图1高分子材料老化试验装置

图2聚丙烯老化可溶性产物分析

塑料是一类应用广泛的合成高分子材料，老化降解产生的直径小于5毫米的塑料碎片和颗粒，被定义为“微塑料”。微塑料因具有粒径小、分布广、易于在迁移过程中吸附持久性有机物并在食物链中富集等特点，成为当前环境和健康科学领域的研究热点。近日，北京市科学技术研究院分析测试研究所的张裕祥研究团队依托财政资金改革与发展专项课题，自主研发了一套老化试验粉体制备装置及老化试验箱，可实现塑料、橡胶等高分子材料在机械磨损、光照、湿热等作用下崩解形成微塑料直至完全降解的老化过程的动态研究。

目前，高分子材料在老化过程中产生的有机污染物的鉴定和溯源研究还存在许多难点和不足。例如对高分子相关有机污染物进行成分溯源时，需在自然环境中采集有效样品，但对采集到的水样中的物质进行分离和富集时很难得到有效成分，且效率低、成本高，富集到的样品代表性和多样性有限，无法获得在环境中所发生的复杂物理变化和化学反应的详细信息，不利于开展针对性研究。再比如实验室常用的老化试验箱，也仅能获取高分子材料老化前后的变化，无法获得老化过程中所发生复杂变化的详细动态信息。

张裕祥研究团队经过不断地尝试与探索，研制了一款具备高分子材料粉体制备和老化过程中产物捕获功能的装置。所研发的超细粉体制备关键技术，实现了塑料、橡胶等高分子弹性材料粉体制备技术的突破，设计的收集装置能够捕获高分子材料老化过程中的老化颗粒、挥发性和水溶性老化产物。通过对结构和零部件的再优化，实现了设备的集成化、小型化，与实验室现有的氙灯老化试验箱配合使用，能够模拟自然环境中高分子材料及其粉体老化降解过程和暴露环境。

经实验证实，该装置老化性能良好。进一步验证该装置制备粉体和捕获老化过程中产物的性能，制备并收集了半透明聚丙烯圆柱形样品的微塑料粉体，通过颗粒粒度分析，发现83.58%的粉体颗粒粒度小于13.92μm，最大粉体颗粒粒度为49.9μm，粉体粒度远优于设计要求，完全符合实验需求。同时捕获到了挥发性和水溶性老化产物，实验数据显示聚丙烯微塑料粉体样品在老化前后发生了明显的变化。

目前，该成果的研发团队已获得实用新型专利2项，另外还在申请发明专利3项。下一阶段，该团队将研究纳米级微塑料标准物质的制备方法，结合活体荧光成像、质谱等前沿技术的微纳塑料分析手段，开展生命体中微纳塑料原位分析的探索，获取降解产物信息、微纳塑料生命体分布信息及对内源性组分干扰信息等，实现微纳塑料对环境及健康影响的全面的科学评价。

(科研处/文 张裕祥 王佳敏/摄)