Leistungsvergleich und Anwendbarkeitsanalyse von μ-FTIR und Py-GC-MS zur Detektion von Mikroplastik im Luftstaub

TANG Qing-feng ,  

WANG Jia-min ,  

LIU Yan ,  

GAO Xia ,  

TIAN Shi-li ,  

SUN Ling-hui ,  

SHI Ying-jie ,  

QI Xue-kui ,  

QU Jing-ming ,  

摘要

Diese Studie vergleicht systematisch die Kernleistung, Datenunterschiede und Anwendungsbereiche der mikroskopischen Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (μ-FTIR) und der Pyrolyse-Kopplung mit Gaschromatographie-Massenspektrometrie (Py-GC-MS). Als Untersuchungsobjekte dienten reale Luftstaubproben. Nach einheitlicher Probenvorbereitung wurden die Vor- und Nachteile der beiden Methoden anhand von Partikelgrößenverteilung, Matrixinterferenzen, Alterungseffekten und Validierung mit realen Proben multidimensional analysiert. Die Ergebnisse zeigen: μ-FTIR ermöglicht eine nicht-destruktive Detektion von Mikroplastik, liefert präzise Partikelmorphologie und Polymerarten und eignet sich für qualitative Analysen von Mikroplastik mit Partikelgrößen >50 μm, jedoch liegt die Nachweisrate für ultrafeine Mikroplastikpartikel <20 μm nur bei 18,6 % und die Resistenz gegen Matrixinterferenzen ist gering; Py-GC-MS ist nicht durch Partikelgröße oder Morphologie eingeschränkt, erreicht Nachweisraten über 90 % für alle Partikelgrößen, bietet hervorragende quantitative Genauigkeit und Stabilität, eignet sich effektiv für komplexe gealterte Proben, liefert jedoch keine Morphologieinformationen und hat Schwierigkeiten, strukturell ähnliche Polymere zu unterscheiden. Bei der Untersuchung realer Proben sind die von beiden Methoden identifizierten mikroplastischen Hauptbestandteile (PE, PP, PET) hoch konsistent, aber die Partikelhäufigkeit und Massenkonzentration korrelieren nur mittelstark (R²=0,724), beeinflusst durch Partikelgrößenverteilung und Polymerdichteunterschiede, sodass keine direkte Umrechnung möglich ist. Zusammenfassend ergänzen sich die beiden Methoden; die Etablierung eines standardisierten kombinierten Systems ermöglicht eine umfassende dreidimensionale Charakterisierung von Mikroplastik in Luftstaub hinsichtlich Morphologie, Zusammensetzung und Masse und bietet technische Unterstützung für die Standardisierung der Mikroplastikdetektion, Kontaminationsrückverfolgung und Risikobewertung.

关键词

Luftstaub; Mikroplastik; mikroskopische Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie; Pyrolyse-Gaschromatographie-Massenspektrometrie; Methodenvergleich; Standardisierung der Detektion

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