可快速检测日常用品中微塑料的便携式工具

　　

微塑料和纳米塑料存在于我们的食物、水和呼吸的空气中。它们出现在我们的身体里，从睾丸到大脑物质。

现在，英属哥伦比亚大学的研究人员已经开发出一种低成本的便携式工具，可以精确测量从一次性杯子和水瓶等日常来源释放的塑料。该设备与一个应用程序配对，使用荧光标记来检测尺寸从50纳米到10微米不等的塑料颗粒，这些颗粒太小了，肉眼无法检测到，并在几分钟内提供结果。该方法和结果在ACS Sensors中有详细介绍。

“较大的塑料碎片分解成微塑料和纳米塑料，对粮食系统、生态系统和人类健康构成了重大威胁，”开发该工具的土地与粮食系统学院助理教授Tianxi Yang博士说。“这项新技术可以快速、廉价地检测这些塑料，这有助于保护我们的健康和生态系统。”

Yang博士的团队测试了一次性聚苯乙烯杯。他们在杯子里装满50毫升蒸馏水，让它冷却30分钟。结果表明，这些杯子释放出数亿个纳米级的塑料颗粒，大约是人类头发宽度的百分之一，甚至更小。

纳米塑料和微塑料是降解塑料材料的副产品，如午餐盒、杯子和餐具。纳米塑料是非常小的颗粒，具有很大的表面积，由于其吸收毒素和穿透人体内生物屏障的能力增强，因此对人类健康尤为重要。检测这些塑料通常需要熟练的人员和昂贵的设备。Yang博士的团队希望让检测更快、更容易、更可靠。

他们创造了一个小的，可生物降解的，3D打印的盒子，里面有一个无线数码显微镜，绿色LED灯和一个激发过滤器。为了测量塑料，他们定制了带有机器学习算法的MATLAB软件，并将其与图像捕获软件相结合。

结果是一种便携式工具，可以与智能手机或其他移动设备一起工作，显示样品中塑料颗粒的数量。该工具只需要一个微小的液体样本——小于一滴水——并使塑料颗粒在显微镜的绿色LED灯下发光，以观察和测量它们。无论是对食品加工实验室的技术人员还是对早上喝杯咖啡感到好奇的人来说，研究结果都很容易理解。在这项研究中合著者，土地与粮食系统学院硕士生Haoming (Peter) Yang说:“一旦盒子里的显微镜捕捉到荧光图像，应用程序就会将图像的像素面积与塑料的数量进行匹配。读数显示塑料是否存在以及有多少。每次测试只需1.5美分。”

该工具目前被校准为测量聚苯乙烯，但机器学习算法可以调整以测量不同类型的塑料，如聚乙烯或聚丙烯。接下来，研究人员的目标是将该设备商业化，用于分析塑料颗粒的其他实际应用。

从饮料、食物甚至空气中的塑料颗粒中摄入塑料的长期影响仍在研究中，但已显示出值得关注的原因。

“为了减少塑料的摄入，重要的是要考虑避免使用石油基塑料产品，选择玻璃或不锈钢等替代品作为食品容器。可生物降解包装材料的发展对于取代传统塑料和迈向更可持续发展的世界也很重要，”Yang博士说。