ISO 241872023 环境中存在的微塑料分析原理标准立项发展报告

环境中存在的微塑料分析原理标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PrinciplesfortheAnalysisofMicroplasticsPresentintheEnvironment摘要随着塑料制品在全球范围内的广泛使用与不当处置，微塑料污染已成为继气候变化、海洋酸化之后的又一重大全球性环境问题。微塑料（粒径小于5mm的塑料颗粒）广泛存在于海洋、淡水、土壤、大气乃至人体组织之中，其对生态系统和人体健康的潜在危害引发了国际社会的高度关注。然而，由于缺乏统一、规范的分析方法和标准体系，全球各实验室在微塑料采样、提取、鉴定和定量等环节的操作流程各异，导致研究数据可比性差、结果可靠性不足，严重制约了该领域的科学研究和监管决策。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2023年9月20日正式发布了ISO24187:2023《环境中存在的微塑料分析原理》。该标准作为全球首个微塑料分析领域的基础性国际标准，系统界定了微塑料分析的核心术语与定义，确立了采样、样品制备、分离提取、仪器鉴定及数据报告等关键环节的基本原则与技术框架，为后续一系列方法级标准的制定奠定了重要基石。本报告对该标准的立项背景、编制历程、核心技术内容、主要参与单位及未来发展趋势进行了系统梳理与深入分析。报告指出，ISO24187:2023的发布填补了国际微塑料分析标准体系的空白，对推动全球微塑料监测数据的标准化与可比化具有里程碑式的意义，也为我国构建自主微塑料标准体系提供了重要的参考与借鉴。关键词：微塑料；环境分析；国际标准；ISO24187；标准化；质量控制；污染监测Keywords:Microplastics;EnvironmentalAnalysis;InternationalStandards;ISO24187;Standardization;QualityControl;PollutionMonitoring一、引言1.1研究背景微塑料（Microplastics）的概念最早由Thompson等学者于2004年在《Science》杂志上正式提出，泛指粒径小于5mm的塑料碎片和颗粒。根据来源不同，微塑料可分为初生微塑料（如化妆品中的塑料微珠、工业原料颗粒）和次生微塑料（由大型塑料垃圾经物理破碎、光氧化降解等作用形成的碎片）两大类。近年来，微塑料污染已从海洋环境扩展至淡水系统、土壤环境、大气沉降乃至极地冰盖和深海沉积物，其无处不在的分布态势引发了科学界和公众的广泛担忧。研究表明，微塑料可通过食物链传递和生物富集进入人体，其对人体健康的潜在影响已成为环境与公共卫生领域的研究热点。然而，微塑料研究领域长期面临一个根本性困境——分析方法的不可比性。不同研究团队在样品采集工具、粒径筛分范围、消解试剂选择、密度分离溶液、鉴定仪器型号及数据呈现方式等方面存在显著差异，导致全球范围内发表的微塑料数据之间缺乏可对比性和可互操作性。这一问题严重制约了微塑料环境赋存状态评估、生态风险评价以及国际履约监测（如联合国环境规划署《塑料公约》谈判进程）的科学基础。1.2标准立项的必要性鉴于上述背景，制定统一的微塑料分析国际标准已成为全球环境科学界和标准化组织的紧迫任务。国际标准化组织ISO/TC61（塑料技术委员会）于2020年前后启动微塑料分析标准化议题的论证工作，经过多轮国际讨论与草案编制，最终于2023年正式发布ISO24187:2023。该标准的立项和发布，凝聚了全球数十个成员国专家的智慧和共识，其目的并非规定某一特定分析方法，而是为所有微塑料分析方法提供基本原则和通用框架，确保不同方法之间的可比性和数据质量的一致性。二、标准基本信息概述2.1标准信息ISO24187:2023《环境中存在的微塑料分析原理》由国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）下属的ISO/TC61塑料技术委员会（PlasticsTechnicalCommittee）归口管理，具体由ISO/TC61/SC14（环境方面分技术委员会）负责起草。该标准的国际标准分类号（ICS分类号）为13.020.40（污染、污染控制和保护）和83.080.01（塑料综合）。标准于2023年9月20日正式发布，现行有效。官方标准文件为英文版，以电子版加密PDF格式发行。2.2适用范围与定位ISO24187:2023适用于环境中（包括水环境、土壤、沉积物、大气及生物体等各类环境介质）微塑料分析的全过程，为以下关键环节提供原则性指导：样品采集方案设计、样品预处理与保存、微塑料的提取与分离、聚合物类型的仪器鉴定、颗粒数量与质量浓度的定量、质量控制与质量保证（QA/QC），以及数据报告与结果表达。需要特别指出的是，本标准的定位为纲领性文件（即所谓"方法论的方法论"），而非针对某一特定环境介质和特定粒径范围的操作性标准。该标准旨在为后续制定更具针对性的系列方法标准（如ISO即将发布的水中微塑料分析标准、土壤微塑料分析标准等）提供顶层框架和统一原则。三、标准主要内容解读3.1关键术语与定义的规范化ISO24187:2023对微塑料分析领域的核心术语进行了系统梳理和规范化定义，解决了长期以来该领域术语使用混乱的问题。标准明确界定了以下关键术语：-微塑料（Microplastic）：尺寸范围为1μm至1000μm（即1mm）的塑料颗粒、碎片或纤维。值得注意的是，虽然学术界普遍采用5mm作为微塑料的上限尺寸，但ISO24187:2023在其分析原则框架中聚焦于更严格的定义范围，同时承认在具体应用中可根据研究目标进行调整。-塑料（Plastic）：以有机聚合物为主要成分，可通过流动成型（如挤出、注塑等）或沉积成型（如3D打印等）方式加工成型的材料。-颗粒（Particle）：具有明确物理边界的微小固体物质。-纤维（Fibre）：长径比大于3的细长形颗粒。-样品（Sample）：从目标环境介质中采集的用于微塑料分析的具有代表性的材料。此外，标准还对"背景污染""空白样品""检出限""定量限""回收率"等关键质量控制术语进行了统一界定，为微塑料分析的质量保证提供了共同的沟通语言。3.2分析原理与基本原则框架ISO24187:2023确立了微塑料分析应遵循的若干基本原则，主要包括以下几个方面。3.2.1分析链条的系统性与完整性标准将微塑料分析视为一个完整的系统过程，从采样方案设计、现场采样、运输保存、实验室预处理、分离提取、仪器鉴定到数据处理的每一个环节都对最终结果的准确性具有关键影响。标准强调，必须对整个分析链条实施端到端的质量控制策略，任何一个环节的不规范操作均可能导致结果的偏差甚至失效。3.2.2方法适用性验证原则标准要求在使用任何微塑料分析方法之前，必须对方法的适用性进行验证。具体包括：对目标环境基质的适用性评估、粒径检出范围确认、聚合物类型识别能力验证、方法回收率测定以及重复性和再现性评价等。这一原则确保了不同实验室在采用同一方法时的数据可比性。3.2.3背景污染控制原则鉴于微塑料在空气、水、试剂和实验器材中的广泛存在，背景污染控制是微塑料分析中最为突出的挑战之一。标准明确要求实验室须建立背景污染管控方案，包括但不限于：使用微纤维过滤系统净化实验室空气、使用玻璃或金属器皿替代塑料器皿、穿纯棉实验服、设置空白样品平行监控全程污染水平等。3.2.4数据质量目标导向原则标准倡导"数据质量目标"（DataQualityObjectives,DQO）的理念，即在开展微塑料分析之前，研究者和监管者应根据预期用途明确数据质量要求（如目标检出限、可接受的回收率范围和测量不确定度等），并据此选择或开发适当的分析方法和质控方案。3.3关键分析环节的技术框架3.3.1采样ISO24187:2023针对不同环境介质（水、沉积物、土壤、生物体、大气等）的采样提出了原则性要求。对于水体采样，标准强调了采样体积与颗粒浓度的关系，指出采样量需根据预期微塑料丰度和粒径范围进行合理估算；对于沉积物和土壤样品，标准关注采样深度、采样重复性和样品代表性等问题；对于大气样品，标准则侧重于主动采样与被动沉降采样的适用性选择。此外，标准还涉及样品的现场保存与运输条件，建议使用玻璃或金属容器，避免塑料制品可能引入的污染。3.3.2样品制备与提取在样品制备阶段，标准阐述了消解（去除有机物）、密度分离（利用密度差异将微塑料从矿物质基质中分离）、过滤或筛分（按粒径分级）的基本原理和适用条件。标准明确指出，消解试剂的选择需兼顾有机物去除效率与对微塑料的潜在损伤，常见的消解方法包括芬顿试剂（Fenton'sreagent）氧化法、过氧化氢（H₂O₂）消解法、碱消解法和酶消解法等，每种方法均具有各自的优势和局限性，应根据样品基质和目标聚合物类型进行合理选择。3.3.3鉴定与定量在微塑料的鉴定与定量方面，标准归纳了两大类主流方法：一是基于光学显微镜的目视鉴别（如体视显微镜观察），适用于初步筛选和形态特征记录；二是基于分子振动光谱的化学鉴定，包括显微傅里叶变换红外光谱（Micro-FTIR）和显微拉曼光谱（Micro-Raman）等。标准特别强调了光谱法在聚合物类型确证中的关键作用，指出仅凭目视形态学特征无法准确确认颗粒的聚合物成分，存在较高的误判风险。近年来，随着自动化和机器学习技术的发展，结合自动图像识别与光谱匹配的高通量分析方法正在快速发展，标准对此类新技术的发展趋势给予了充分关注。3.3.4质量保证与质量控制（QA/QC）ISO24187:2023以较大篇幅阐述了微塑料分析中质量保证与质量控制的要求。具体包括：方法空白、程序空白、基质加标回收率、重复样品分析、标准参考物质的使用以及实验室间比对等。标准建议将回收率结果与样品分析结果一并报告，并鼓励实验室定期参加能力验证计划以验证其技术能力。3.3.5数据报告与表达针对数据报告环节，标准要求研究者应详细报告分析方法的关键参数，包括但不限于粒径下限、提取方法、鉴定技术、回收率和测量不确定度等，以确保研究结果的可重复性和可比较性。标准的这一要求有效改善了以往文献中因信息报告不足而难以进行数据整合与荟萃分析的困境。四、主要起草单位4.1国际标准化组织ISO/TC61/SC14简介ISO24187:2023由国际标准化组织ISO/TC61塑料技术委员会下属的SC14环境方面分技术委员会负责制定。TC61是ISO规模最大、最为活跃的技术委员会之一，其秘书处由日本工业标准调查会（JISC）承担。TC61/SC14专门负责塑料行业环境相关标准的研制工作，包括塑料的生物降解性能评价、塑料制品中受限物质的测定以及塑料垃圾的环境归趋评估等。参与微塑料分析标准制定的各国专家涵盖环境科学、分析化学、高分子材料、海洋生物学、生态毒理学等多个交叉学科领域。4.2主要贡献单位介绍在ISO24187:2023的制定过程中，多个国家的标准化机构和科研团队发挥了关键作用。其中，日本产业技术综合研究所（NationalInstituteofAdvancedIndustrialScienceandTechnology,AIST）的研究团队在微塑料分析标准化方面做出了突出贡献。AIST作为日本最大的公共研究机构之一，其在材料科学、环境计量和标准物质研发领域拥有深厚积累。该团队承担了微塑料标准起草工作组（ISO/TC61/SC14/WG4）的重要技术任务，主导了关于微塑料术语定义和鉴定方法框架的核心文本编制工作。此外，AIST还致力于微塑料标准参考物质的研发，为国际微塑料分析的质量控制提供了关键的计量学支撑。与此同时，德国联邦材料研究与测试研究所（BAM）和荷兰国家公共卫生与环境研究所（RIVM）等欧洲机构也在标准研制中发挥了重要作用。德国BAM在水体微塑料的光谱鉴定和自动化分析方法方面具有世界领先水平，其对标准中有关光谱鉴定和数据处理原则的条款贡献尤为突出。荷兰RIVM则在微塑料环境暴露评估和数据质量框架方面提供了重要的方法学支撑。我国也积极参与了该标准的制定工作，全国塑料标准化技术委员会（SAC/TC15）组织国内高校和科研院所代表中国参与了多轮国际研讨和投票，中国科学院的有关研究团队在标准制定过程中就微塑料采样方法与环境行为等方面提供了重要的技术输入。五、结论与展望5.1标准价值总结ISO24187:2023《环境中存在的微塑料分析原理》的发布是国际微塑料标准化进程中具有里程碑意义的事件。该标准首次以国际权威文件的形式，系统性地确立了微塑料分析中术语定义、采样原则、样品制备、分离提取、仪器鉴定、QA/QC以及数据报告的基本框架与通用准则。其核心价值体现在以下三个层面：其一，统一了全球微塑料研究的"共同语言"，大幅提升了不同研究成果之间的可比性和可整合性；其二，为各国建立微塑料监测网络和开展常态化监管提供了科学基准；其三，为后续制定针对特定环境介质（水体、沉积物、土壤、大气、生物体等）和特定粒径范围的细分化方法标准，以及微塑料生态风险评估相关标准奠定了制度基础。5.2后续标准发展展望从标准体系的演进路径来看，ISO24187:2023的发布仅是微塑料标准化万里长征的第一步。展望未来，以下几个方向将是微塑料标准化工作的重点：一是针对不同环境介质（特别是饮用水、海洋水体和土壤）的操作性方法标准将陆续出台，为环境监测和监管执法提供可直接实施的技术依据；二是随着热裂解-气相色谱-质谱（Pyrolysis-GC/MS）、热脱附-气相色谱-质谱（TD-GC/MS）等非光谱分析技术的不断发展，相关技术标准也将逐步纳入标准体系；三是微塑料标准参考物质的研制与认证将在未来数年内取得突破，从而为各实验室提供更为可靠的质量控制工具；四是纳米塑料（粒径小于1μm）分析方法的标准化也将提上议事日程，尽管这一领域在技术上仍面临重大挑战。5.3对中国微塑料标准化工作的启示对于我国而言，ISO24187:2023的发布既提供了重要的借鉴，也提出了积极参与国际标准制定的迫切要求。当前，我国已在水体、土壤和沉积物微塑料调查方面积累了大量基础数据和实践经验，但尚未建立起完整的微塑料分析标准体系。建议我国在充分吸收ISO24187:2023框架理念的基础上，结合国内微塑料污染特征和技术积累，加快制定适应国情的系列标准，并积极争取在国际标准化舞台上发挥更大作用，提升我国在微塑料标准化领域的话语权和影响力。同时，微塑料标准化工作也应与我国《新污染物治理行动方案》的落实紧密结合，为微塑料这一新型污染物的监测、评估和管控提供坚实的标准化技术支撑。参考文献[1]InternationalOrganizationforStandardization.ISO24187:2023Principlesfortheanalysisofmicroplasticspresentinthe