中，加200mL氯化鋅溶液，一邊攪拌一邊滴加入

鹽酸1.0mL，振搖10min，靜止12.0h。

A.3.3.2過濾

待上層溶液澄清，使用孔徑為10μm不銹鋼濾膜過濾上清液，用超純水潤洗三角瓶3次，潤洗液一

并過濾。

A.3.3.3消解

將濾膜上的所有顆粒物，用無齒不銹鋼鑷子轉(zhuǎn)移至500mL燒杯中，在80℃下烘干樣品。在40℃

的條件下用纖維素酶培養(yǎng)48h；再向燒杯中，加入20mL30%H2O2溶液和10mLFeSO4溶液，在40℃

~80℃下，反應(yīng)2h。

A.3.3.4二次浮選

將消解后的樣品用孔徑5μm的不銹鋼濾膜過濾后，濾膜上的目標(biāo)物全部用ZnCl2溶液沖洗至浮選

裝置中，再加適量ZnCl2溶液，震搖5min，靜置12h。

A.3.3.5過濾收集

用孔徑5μm不銹鋼濾膜過濾浮選液上層澄清溶液，待溶液過濾完畢，需用超純水沖洗濾膜3次，

去除濾膜及微塑料顆粒表面的ZnCl2鹽分。用無齒不銹鋼鑷子將濾膜取下放入培養(yǎng)皿中，蓋上玻蓋，自

然風(fēng)干備用。

A.3.3.6空白樣品

本次實驗設(shè)置一個實驗室空白樣品，按照與實際樣品一致的分析步驟進行測定。

A.3.3.7水分測定

在樣品分離和凈化的同時，取一份樣品測定含水率，樣品含水率的測定按照HJ613執(zhí)行。

A.3.3.8樣品測定

將濾膜置于顯微紅外光譜儀樣品臺上，首先使用低倍顯微鏡觀察微塑料外觀及形態(tài)等特征，并記錄

微塑料尺寸、顏色和形狀。然后使用顯微紅外光譜儀的ATR模式進行測試，鑒別微塑料成分。

A.4結(jié)果分析與計算

A.4.1聚合物種類的判定

將濾膜上顆粒的紅外光譜圖與標(biāo)準譜圖聯(lián)機檢索對照，根據(jù)匹配度和紅外光譜解析結(jié)果進行顆粒聚

合物種類的判定。

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圖A.2土壤中微塑料顯微鏡照片（a-）和同一微塑料對應(yīng)的紅外譜圖（b-）

圖A.2為土壤中微塑料顯微鏡照片（a-）和同一微塑料對應(yīng)的紅外譜圖（b-），如薄膜照片（a-1）

和紅外譜圖（b-1），將薄膜的紅外光譜圖在OMINIC數(shù)據(jù)庫中進行檢索，匹配結(jié)果為聚乙烯，匹配度為

98%，匹配度＞80%，判定此薄膜為聚乙烯微塑料。

圖A.2中的片狀物顯微鏡照片（a-2）和紅外譜圖（b-2）的紅外光譜圖在OMINIC數(shù)據(jù)庫中進行檢

索，匹配度為90%，判定其為聚丙烯。

圖A.2中纖維的顯微鏡照片（a-3）和紅外譜圖（b-3），將纖維的紅外光譜圖在OMINIC數(shù)據(jù)庫中

進行檢索，匹配為尼龍，匹配度為78%。匹配度＜80%且＞50%，進一步分析紅外譜圖中特征峰的位置、

數(shù)量、形狀及其相對強度，與不同種類聚合物的紅外光譜特征譜帶（見附錄B）進行比對，此纖維材質(zhì)

為尼龍塑料。

參照以上方法對濾膜上所有顆粒進行判定。

A.4.2微塑料數(shù)量分析

在空白樣品中未檢測到微塑料。

統(tǒng)計土壤樣中確認為塑料成分的顆粒的數(shù)量，將微塑料顏色、大小、形狀、聚合物種類和數(shù)量結(jié)果

記錄于中表A.1中。

A.4.3微塑料豐度計算

按公式（A.1）計算采樣品微塑料豐度，將結(jié)果記錄于表A.1中：

=12÷50×1000

=240個·kg-1

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T/CSTM00XXX—202X

表A.1測試記錄表

采樣日期：202×年×月×日；分析日期：202×年×月×日；

采樣位置：××××；測試環(huán)境（溫/濕度）：20℃；

儀器型號：BrukerVERTEX70v；測試模式：ATR模式；

測試標(biāo)準號：T/CSTM00XXX-202X；樣品質(zhì)量M1：50g；

分析者：×××；審核者：×××。

濾膜上的顆粒

樣品編號序號

顏色大小形狀聚合物種類

HJTR-0XXX-202X1透明280μm顆粒PS

HJTR-0XXX-202X2透明50μm膜狀PE

HJTR-0XXX-202X3透明210μm膜狀PE

HJTR-0XXX-202X4透明500μm纖維PA

HJTR-0XXX-202X5透明90μm膜狀PE

HJTR-0XXX-202X6棕色300μm纖維PP

HJTR-0XXX-202X7棕色280μm顆粒PE

HJTR-0XXX-202X8棕色130μm顆粒PA

HJTR-0XXX-202X9黑色150μm膜狀PE

HJTR-0XXX-202X10黑色100μm膜狀PE

HJTR-0XXX-202X11綠色260μm膜狀PP

HJTR-0XXX-202X12綠色80μm塊狀PP

微塑料數(shù)量合計N（個）12

微塑料豐度A（個·kg-1）240

備注空白樣品中未檢出微塑料

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T/CSTM00XXX—202X

附錄B

（資料性）

B-1土壤質(zhì)地的劃分

土壤質(zhì)地分為砂土、壤土（砂壤土、輕壤土、中壤土、重壤土）和粘土。

野外估測方法為取小塊土壤，加水潮潤，然后揉搓，搓成細條并彎成直徑為2.5～3cm的土環(huán)，

據(jù)土環(huán)表現(xiàn)的性狀確定質(zhì)地。

砂土：不能搓成條；

壤土：能搓成條，但不易彎曲成圓圈；

粘土：能搓成完整的細條，能彎曲成圓圈。

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T/CSTM00XXX—202X

附錄C

（資料性）

記錄表

土壤樣品標(biāo)簽C.1。

表C.1土壤樣品標(biāo)簽

土壤樣品標(biāo)簽

樣品編號：

采樣地點：

東經(jīng)：；北緯：

采樣層次：采樣深度：

采樣日期：采樣人員：

測試記錄表見表C.2。

表C.2測試記錄表

采樣日期：年月日；分析日期：年月日；

采樣位置：；測試環(huán)境（溫/濕度）：；

儀器型號：；測試模式：；

樣品編號：；樣品質(zhì)量M1：g；

分析者：；審核者：。

濾膜上的顆粒

樣品編號序號

顏色大小形狀聚合物種類