《污水中微塑料的测定 傅里叶变换显微红外光谱法》

ICS13.060.99

CCSZ16

团体标准

T/CSTM00000—2022

污水中微塑料的测定傅里叶变换显微红外

光谱法

Determinationofmicroplasticsinwastewater—Fouriertransforminfrared

microspectroscopy

2022-00-00发布2022-00-00实施

中关村材料试验技术联盟发布

T/CSTMXXXXX—2022

污水中微塑料的测定傅里叶变换显微红外光谱法

警示——使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验。本文件并未指出所有可能的安全问

题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。

1范围

本文件规定了傅里叶变换显微红外光谱法测定污水中微塑料的术语和定义、方法原理、仪器设备与

试剂、测试样品制备、测定步骤、结果分析与计算等。

本文件适用于生活污水和工业废水中尺寸范围在50μm-5mm之间的微塑料的形状、颜色、尺寸、

数量和聚合物种类的测定。通过验证，其他水质中微塑料的测定可参考本方法。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文

件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用

于本文件。

GB8978—1996污水综合排放标准

HJ91.1—2019污水监测技术规范

CSTM/T00563—2022景观环境用水中微塑料的测定傅里叶变换显微红外光谱法

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

污水wastewater

指在生产与生活活动中排放的水的总称。

[来源：GB8978—1996污水综合排放标准]

3.2

污水集中处理设施concentratedwastewatertreatmentfacilities

为两家及两家以上排污单位提供污水处理服务的污水处理设施，包括各种规模和类型的城镇污水集

中处理设施、工业集聚区（经济技术开发区、高新技术产业开发区、出口加工区等各类工业园区）污水

集中处理设施，以及其他由两家及两家以上排污单位共用的污水处理设施等。

[来源：HJ91.1—2019污水监测技术规范]

3.3

瞬时水样instantaneoussample

4

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从污水中随机手工采集的单一水样。

[来源：HJ91.1—2019污水监测技术规范]

3.4

混合水样

3.5.1等比例混合水样

指在某一时段内，在同一采样点位所采水样量随时间或流量成比例的混合水样。

[来源：HJ91.1—2019污水监测技术规范]

3.5.2等时混合水样equaltimecompositesample

指在某一时段内，在同一采样点位按等时间间隔所采等体积水样的混合水样。

[来源：HJ91.1—2019污水监测技术规范]

3.5

全程序空白样品wholeprogramblanksample

将实验用水代替实际样品，置于样品容器中并按照与实际样品一致的程序进行测定。一致的程序包

括运至采样现场、暴露于现场环境、装入采样瓶中、保存、运输以及所有的分析步骤等。

[来源：HJ91.1—2019污水监测技术规范]

4方法原理

本标准使用傅里叶变换显微红外光谱仪对污水中的微塑料进行测定。样品经分离、净化后，水中的

颗粒物被抽滤至滤膜上。首先使用显微镜观察滤膜上颗粒物，观察颗粒物的颜色、大小及形状并进行记

录。然后采用傅里叶变换显微红外光谱仪对滤膜上的颗粒物进行测试分析。根据不同分子结构的聚合物

吸收不同的能量而产生相应的红外吸收光谱的原理，将颗粒物的红外光谱图与标准谱图对比，结合颗粒

物特征谱带的特征吸收峰位置、数目、相对强度和形状（峰宽）等参数，推断颗粒物中存在的基团和官

能团，确定其分子结构，从而确定颗粒物聚合物种类。最后统计微塑料的数量，计算丰度。

5仪器设备与试剂

5.1傅里叶变换显微红外光谱仪

波数范围4000cm-1~600cm-1，光谱分辨率不低于1cm-1，配有MCT（碲镉汞）检测器以及聚合物

的标准谱图库。

5.2显微镜

光学放大倍数：10-200

5.3样品制备设备

不锈钢筛，型号：4目(5mm)、18目(1mm)、35目(0.5mm)和150目(0.1mm)；

不锈钢滤膜，孔径：10μm；

玻璃纤维滤膜，孔径：0.45μm；

采水器：玻璃材质或铁桶；

玻璃瓶：1000mL；

抽滤装置：包括滤器、支架、抽滤瓶和真空泵；

5

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容量瓶：1000mL；

量筒：500mL、1000mL；

烧杯：500mL、1000mL；

棕色试剂瓶：100mL、500mL；

玻璃培养皿；

不锈钢刮片；

不锈钢镊子；

铝箔纸；

超声波清洗仪；

电热鼓风干燥箱，温度：≤250℃。

5.4试剂及配制方法

超纯水：电阻率应达到18.2MΩ·cm；

七水硫酸亚铁：分析纯AR，FeSO4·7H2O；

双氧水：优级纯GR，30%H2O2；

氯化锌：优级纯GR，ZnCl2；

浓硫酸：优级纯GR，H2SO4；

石油醚：优级纯GR，30-60°C；

纤维素酶：生物试剂BR；

3

氯化锌（ZnCl2）溶液（ρ=1.50g/cm）：称取1500gZnCl2固体加入1L烧杯中，加超纯水溶解后使

用1.0L容量瓶定容，充分搅拌溶解，经玻璃纤维滤膜（0.45μm）过滤，收集过滤后的溶液，保存待

用；

2+

二价铁溶液（Fe溶液）：将3mL浓硫酸沿搅拌棒缓慢的加入到超纯水中，将7.5gFeSO4·7H2O

（278.02g·mol-1）加入硫酸溶液中，搅匀，定容至500mL，经玻璃纤维滤膜（0.45μm）过滤，收集过

滤后的溶液，保存在棕色试剂瓶中，需现用现配。

纤维素酶溶液：将10g纤维素酶加入到100mL超纯水中，超声助溶，经玻璃纤维滤膜（0.45μm）

过滤，收集过滤后的溶液，保存在棕色试剂瓶中，需现用现配。

6样品制备

6.1样品采集和保存

按照HJ91.1的相关规定进行样品的采集。

水样充满棕色采样瓶，每个水样采集2L-10L，如果水样pH值不在5-7之间，需用氢氧化钠溶液

或盐酸溶液将水样pH值调节至5-7，采样瓶用铝箔纸封口，4℃以下冷藏、避光保存，7天内完成分析。

每20个样品或每批次（≤20个样品/批）至少采集1份平行样品和全程序空白样品。

6.2空白样品

6.2.1全程序空白

采样前在实验室将超纯水放入玻璃瓶中密封，将其带到采样现场，与采样的玻璃瓶同时开盖和密封，

之后随样品运回实验室，按与样品相同的操作步骤进行试验，用于检查样品从采集到分析全过程是否受

到污染。每批次至少测定一个全过程空白。

6

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6.2.2实验室空白

将超纯水代替实际样品，按与样品相同的操作步骤进行试验，用于确认前处理和分析过程中是否存

在污染和干扰。每批次至少测定一个实验室空白。

6.3微塑料的分离和净化

6.3.1分级过滤

使用堆叠的4目(5mm)、18目(1mm)、35目(0.5mm)和150目(0.1mm)不锈钢筛分级过滤，用超

纯水水润洗样品瓶3次，充分将所有样品转移至不锈钢筛上。不同目数的不锈钢筛是用来截留各级尺寸

的物质并减少较小筛网的堵塞。滤液再经孔径为10μm的不锈钢滤膜过滤。用不锈钢刮片收集各级滤

网上的物质转移到做好标记的500mL烧杯中，用尽可能少的超纯水冲洗筛网和滤膜，60℃下烘至样品

干燥。

6.3.2消解处理

将盛有样品的烧杯，放入带冰块的冷水浴中，向样品中少量多次加入100mL30%H2O2溶液，每次

加入1mL，待反应不剧烈后继续添加，后期反应平和阶段，可增加每次加入的量，放置过夜以充分反

应。若有需要，可加入芬顿试剂仪提升消解效率。然后加入20mL纤维素酶溶液，在40℃的条件下用

纤维素酶培养48h，以降解主要来自厕纸的纤维素。

6.3.3浮选

将消解后的液体使用孔径为10μm的不锈钢滤膜过滤，将滤膜和膜上物质全部转移到浮选装置中，

用饱和ZnCl2溶液反复冲洗烧杯内壁，将冲洗液转移到浮选装置（参见TCSTM00563—2022图1）中，

超声处理10min。然后加入饱和ZnCl2溶液到指定液面高度，静置12h或过夜，密度较小的微塑料颗

粒就会漂浮于溶液表面。在上部圆筒状过滤器中加入液体，并通过导气管往里通气，在压力作用下液体

通过导流管从页面以下涌出，把漂浮在溶液表面的微塑料顶出，收集流出液。

6.3.4二次过滤

使用孔径为10μm的不锈钢滤膜或其他适宜红外检测的滤膜，对6.3.3中收集的流出液进行过滤，

并超纯水反复冲洗，尽可能的去除微塑料颗粒表面和滤膜表面析出的ZnCl2晶体。如样品中含油脂，用

10mL石油醚分两次淋洗残渣。

用不锈钢镊子将滤膜取下放入培养皿中，盖上玻盖，自然风干，待测。

6.3.5质量控制

6.3.1~6.3.4的实验中应特别注意实验室环境污染对实验结果的影响，实验过程中应确保：

1）实验过程最好在洁净实验室中进行，并要严格按照操作规范开展实验，若中途停止实验，需将

容器用铝箔封口；

2）操作实验过程中应全程穿棉质实验服，避免穿聚酯类实验服；

3）实验中所使用的设备、耗材尽量不是塑料制品，并且确保烧杯、量筒及浮选装置等在使用前的

清洁；

4）由于微塑料样品质轻，操作实验过程中应全程关闭空调等送风设备，避免人员随意走动，佩戴

口罩，样品要轻拿轻放。

7

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7样品测定

7.1微塑料的分拣识别

分离浮选得到的滤膜上粒径>1mm的微塑料颗粒用肉眼识别，人工分拣，待测；<1mm的微塑

料颗粒借助显微镜进行识别和分拣。观察各类微塑料外观及形态等特征，确保颗粒单分散，并对颗粒的

的尺寸、颜色和形状进行记录，以每个颗粒最长边的长度确定粒径尺寸。

7.2傅里叶变换显微红外光谱测试

7.2.1反射模式显微红外测试

将滤膜上的颗粒转移到金镜上或适合反射的窗片上。将滤膜或窗片移至样品台上，滤膜上的颗粒聚

焦至可以观察到清晰的颗粒，捕获图像；在反射模式下扫描滤膜上的颗粒，得该颗粒的红外光谱图。

7.2.2透射模式显微红外测试

将滤膜上的颗粒转移到溴化钾窗片或其它适合透射的窗片上，或将目标颗粒过滤到氧化铝滤膜上。

移动样品台将窗片或氧化铝滤膜移至透镜下，使得透射光束通过透孔透过滤膜上的颗粒；对聚光器进行

对焦至可以观察到清晰的颗粒时，捕获图像。在透射模式下扫描该颗粒，得该颗粒的红外光谱图。

7.2.3ATR模式显微红外测试

将滤膜放到样品台上，定义测量点。降低晶体进入测量位置，测量背景光谱；然后从控制板选择

红外测量钮。使用遥控杆把样品移至光路中对焦至可以在目镜和显示器上清晰地看到滤膜上的颗粒，在

可见光图像上选取检测点，附件晶体与该颗粒接触，进行红外光谱采集，得该颗粒的红外光谱图。

8结果分析与计算

8.1聚合物种类的判定

将滤膜上颗粒的红外光谱图与标准谱图联机检索对照，根据匹配度和红外光谱解析结果进行判定分

析。若匹配度≥80%，则认为颗粒物与匹配结果一致。若匹配度＜80%且＞50%，则需进一步分析红外

谱图中特征峰的位置、数量、形状及其相对强度，与不同种类聚合物的红外光谱特征谱带（参见T/CSTM

00563-2022附录B）进行比对，对聚合物进行鉴定，若鉴定结果与匹配结果一致，则匹配结果可信；若

不一致，匹配结果无效，以鉴定结果为准。若匹配度≤50%，对滤膜上的颗粒红外谱图进行解析，以鉴

定结果为准。

8.2微塑料数量分析

统计经聚合物种类判定后确认为塑料成分的颗粒数量，将微塑料颜色、大小、形状、聚合物种类和

数量结果记录于附表B.1中表格内。

8.3微塑料丰度计算

按公式（1）计算采水样品微塑料丰度：

N

A=×1000(1)

V

式中：

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A——污水体中微塑料的丰度，单位为个每升（个·L-1）；

N——微塑料的个数，单位为个；

V——过滤污水的总体积，单位为毫升（mL）。

9回收率

根据GB17378.2实验室加标空白法进行测定。加标空白样品的制备方法是将已知聚合物种类和数

量的微塑料颗粒（粒径范围50µm-5mm）加至与测试样品相同体积的超纯水中，按与测试样品相同的

操作步骤进行实验。计算回收率，应在60%~120%之间。

10报告

报告包含但不限于以下信息：

a)实验环境条件；

b)测定试样：样品名称、来源；

c)仪器设备：

1）设备型号；

2）图像处理软件及处理方法。

d)检测结果：大小、形状、颜色、成分、丰度；

e)其他信息：

1）使用方法标准；

2）检测日期；

3）检测单位及检测人等。

9

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附录A

（资料性）

污水中微塑料测定实例

A.1实验内容

污水中微塑料的测定。

A.2实验分析方法

傅里叶变换显微红外光谱法。

A.3实验步骤

A.3.1仪器设备

傅里叶变换显微红外光谱仪，波数范围：4000cm-1~600cm-1，光谱分辨率：4cm-1，配有MCT（碲

镉汞）检测器以及聚合物的标准谱图库。

A.3.2样品制备

A.3.2.1采样

依据采样点的布设原则和监测目的，设定污水厂进水口为采样点，采用大体积采样方法使用采水器

（铁桶、玻璃）采集混合水量4L，置于玻璃样品瓶中。

填写样品标签、采样记录；并制作标签，贴在瓶子上，标签上标注采样时间、地点、样品编号、采

样深度等信息。采样结束，逐项检查采样记录、玻璃样品瓶标签和水样。

A.3.2.2样品保存

采集后的样品密闭送至实验室并于48h内进行分析；未及时测定的样品置于4℃的条件下冷藏保

存，30d内测定。

A.3.2.3空白样品

本次实验设置一个全程序空白样品和一个实验室空白。全程空白：采样前在实验室将1L超纯水放

入玻璃瓶中密封，将其带到采样现场，与采样的玻璃瓶同时开盖和密封，之后随待测水样一起运回实验

室，按与待测样品相同的操作步骤进行实验。实验室空白：将1L超纯水代替实际样品，按与样品相同

的操作步骤进行试验。

A.3.2.4微塑料的分离和净化

A.3.2.4.1分级过滤

取1L待测污水样品，摇匀，准确记录样品体积。使用堆叠的4目(5mm)、18目(1mm)、35目(0.

5mm)和150目(0.1mm)不锈钢筛分级过滤，用超纯水水润洗样品瓶3次，充分将所有样品转移至不锈

钢筛上。滤液再经孔径为10μm的不锈钢滤膜过滤。用不锈钢刮片收集各级滤网上的物质转移到做好

标记的500mL烧杯中，用尽可能少的超纯水冲洗筛网和滤膜，60℃下烘至样品干燥。

A.3.2.4.2消解处理

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将盛有样品的烧杯，放入带冰块的冷水浴中，向样品中少量多次加入100mL30%H2O2溶液，每次

加入1mL，待反应不剧烈后继续添加，待后期反应平和阶段，可增加每次加入的量，放置过夜以充分

反应。然后加入20mL纤维素酶溶液，在40℃的条件下用纤维素酶培养48h。

A.3.2.4.3浮选

将消解后的液体使用孔径为10μm的不锈钢滤膜过滤，将滤膜和膜上物质全部转移到浮选装置中，

用饱和ZnCl2溶液反复冲洗烧杯内壁，将冲洗液转移到浮选装置中，超声处理10min。然后加入饱和

ZnCl2溶液到指定液面高度，静置12h或过夜，密度较小的微塑料颗粒就会漂浮于溶液表面。在上部圆

筒状过滤器中加入液体，并通过导气管往里通气，在压力作用下液体通过导流管从页面以下涌出，把漂

浮在溶液表面的微塑料顶出，收集流出液。

A.3.2.4.4二次过滤

使用孔径为10μm的不锈钢滤膜对A.3.2.4.3中收集的流出液进行过滤，并超纯水反复冲洗，尽可

能的去除微塑料颗粒表面和滤膜表面析出的ZnCl2晶体。

用不锈钢镊子将滤膜取下放入培养皿中，盖上玻盖，自然风干，待测。

A.3.3样品的测定

观察不锈钢滤膜上颗粒物，粒径>1mm的微塑料颗粒用肉眼识别，人工分拣，待测；<1mm的

微塑料颗粒借助显微镜进行识别和分拣。观察各类微塑料外观及形态等特征，确保颗粒单分散，并对颗

粒的的尺寸、颜色和形状进行记录，以每个颗粒最长边的长度确定粒径尺寸。

然后，使用傅里叶变换显微红外光谱仪的ATR模式进行测试。将滤膜放到样品台上，定义测量点。

降低晶体进入测量位置，测量背景光谱；然后从控制板选择红外测量钮。使用遥控杆把样品移至光路中

对焦至可以在目镜和显示器上清晰地看到目标样品，在可见光图像上选取检测点，附件晶体与样品接触，

进行红外光谱采集。

A.4结果分析与计算

A.4.1聚合物种类的判定

将滤膜上颗粒的红外光谱图与标准谱图联机检索对照，根据匹配度和红外光谱解析结果进行颗粒聚

合物种类的判定。

图A.1所示为测试颗粒的显微镜照片a）和红外谱图b），将颗粒物的红外光谱图在OMINIC数据

库中进行检索，匹配结果为聚乙烯，匹配度为94.81%，匹配度＞80%，判定此颗粒物为聚乙烯微塑料。

100

95

90

1066

85

718

80

1467

75

Transmittance[%]

70

65

2849

60

2917

350030002500200015001000

Wavenumbercm-1

a）显微镜照片b）红外谱图

图A.1聚乙烯微塑料显微镜照片和红外谱图

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A.4.2微塑料数量分析

在空白样品中未检测到微塑料。

统计污水样中确认为塑料成分的颗粒的数量，将微塑料颜色、大小、形状、聚合物种类和数量结果

记录于中表A.1中。

A.4.3微塑料丰度计算

按公式（A.1）计算采水样品微塑料丰度，将结果记录于表A.1中：

N

A=×1000(A.1)

V

式中：

A——污水样品中微塑料的丰度，单位为个每升（个·L-1）；

N——微塑料的个数，单位为个；

V——过滤污水的总体积，单位为毫升（mL）。

进水中检测到57个微塑料颗粒，其中微塑料的聚合物包括烯烃、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚

苯乙烯（PS）、聚氨酯（PU）、聚己内酯（PCL）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚酯、聚对苯二甲酸

乙二醇酯（PET）等，尺寸范围在50~700μm之间。有无色透明、白色半透明、黄色半透明、蓝色半透

明、黑色半透明、黑色、红色等多种颜色，其中白色半透明占比最多，约为总数的50%。

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表A.1测试记录表

采样日期：202×年×月×日；分析日期：202×年×月×日；

采样位置：××××；测试环境（温/湿度）：20℃；

仪器型号：BrukerVERTEX70v；测试模式：ATR模式；

测试标准号：T/CSTM00XXX-202X；瓶号：1；样品体积V1：1000mL；

分析者：×××；审核者：×××。

滤膜上的颗粒

微塑料

样品编号序号

颜色大小形状聚合物种类（是/否）

11透明250μm纤维聚酯是

12半透明200μm颗粒聚乙烯是

13黑色400μm条状聚丙烯是

14半透明150μm颗粒聚苯乙烯是

15红色100μm颗粒聚苯乙烯是

16半透明150μm颗粒聚乙烯是

17半透明100μm条状聚氨酯是

...

151半透明200μm条状聚醚聚氨酯是

聚丙烯-聚乙

152绿色710μm颗粒是

烯共聚物

153白色640μm片状丙烯酸酯是

154黑色610μm条状聚氨酯是

聚对苯二甲酸

155黑色430μm条状是

乙二醇酯

聚对苯二甲酸

156蓝色半透明700μm纤维是

乙二醇酯

157红色450μm条状聚丙烯是

微塑料数量合计N（个）57

微塑料丰度A（个·L-1）57

备注空白样品中未检出微塑料

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附录B

表B.1微塑料测试记录表

采样日期：年月日；分析日期：年月日；

采样位置：；测试环境（温/湿度）：；

仪器型号：；瓶号：；样品体积V1：mL；

分析者：；审核者：

微塑料

样品编号序号目标物