湖南大学生物学院生物与化学质谱实验室岳磊教授团队近日在国际分析化学顶级期刊《Analytical Chemistry》（美国化学会主办，中科院和JCR双一区Top期刊）发表题为“Direct Identification of Microplastics by Ambient Pyrolysis Electrospray Ionization Mass Spectrometry”研究论文，创新性提出一种新型常压热解电喷雾离子化质谱（PESI-MS）方法，实现了微塑料的快速、低成本、高灵敏直接识别，为复杂环境样品中微塑料的高通量快速分析提供了全新技术路径。
微塑料（Microplastics, MPs）作为一种新兴环境污染物，已对生态系统安全与人体健康构成潜在威胁。当前微塑料检测技术普遍存在前处理流程复杂、分析耗时较长以及易受复杂基质干扰等局限性。如何实现复杂环境样品中微塑料的快速、精准识别，已成为该领域亟待突破的重要科学问题。
针对这一关键难题，岳磊教授团队创新性地提出了基于常压热解电喷雾离子化质谱（PESI-MS）的微塑料直接识别策略。该方法将低成本热解模块与传统电喷雾质谱系统相结合，无需复杂样品预处理，即可在常压条件下实现微塑料热解产物的快速离子化分析。研究表明，该方法仅需微克级样品输入，即可在2-3秒内完成检测，检测限低至0.1 μg，线性定量范围达到0.2-1 μg（R2 = 0.99），兼具高灵敏性与定量能力。
图1 PESI-MS微塑料直接识别策略示意图。
研究团队利用该方法成功实现了七类典型微塑料的快速鉴别，包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乳酸（PLA）、聚酰胺6（PA6）及聚甲醛（POM）。不同微塑料在质谱中表现出高度特异性的特征峰间隔与热解规律，例如PE表现出28 Da重复单元特征，PP具有42 Da特征间隔，PA6则呈现113 Da单体裂解信号。
图2 七类典型微塑料的特征质谱图。
进一步结合主成分分析（PCA）与皮尔逊矩阵相关分析（PPMC），研究团队实现了不同微塑料类型质谱特征的可视化区分与快速判别。实验结果表明，该方法能够有效区分塑料与非塑料真实样品。与此同时，该方法在环境土壤提取样品分析中成功实现了微塑料的直接识别验证，体现出其在复杂环境样品快速筛查中的应用潜力。
图3 PESI-MS方法在环境样品中的微塑料识别与应用。
本研究由岳磊教授和博士后王娜（2021年3月入站，2023年2月出站后入职湖南科技大学，担任校聘副教授）共同指导完成。该成果凝聚了实验室多届研究生的持续探索与接续努力，2023级硕士研究生何芷茹、2021级硕士研究生张庆辅（2024年6月已毕业）和2025级硕士研究生徐茜为共同第一作者。三位同学在装置搭建、方法优化、数据分析与环境样品验证等环节协同推进，充分体现了团队“薪火相传、协同创新”的科研传承与攻关精神。
本研究工作得到了国家自然科学基金（项目号22174037）、国家重点研发计划青年科学家项目（项目号2025YFA1310300）、国家重点研发计划（项目号2023YFF0613400、2024YFF0725802）以及国家工业和信息化部仪器仪表专项（项目号2023ZY01032）的资助支持。
论文全文链接为https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.6c00938.
