本站讯 近日，中国海洋大学信息科学与工程学部、海洋物理高端仪器装备教育部工程研究中心史晓凤副教授和环境科学与工程学院、海洋环境与生态教育部重点实验室赵建教授在水体中纳米塑料的精细操控、富集与检测方面取得重要进展。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-表面增强拉曼与微流控技术捕获、富集与检测水体中纳米塑料）为题，发表于国际学术期刊Nature Water。本研究是校内跨学科合作的标志性成果之一。
微纳塑料已成为21世纪最受关注的环境新污染物之一，其持续累积正在深刻重塑全球水生生态系统格局。相较于微塑料，纳米塑料具有更强的表面活性、水体迁移能力和生物蓄积性。因此，纳米塑料可能具有更高的水环境风险和人体健康威胁。但是，受限于纳米塑料的检测技术与自然水体的复杂性，水环境中纳米塑料的赋存水平难以准确获得，严重制约着纳米塑料的环境风险评估与预测。
本研究基于金纳米粒子堆的光热效应与表面增强拉曼特性，创新性地搭建了光操控-表面增强拉曼（OM-SERS）检测系统。通过OM-SERS系统和自主研制的光热镊，实现了水体样本中纳米塑料的精细操控。此外，水环境中纳米塑料浓度很低，难以直接检测，而现有富集方法回收率较低。研究团队利用OM-SERS系统产生的光热阱，实现了低浓度纳米塑料（1 μg/L）的高效富集，并同步实现了水体中纳米塑料的SERS定性与定量检测。进一步结合微流控平台开发出了纳米塑料的“光热富集-基质清洗-原位检测”流程（图1），成功将该OM-SERS系统应用至自然水体中纳米塑料的同步富集与检测，快速获得了河水、海水等样本中纳米塑料（聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等）的赋存水平。除同步富集-检测这一特点外，这一新开发的OM-SERS系统具有检测灵敏度高、所需样品量少（单次<7.2 mL）等优势，突破了水环境中纳米塑料快速检测的技术瓶颈。本技术将为水环境中纳米塑料的检测、地化过程研究和生态风险评估提供技术支持。
图1 基于光操控-表面增强拉曼光谱（OM-SERS）系统检测纳米塑料的流程示意图
中国海洋大学史晓凤副教授与三位硕士研究生毛天宇（光学）、黄向民（光学工程）、施慧（光学）为本论文的共同第一作者；中国海洋大学赵建教授、美国马萨诸塞大学邢宝山教授为共同通讯作者。中国海洋大学马君教授、赵航副教授、博士研究生兰如意（环境科学）、硕士研究生姜开阳（物理学）为本研究的顺利完成作出了持续贡献。
通讯员：兰如意 图：毛天宇
编辑：冯文波
责任编辑：刘莅
