近日，中國海洋大學信息科學與工程學部、海洋物理高端儀器裝備教育部工程研究中心史曉鳳副教授和環境科學與工程學院、海洋環境與生態教育部重點實驗室趙建教授在水體中納米塑料的精細操控、富集與檢測方面取得重要進展。最新研究成果以“Capturing,
enriching and detecting nanoplastics in water based on
optical manipulation, surface-enhanced Raman scattering
and microfluidics”（基于光操控-表面增強拉曼與微流控技術捕獲、富集與檢測水體中納米塑料）為題，發表于國際學術期刊Nature Water。本研究是校內跨學科合作的標志性成果之一。
微納塑料已成為21世紀最受關注的環境新污染物之一，其持續累積正在深刻重塑全球水生生態系統格局。相較于微塑料，納米塑料具有更強的表面活性、水體遷移能力和生物蓄積性。因此，納米塑料可能具有更高的水環境風險和人體健康威脅。但是，受限于納米塑料的檢測技術與自然水體的復雜性，水環境中納米塑料的賦存水平難以準確獲得，嚴重制約著納米塑料的環境風險評估與預測。
本研究基于金納米粒子堆的光熱效應與表面增強拉曼特性，創新性地搭建了光操控-表面增強拉曼（OM-SERS）檢測系統。通過OM-SERS系統和自主研制的光熱鑷，實現了水體樣本中納米塑料的精細操控。此外，水環境中納米塑料濃度很低，難以直接檢測，而現有富集方法回收率較低。研究團隊利用OM-SERS系統產生的光熱阱，實現了低濃度納米塑料（1 μg/L）的高效富集，并同步實現了水體中納米塑料的SERS定性與定量檢測。進一步結合微流控平臺開發出了納米塑料的“光熱富集-基質清洗-原位檢測”流程（圖1），成功將該OM-SERS系統應用至自然水體中納米塑料的同步富集與檢測，快速獲得了河水、海水等樣本中納米塑料（聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯等）的賦存水平。除同步富集-檢測這一特點外，這一新開發的OM-SERS系統具有檢測靈敏度高、所需樣品量少（單次<7.2 mL）等優勢，突破了水環境中納米塑料快速檢測的技術瓶頸。本技術將為水環境中納米塑料的檢測、地化過程研究和生態風險評估提供技術支持。
圖1 基于光操控-表面增強拉曼光譜（OM-SERS）系統檢測納米塑料的流程示意圖
中國海洋大學史曉鳳副教授與三位碩士研究生毛天宇（光學）、黃向民（光學工程）、施慧（光學）為本論文的共同第一作者；中國海洋大學趙建教授、美國馬薩諸塞大學邢寶山教授為共同通訊作者。中國海洋大學馬君教授、趙航副教授、博士研究生蘭如意（環境科學）、碩士研究生姜開陽（物理學）為本研究的順利完成作出了持續貢獻。
通訊員：蘭如意 圖：毛天宇
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s44221-025-00417-8
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