全球塑料污染日益嚴峻，其中納米塑料（<1 μm）因尺寸小、比表面積大、易吸附污染物且穿透生物屏障等性質(zhì)，其生態(tài)與健康風險尤為突出。然而，復雜環(huán)境中納米塑料的精準識別與定量分析一直是巨大挑戰(zhàn)。近日，中國科學院煙臺海岸帶研究所海岸帶生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與健康研究組（陳令新研究團隊）開發(fā)了一種簡單、快速、高靈敏的表面增強拉曼散射（SERS）檢測新策略，在納米塑料檢測技術領域取得新進展。
針對納米塑料顆粒在SERS基底表面易團聚、分布不均以及難以高效嵌入信號增強“熱點”區(qū)域等挑戰(zhàn)，研究巧妙利用了納米粒子液-液界面自組裝原理，將待測納米塑料溶液與銀納米粒子混合，同時加入一種“橋梁”分子—1H,1H,2H,2H-全氟癸硫醇。該分子一端通過疏水作用結合納米塑料，另一端通過硫基錨定在銀納米粒子上。這種“雙重綁定”作用驅(qū)動兩種納米粒子在有機溶劑與水的界面快速自發(fā)組裝形成單層粒子薄膜，該薄膜可輕松轉(zhuǎn)移到硅片上，用于納米塑料的SERS檢測。
共組裝單層膜SERS檢測納米塑料示意圖
這種共組裝單層膜SERS檢測納米塑料技術具有如下優(yōu)勢：（1）高效富集，溶液中待測納米塑料可在30秒內(nèi)富集到單層膜上，回收率大于90 %；（2）精準“捕獲”，單個納米塑料顆粒被多個銀納米粒子緊密包裹，精準落入SERS“熱點”區(qū)域，其本征拉曼信號顯著增強；（3）高靈敏度，對80、300、800 nm的聚苯乙烯（PS）納米塑料的檢測限分別低至0.01 mg/L、0.1 mg/L和0.1 mg/L；（4）普適性，該技術可應用于PS、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚甲醛（POM）等塑料類型的識別；（5）操作簡便，無需固態(tài)SERS基底制備和樣品濃縮步驟。基于該方法，研究量化了模擬海灘環(huán)境（沙粒摩擦老化泡沫塑料）中納米塑料的生成速率，分析了黃粉蟲攝食PS發(fā)泡塑料過程中納米塑料生成量，揭示了煙臺養(yǎng)馬島局部海灘區(qū)域海水中納米塑料的賦存特征。
本研究為納米塑料的快速、高靈敏、定量檢測提供了新方法，相關成果發(fā)表于國際期刊《Environmental Science & Technology》。文章第一作者為煙臺海岸帶所2022級碩士研究生袁琦，共同通訊作者為陳令新研究員和王運慶研究員。該研究得到了國家自然科學基金項目、山東省重點研發(fā)計劃、泰山學者計劃以及煙臺市領軍人才計劃專項基金的資助。
