一种快速分离沙土中微塑料的方法
1.本发明属于土壤微塑料分离技术领域，尤其涉及一种快速分离沙土中微塑料的方法。
背景技术：
2.微塑料是一种尺寸小于5mm的小型塑料碎片。虽然微塑料同样在海洋和淡水系统中普通存在，但与海洋相比，土壤可能是其更大的储存库。一方面，进入土壤中的微型塑料会被储存、转移、侵蚀、降解并渗入地下水，从而威胁生物体并进一步影响人类健康；另一方面，土壤生物可以影响微塑料的积累和归宿。而且，塑料生产中用来改善塑料产品性能的许多类型的添加剂会在塑料产品的生命周期中，尤其是在土壤环境中发生淋失；同时，塑料因其疏水表面的特性可以吸收很多有毒有害物质，从而产生新的复合污染问题。因此，对土壤中微塑料的回收、分析显得尤为重要。
3.人们在使用塑料地膜及塑料制品带来的极大便利的同时，越来越关注、重视由废弃塑料经物理磨损、化学降解与生物降解裂解形成的粒径小于5mm的塑料颗粒所带来的危害。研究发现，从大的塑料碎片形成微塑料的过程较快，而微塑料降解到较小的颗粒甚至矿化过程却极为缓慢，这意味着微塑料造成的影响是持久累积的。而近年来，随着科学家相继在多个海域的水体和沉积物中发现微塑料，人们逐渐意识到微塑料污染已经成为了一个全球性的环境问题。近年来，关于微塑料的研究主要集中在海洋，但实际上，海洋中的大部分塑料废弃物来自陆地环境，土壤中可能含有比海洋更大的(微)塑料储层，有关研究指出，陆地中存在的微塑料丰度可能是海洋的4-23倍，农地土壤中每年输入的微塑料远超过向全球海洋中的输入量。尽管微塑料在陆地环境中普遍存在，但由于受土壤质地、有机质及团聚体结构的影响，从土壤中提取微塑料比从水和沉积物中提取更加困难，对土壤中微塑料的分离提取、鉴定分析研究较少。
4.目前，对土壤中微塑料分离多采用密度浮选法，即通过目标组分与杂质的密度差异实现轻组分微塑料与重组分杂质的分离，其主要是通过分离和消解提取土壤中的微塑料。由于传统的根据密度原理浸泡分离的方法程序繁琐、效率不高，因而有研究人员对现有的土壤中微塑料分离方法进行改进，但消耗时间长，且容易对微塑料的性能产生影响，面对大规模的土壤污染，要进行有效的微塑料分离，效果不佳。因此亟需克服现有技术对土壤中微塑料提取繁琐耗时、效率低下、回收率低等问题，为环境土壤中微塑料污染的研究提出一种快速分离沙土中微塑料的方法。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于提出一种快速分离沙土中微塑料的方法，不仅分离效果明显，样品回收率高，能够反映土壤中微塑料的具体污染状况，而且提取时间得到大大缩短，操作方便，节省人力物力。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种快速分离沙土中微塑料的方法，包括以下步
骤：
7.采集微塑料污染地区的土壤，将所述土壤进行自然风干，重锤击碎后四分法取土样进行过筛，并分别装瓶备用获得待处理样品；
8.将所述待处理样品放入消化管中充分震荡1.5h；对所述待处理样品投入消解液进行消解，将消解后的消化管置于试管架中，加入浮选溶液，搅拌均匀，超声分散后静置处理；
9.当溶液明显分层后，继续通入浮选溶液至上层液体溢出，装入离心管进行离心处理；将上层液体倒入微孔滤膜中过滤，加入消解液消解，冲入超纯水，取滤膜于玻璃培养皿中放入烘箱烘干；
10.消化管内余下液体静置分层后，通入浮选液至溢出到烧杯中，溢出液离心烘干过滤；对附着在微孔滤膜上的微塑料进行表征，并与图谱进行对比。
11.可选的，所述待处理样品的粒径小于1.5mm。
12.可选的，震荡过程中震荡速度为350r/min以上。
13.可选的，所述消解液为浓度35％h2o2为氧化剂。
14.可选的，所述氧化剂消解的温度为70-75℃。
15.可选的，所述微孔滤膜为0.33um的耐酸耐碱的聚四氟乙烯微孔滤膜。
16.可选的，所用浮选溶液的密度为1.6-1.8g/cm3。
17.可选的，所述离心处理采用11000r/min，常温离心20min。
18.本发明技术效果：本发明公开了一种快速分离沙土中微塑料的方法，利用浮选与超声分散相结合的方法对土壤中微塑料颗粒进行分离，其操作简单，在消解前进行震荡处理，在干样的情况下，土样撞击关闭和土样间摩擦，降低土样孔隙和减少土样颗粒团聚，使土壤分散得更均匀；在浮选过程中进行超声处理，利用超声的空化作用使包裹在微塑料表面的土壤进一步脱落，带动微塑料颗粒上浮，并且使土壤与浮选的悬浊液更加分散，有效缩短操作时间，提高分离效率；所选用的浮选液及其他溶液对环境污染较小，而且浮选液可重复利用。
附图说明
19.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
20.图1为本发明实施例快速分离沙土中微塑料的方法的流程示意图。
具体实施方式
21.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
22.需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
23.如图1所示，本实施例中提供一种快速分离沙土中微塑料的方法，包括以下步骤：
24.采集微塑料污染地区的土壤，将所述土壤进行自然风干，重锤击碎后四分法取土样进行过筛，并分别装瓶备用获得待处理样品；
25.将所述待处理样品放入消化管中充分震荡1.5h；对所述待处理样品投入消解液进行消解，将消解后的消化管置于试管架中，加入浮选溶液，搅拌均匀，超声分散后静置处理；
26.当溶液明显分层后，继续通入浮选溶液至上层液体溢出，装入离心管进行离心处理；将上层液体倒入微孔滤膜中过滤，加入消解液消解，冲入超纯水，取滤膜于玻璃培养皿中放入烘箱烘干；
27.消化管内余下液体静置分层后，通入浮选液至溢出到烧杯中，溢出液离心烘干过滤；对附着在微孔滤膜上的微塑料进行表征，并与图谱进行对比。
28.可选的，所述待处理样品的粒径小于1.5mm。
29.可选的，震荡过程中震荡速度为350r/min以上。
30.可选的，所述消解液为浓度35％h2o2为氧化剂。
31.可选的，所述氧化剂消解的温度为70-75℃。
32.所述氧化剂(质量浓度35％h2o2)的添加量不易过多，根据本发明的一些实施例，所述氧化剂与所述土壤样品的体积质量比为(180-250)ml:50g。研究表明，在此比例下既能保证有机质的消解充分，有助于提高微塑料的回收率，同时又避免过度消解，影响微塑料表面吸附污染物的含量。
33.可选的，所述微孔滤膜为0.33um的耐酸耐碱的聚四氟乙烯微孔滤膜。待溶液明显分层后，继续缓慢通入浮选液接近管口，静置10min至消化管内溶液分层稳定，持续缓慢加入浮选液把消化管上层澄清液体溢出至烧杯内，而消化管内液体继续静置约30min，将烧杯内液体分装入50ml离心管中，烧杯清洗液也入离心管，于11000r/min常温离心10min，得上层清澈液体。微孔滤膜选择0.33um聚四氟乙烯微孔滤膜，将微孔滤膜放置在漏斗中，漏斗下是锥形瓶，把上层液体倒入微孔滤膜中过滤，加入5ml质量百分比为35％的h2o2继续消解10min，然后少量多次冲入超纯水，充分洗涤和过滤微塑料，取滤膜于玻璃培养皿中放入烘箱60℃烘干1h。
34.为了提高微塑料的回收率，须将所述密度分离浮选得到的上清液进一步氧化消解。所述氧化消解采用的氧化剂为质量浓度35％的h2o2；优选地，所述氧化消解的温度为70-75℃；通过进一步氧化消解可将吸附与微塑料表面的有机质及其他影响检测的杂质去除，通常消解48-50h即可。所述氧化消解结束后，将所得消解液过滤，即得到微塑料固体材料，可对其进行后续检测。
35.可选的，所用浮选溶液的密度为1.6-1.8g/cm3。
36.所述采集土壤样品的过程包括：将采集的土壤样品风干、过筛。优选地，经过筛后，所得土壤样品的粒径小于2mm，以便更好的消解及回收。当进行所述采集时，采样点的设置应能反映现场微塑料污染的总体或平均水平，以便后续分析和量化能够准确地代表土壤微塑料污染的状态。密度分离浮选所采用的浮选剂为氯化锌。
37.可选的，所述离心处理采用11000r/min，常温离心20min。所述密度分离浮选的过程包括：利用浮选溶液对经前消解、干燥处理后的样品进行浮选，静置，分离得到含有微塑料的上清液，再将上清液经真空砂芯过滤装置分离，收集微塑料固体材料。为了提高回收率，可浮选多次，合并上清液再分离。制备氯化锌zncl2溶液，作为浮选溶液；在预消解及干燥后，将大约200ml的浮选溶液添加到锥形瓶中。在磁力搅拌器上以300r/min的速度搅拌1小时。静置48h后，吸取上清液约100ml；再向锥形瓶中加入100ml氯化锌盐溶液，反复搅拌
30min，吸取上清液100ml；合并两次上清液；上清液中的微塑料通过真空砂芯过滤装置进行分离。设置真空砂芯过滤装置，确保密封，打开真空泵并在标口砂芯滤器上放置一张滤膜，孔径为5mm。将少量氯化锌溶液倒入圆筒形玻璃漏斗中，使滤膜湿润并冲洗系统。缓慢地将收集到的上清液倒入圆筒形玻璃漏斗中，以收集任何固体材料。用去离子水仔细冲洗烧杯，并将冲洗液倒入圆筒形玻璃漏斗，以确保收集烧杯中的所有材料。
38.本发明公开了一种快速分离沙土中微塑料的方法，利用浮选与超声分散相结合的方法对土壤中微塑料颗粒进行分离，其操作简单，在消解前进行震荡处理，在干样的情况下，土样撞击关闭和土样间摩擦，降低土样孔隙和减少土样颗粒团聚，使土壤分散得更均匀；在浮选过程中进行超声处理，利用超声的空化作用使包裹在微塑料表面的土壤进一步脱落，带动微塑料颗粒上浮，并且使土壤与浮选的悬浊液更加分散，有效缩短操作时间，提高分离效率；所选用的浮选液及其他溶液对环境污染较小，而且浮选液可重复利用。
39.以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
