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| 中國(guó)海洋大學(xué)在水體納米塑料污染研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展 |
| http://reabo.cn 2025年4月9日 來(lái)源：華禹教育網(wǎng) |
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近日，中國(guó)海洋大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)部、海洋物理高端儀器裝備教育部工程研究中心史曉鳳副教授和環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院、海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室趙建教授在水體中納米塑料的精細(xì)操控、富集與檢測(cè)方面取得重要進(jìn)展。最新研究成果以“Capturing,
enriching and detecting nanoplastics in water based on
optical manipulation, surface-enhanced Raman scattering
and microfluidics”（基于光操控-表面增強(qiáng)拉曼與微流控技術(shù)捕獲、富集與檢測(cè)水體中納米塑料）為題，發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Nature Water。本研究是校內(nèi)跨學(xué)科合作的標(biāo)志性成果之一。
微納塑料已成為21世紀(jì)最受關(guān)注的環(huán)境新污染物之一，其持續(xù)累積正在深刻重塑全球水生生態(tài)系統(tǒng)格局。相較于微塑料，納米塑料具有更強(qiáng)的表面活性、水體遷移能力和生物蓄積性。因此，納米塑料可能具有更高的水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和人體健康威脅。但是，受限于納米塑料的檢測(cè)技術(shù)與自然水體的復(fù)雜性，水環(huán)境中納米塑料的賦存水平難以準(zhǔn)確獲得，嚴(yán)重制約著納米塑料的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)測(cè)。
本研究基于金納米粒子堆的光熱效應(yīng)與表面增強(qiáng)拉曼特性，創(chuàng)新性地搭建了光操控-表面增強(qiáng)拉曼（OM-SERS）檢測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)OM-SERS系統(tǒng)和自主研制的光熱鑷，實(shí)現(xiàn)了水體樣本中納米塑料的精細(xì)操控。此外，水環(huán)境中納米塑料濃度很低，難以直接檢測(cè)，而現(xiàn)有富集方法回收率較低。研究團(tuán)隊(duì)利用OM-SERS系統(tǒng)產(chǎn)生的光熱阱，實(shí)現(xiàn)了低濃度納米塑料（1 μg/L）的高效富集，并同步實(shí)現(xiàn)了水體中納米塑料的SERS定性與定量檢測(cè)。進(jìn)一步結(jié)合微流控平臺(tái)開(kāi)發(fā)出了納米塑料的“光熱富集-基質(zhì)清洗-原位檢測(cè)”流程（圖1），成功將該OM-SERS系統(tǒng)應(yīng)用至自然水體中納米塑料的同步富集與檢測(cè)，快速獲得了河水、海水等樣本中納米塑料（聚苯乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等）的賦存水平。除同步富集-檢測(cè)這一特點(diǎn)外，這一新開(kāi)發(fā)的OM-SERS系統(tǒng)具有檢測(cè)靈敏度高、所需樣品量少（單次<7.2 mL）等優(yōu)勢(shì)，突破了水環(huán)境中納米塑料快速檢測(cè)的技術(shù)瓶頸。本技術(shù)將為水環(huán)境中納米塑料的檢測(cè)、地化過(guò)程研究和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供技術(shù)支持。
圖1 基于光操控-表面增強(qiáng)拉曼光譜（OM-SERS）系統(tǒng)檢測(cè)納米塑料的流程示意圖
中國(guó)海洋大學(xué)史曉鳳副教授與三位碩士研究生毛天宇（光學(xué)）、黃向民（光學(xué)工程）、施慧（光學(xué)）為本論文的共同第一作者；中國(guó)海洋大學(xué)趙建教授、美國(guó)馬薩諸塞大學(xué)邢寶山教授為共同通訊作者。中國(guó)海洋大學(xué)馬君教授、趙航副教授、博士研究生蘭如意（環(huán)境科學(xué)）、碩士研究生姜開(kāi)陽(yáng)（物理學(xué)）為本研究的順利完成作出了持續(xù)貢獻(xiàn)。
通訊員：蘭如意 圖：毛天宇
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s44221-025-00417-8
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