利用质子核磁共振波谱法定量土壤中基于对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯的微纳米塑料

我们开发此方法的目的是为了更深入地了解可生物降解塑料在土壤中的降解过程。可生物降解塑料制品在设计上应能在埋入土壤后完全降解，但我们亟需一种能够检测可能残留在土壤中的微小塑料碎片的方法。近年来，微塑料定量技术发展迅速，但不同研究团队之间尚未建立统一的标准方法。

已采用多种不同技术对土壤中的微塑料进行了定量分析。我们认为，开发核磁共振（NMR）波谱法对于拓展微塑料定量技术的可及性具有重要意义。此前，NMR已被用于定量土壤中塑料产品中的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）。

我们创建并共享了该方案，旨在将此技术转化为环境科学家及其他研究人员可用于并行快速定量大量土壤样品中PBAT的工具，从而实现大范围的环境监测。本方案包括在溶剂中回收PBAT聚合物。由于该方法不侧重于分离单个塑料颗粒，因此不受微塑料或纳米塑料尺寸的限制。

尽管存在一些权衡，但这使我们能够深入了解纳米塑料在土壤中的生物降解过程。现在我们已经能够定量检测土壤中的微米和纳米级塑料，接下来希望进一步研究纳米塑料与土壤组分（如有机质和土壤矿物）之间的相互作用。这些相互作用可能是一个重要因素，能够保护塑料免受微生物酶的降解作用。

首先，在提取之前收集并制备土壤样品。在通风橱中，为每个待提取样品配制 100 毫升体积比为 90:10 的氯仿-甲醇混合溶液。向玻璃提取瓶中加入 100 克干燥土壤、100 毫升氯仿-甲醇溶液以及 20 颗玻璃珠。

使用带聚四氟乙烯（PTFE）衬垫的瓶盖将罐子紧密密封，以防止溶剂蒸气逸出。将提取罐置于摇床平台上，以每分钟200转的速度振荡八小时。振荡结束后，静置提取罐中的土壤至少四小时，使其充分沉降。

现在，在通风橱中打开一个提取瓶的盖子。使用移液器将液体提取物加载到孔径为11微米的定性滤纸上，并将滤液收集到已标记的洁净玻璃瓶中。记录回收溶剂的体积。

将土壤中的提取物置于通风橱中完全干燥，可能需要长达24小时。随后，安全丢弃干燥后的土壤。提取物干燥后，盖紧样品瓶盖，将其储存在阴凉、避光、干燥的地方，以备后续使用。

首先，获取含有聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）的干燥土壤提取物。向每个含有干燥提取物的样品瓶中加入1毫克内标物1,4-二甲氧基苯。在通风橱中，用500微升氘代氯仿重新悬浮样品。

盖上瓶盖，轻轻将瓶子在手心或实验台面上每侧敲击约10次。然后，使用干净的移液枪头将溶解的样品转移至核磁管中。再用500微升氘代氯仿重复重悬步骤，并吸取样品。

盖上核磁共振（NMR）管，存放三天后再采集核磁共振谱图。在阴蔽壤土中添加63毫克/千克PBAT后的谱图清晰地显示出全部五个特征性PBAT峰。校准曲线显示，在阴蔽壤土、麋角砂质壤土和洛斯奥索斯壤土中，添加的PBAT量与检测到的量之间具有强相关性，其中阴蔽壤土的提取效率最高，达到76%；阴蔽壤土中微塑料的PBAT提取效率高于纳米塑料。