如何更准确知道浮游生物体内有多少微塑料？五种消化方法大比拼

自1950年以来，全球塑料产量从200万吨激增至2015年的3.8亿吨，大量塑料废弃物进入环境，对生态系统造成严重影响，塑料污染已成为全球最严重的海洋垃圾问题。而微塑料可以通过因其体积小、易被海洋生物摄食而进入食物链，那么，如何准确评估生物体内有多少微塑料呢？

要从生物样本中有效分离微塑料，化学消化法则是常用的分离手段，然而，化学消化法存在消化不完全、塑料损伤等问题，如何才能得到更准确的答案呢？

为了解决这些问题，大利亚弗林德斯大学的研究团队比较了五种常见的化学消化方法，评估它们在消化效率和对微塑料影响方面的表现。

研究团队选取了环境中最常见的五种塑料聚合物，聚酰胺（PA）、聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS），将它们与不同密度的浮游生物群落混合，分别进行五种化学处理。

第一种使用酸消化法，使用70%硝酸室温处理17小时25分钟；方法二采用碱消化法，使用10%氢氧化钾在40℃水浴48小时；方法三也是采用碱消化法，采用1M氢氧化钠在60℃水浴24小时；方法四是酶消化法，使用市售酶清洁剂55℃搅拌24小时；方法五是氧化消化法，使用2%十二烷基硫酸钠加30%过氧化氢在50℃搅拌48小时。

每种方法处理后的样本都经过过滤、干燥，然后计算浮游生物消化效率、通过拉曼光谱检测塑料化学结构变化、测量塑料颗粒的物理尺寸变化。

上述5种方法中，哪种方法表现最好？实验数据显示，氧化法表现最佳，平均效率78.69%，其次是碱消化法。方法二和方法三的碱消化法效率分别为70.69%和75.45%，酸消化法效率最低约60%。酶消化法出人意料地出现了负效率，可能与使用的市售酶清洁剂成分不明有关。

图：使用五种化学消化方法对高（纯色）、中（竖条纹）和低（斑点）浮游动物密度的消化效率比较🔽

误差线表示标准差。该图在 ±100% 范围内缩放，以便于直观比较。字母 a 表示该消化方法与所有其他消化方法之间存在统计学上的显著差异；b 表示特定消化方法中密度之间存在统计学上的显著差异。

对微塑料化学结构的影响通过拉曼光谱分析显示，酸处理对塑料损伤最大，特别是聚酰胺几乎完全被破坏，聚乙烯的拉曼光谱也发生显著改变；而两种碱处理对聚苯乙烯影响较大，氧化处理对所有塑料的化学结构影响最小。

物理变化方面，酸处理导致塑料颗粒尺寸变化最大，平均长度变化0.33mm，宽度变化0.22mm，其次是碱法，氧化处理造成的物理变化最小。视觉观察发现，酸处理使聚酰胺颜色明显变黄，聚丙烯出现分层现象。

综合来看，氧化法虽然在每样品成本上最贵，但在消化效率和塑料保护方面表现最佳，而方法三中的碱法则以极低成本取得了第二好的效果，特别适合预算有限或野外工作。

这项研究为科学家选择合适的微塑料分离方法提供了实证依据，将有助于提高全球微塑料监测数据的可比性和可靠性。随着塑料污染问题日益严峻，此类方法学研究将为科学评估污染现状、制定有效管理策略奠定坚实基础。

❓思考题：哪种化学消化方法对微塑料的损伤最小？

A.酸消化法
B.氧化消化法
C.碱消化法
D.酶消化法

参考文献：Elise M. Tuuri, Jason R. Gascooke, Sophie C. Leterme. Efficacy of chemical digestion methods to reveal undamaged microplastics from planktonic samples. Science of The Total Environment, 2024; 947: 174279 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.174279