使用质子核磁共振光谱学从土壤中提取的基于聚乙烯基基甲基甲酸盐的微型和纳米塑料的量化
Alexis B Gillmore1, Carlos A Steren2, Douglas G Hayes1
1Department of Biosystems Engineering and Soil Science, University of Tennessee-Knoxville.
Journal of visualized experiments : JoVE
|June 23, 2025
概括
一种新方法准确地量化了土壤中可生物降解的微型和纳米塑料 (MP和NP). 这种技术使用溶剂提取和1H-QNMR来测量不经化学改变的聚乙烯基酸盐 (PBAT),有助于环境影响评估.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 分析化学 分析化学
背景情况:
- 可生物降解塑料可以在土壤中分解成微塑料和纳米塑料 (MP和NP),可能改变土壤特性并损害土壤生物群.
- 现有的回收和量化MP的方法通常不适合可生物降解的聚合物,如聚乙烯基酸甲 (PBAT),因为它们可以化学改变或破坏材料.
- 目前的识别技术在检测最小颗粒方面存在局限性,因此需要一种能够准确量化PBAT MP和NP的方法.
研究的目的:
- 开发和验证一种从土壤中选择性提取和定量PBAT的方法.
- 在不用化学转化聚合物的情况下,评估土壤中PBATMPs和NPs的质量分数.
- 为评估基于PBAT的可生物降解产品的降解和环境影响提供可靠的工具.
主要方法:
- 开发了一种使用甲醇溶液选择性提取PBAT从土壤样本的协议.
- 使用质子核磁共振光谱 (1H-QNMR) 在量化参数下在化中重新溶解后量化提取的PBAT.
- 在不同的土壤类型 (阴影土壤,埃尔科恩沙土) 和颗粒大小 (MPs vs. NP) 中确定溶剂提取效率.
主要成果:
- 取得的PBAT提取效率在45%至76%之间,根据土壤类型 (泥土与沙土) 不同.
- 观察到光氧化材料和含粘土量高的土壤中PBAT回收减少;NP的提取效率低于MP.
- 使用1H-QNMR的PBAT量化结果与评估塑料降解的传统土壤呼吸测量结果相似.
结论:
- 开发的溶剂提取和1H-QNMR方法有效地量化PBAT在土壤中的化学降解.
- 提取效率受到土壤成分和塑料气候变化的影响,较小的颗粒更难回收.
- 这种方法为准确评估可生物降解塑料的环境风险提供了有价值的工具.
