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生产和应用，微塑料（粒径小于5mm的塑料颗粒与纤维）作为一类新兴环境污染物，已在水体、土壤、大气、沉积物乃至生物体内被普遍检出，其生态风险与人体健康效应日益引起国际社会的高度关注。然而，由于缺乏统一的分析方法和质量控制标准，不同研究机构获取的微塑料监测数据在可比性和可靠性方面存在显著差异，严重制约了环境风险评估与管理决策的科学性。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》。该标准作为微塑料分析领域首项国际标准，系统确立了微塑料分析的基本原则、方法框架和质量控制要求，填补了该领域的国际标准空白。本报告从标准立项背景、技术内容框架、修订单位介绍以及未来发展方向四个维度出发，全面梳理了该标准的核心要点与行业应用价值，以期为我国微塑料监测技术标准化和生态环境管理提供参考与借鉴。关键词：微塑料；环境监测；分析原理；国际标准；质量控制；标准化Keywords:Microplastics;EnvironmentalMonitoring;AnalysisPrinciples;InternationalStandards;QualityControl;Standardization1引言1.1研究背景微塑料通常指粒径小于5mm的塑料碎片、颗粒、纤维或薄膜。根据来源不同，微塑料可分为初级微塑料（如牙膏、洗面奶中添加的塑料微珠，以及工业原料颗粒）和次级微塑料（由大型塑料垃圾经物理、化学和生物作用破碎而成）。近年来，微塑料污染已从海洋环境扩展至淡水系统、土壤、大气沉降物、极地冰川乃至人体血液和组织器官中，成为全球环境科学研究的焦点议题之一。2019年，世界卫生组织（WHO）发布《饮用水中的微塑料》报告，呼吁对微塑料健康影响开展进一步评估。2021年，联合国环境规划署（UNEP）将塑料污染治理列为全球环境治理优先事项，并启动《全球塑料公约》谈判进程。2022年，第五届联合国环境大会通过决议，旨在到2024年达成一项具有法律约束力的国际塑料污染治理协定。在此背景下，建立统一的微塑料分析标准已成为全球环境监测与管理的迫切需求。1.2标准立项必要性尽管过去十余年间全球微塑料研究论文数量呈指数级增长，但各研究团队在样品采集、前处理、仪器分析和数据报告等环节采用的方法各不相同，导致研究结果之间缺乏可比性，难以进行数据整合与趋势分析。具体而言，该领域面临以下突出问题：-采样方法不统一：不同研究采用的采样网孔径、采样深度、采样体积差异较大，直接影响微塑料浓度估算结果；-前处理流程差异大：消解方法（酸消解、碱消解、酶消解、氧化消解等）和密度分离介质（NaCl、NaI、ZnCl₂等）的选择缺乏统一规范，可能造成微塑料的降解或损失；-仪器分析标准缺失：显微镜目检法、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、拉曼光谱、热裂解-气相色谱-质谱联用（Py-GC-MS）等方法各有优劣，但缺乏方法适用性判定和验证标准；-质量保证/质量控制（QA/QC）不足：多数研究未充分执行空白实验、加标回收率测试、方法检出限评估等质量控制措施，导致数据可靠性存疑。上述问题的存在，使得建立一项系统规定微塑料分析基本原则的国际标准成为环境科学界和管理部门的共同呼声。2标准概述2.1标准基本信息ISO24187:2023《环境中存在的微塑料分析原理》由国际标准化组织于2023年9月20日正式发布，标准状态为现行。该标准的分类号为塑料综合，技术归口单位为ISO/TC61（塑料技术委员会）下属的SC14（环境aspects分技术委员会）。标准语言为英语，以电子版加密PDF格式发行，售价为1092.0元人民币。2.2标准定位ISO24187:2023是微塑料分析领域的首项国际标准，属于方法框架类标准。其定位并非规定某一特定的分析技术或操作步骤，而是为各类微塑料分析方法提供统一的原则框架和通用要求，涵盖从采样到数据报告的整个分析链条。该标准是后续制定各环境介质（水、土壤、沉积物、大气、生物体等）微塑料具体分析方法标准的"母标准"和纲领性文件。2.3编制背景ISO24187:2023的编制工作启动于2019年，由ISO/TC61/SC14工作组（WG4——微塑料）具体承担。来自德国、日本、中国、法国、荷兰、韩国、美国等国家的专家参与了标准起草与讨论。该标准的编制参考了欧盟海洋战略框架指令（MSFD）技术工作组发布的相关技术报告、美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的海洋微塑料监测方法指南，以及全球微塑料研究领域大量的学术文献与方法验证成果。3标准技术内容框架3.1标准适用范围ISO24187:2023适用于环境中各类微塑料的分析，涵盖不同环境介质（水、沉积物、土壤、大气、生物体等）中微塑料的采样、样品制备、分离、定性和定量分析，以及数据报告与质量控制。标准中微塑料的粒径范围定义为1μm至1000μm（即可见的较大微塑料至亚微米级颗粒），同时也对小于1μm的塑料颗粒（纳米塑料）分析给出了原则性指导。3.2术语与定义标准统一界定了微塑料分析领域的核心术语，包括：-微塑料：任何粒径小于5mm的塑料固体颗粒或颗粒聚集体；-采样：从环境介质中获取具有代表性的样品的过程；-空白值：在不含目标分析物的情况下，按全流程操作所测得的表现响应值；-方法检出限：在给定置信水平下，方法能够可靠检出的最低分析物浓度或含量；-回收率：加标样品中目标分析物的实测值与加入量的比值。术语的标准化为不同实验室间的数据比较提供了共同语言基础。3.3分析原则与框架标准的核心内容是确立微塑料分析的基本原则和方法学框架。具体包括以下几个方面：3.3.1采样原则标准强调采样方案的科学设计，要求明确采样目标、采样介质、空间和时间分辨率，并充分考虑环境异质性。采样器具和容器应以玻璃、金属或聚四氟乙烯（PTFE）等非塑料材料制成，以避免样品污染。同时，标准要求对采样过程进行详细记录，包括采样位置坐标、环境条件、采样量等信息。3.3.2污染控制原则由于微塑料广泛存在于实验室空气、水、试剂和器具表面，防止样品在采集、运输和分析过程中受到外源性微塑料污染是确保数据准确性的关键。标准明确要求实验室建立污染控制方案，包括：实验室空气颗粒物监测、试剂和器皿的空白检验、操作人员着装要求（建议穿着棉质实验服）、样品容器的密封保存等。同时，要求设置全程流程空白（proceduralblank），以量化各环节引入的污染水平。3.3.3样品前处理原则标准规定样品前处理的目标是在不改变微塑料物理化学性质的前提下，从环境基质中分离提取微塑料。前处理过程通常包括：消解去除有机质（推荐使用H₂O₂、芬顿试剂或酶消解），密度分离（利用高密度盐溶液使微塑料浮选），以及过滤或筛分。标准特别强调，前处理条件的选择应避免造成微塑料的降解、形变或质量损失，需对关键步骤进行方法验证和回收率测试。3.3.4仪器分析与鉴定原则标准对微塑料的鉴定和定量分析方法提出了原则性要求。分析方法分为两大类：-谱学方法：包括显微傅里叶变换红外光谱（μ-FTIR）、显微拉曼光谱（μ-Raman）等，具有较高的化学鉴定精度，可提供聚合物的分子结构信息；-热分析方法：包括热裂解-气相色谱-质谱联用（Py-GC-MS）、热脱附-气相色谱-质谱联用（TD-GC-MS）等，通过聚合物的热分解产物特征进行定性和定量分析。标准要求分析方法的选用应充分考虑研究目标、样品特性和方法检出限，并建议优先采用谱学方法进行单颗粒鉴定。对于光谱分析，标准提出了谱图质量评估、聚合物数据库匹配及人工复核的基本要求。3.3.5数据报告与QA/QC要求标准设专章对质量保证与质量控制（QA/QC）提出明确要求，包括：-方法空白值的测定与扣除；-加标回收率试验的设计与执行（建议回收率范围在70%～130%之间）；-方法检出限和定量限的确定；-标准物质的选用（如聚合物微球标准品）；-实验室间比对和能力验证的开展；-数据报告中需明确列出采样方法、前处理流程、分析仪器条件、QA/QC结果等完整信息，确保数据可追溯。3.4标准附录标准的附录部分提供了微塑料分析数据报告模板、方法验证指南和典型分析流程示意等内容，为使用者提供了操作层面的具体指引。4标准修订组织与企事业单位4.1ISO/TC61/SC14简介ISO24187:2023由国际标准化组织塑料技术委员会（ISO/TC61）下属的SC14分技术委员会负责制定。ISO/TC61成立于1948年，是ISO下设的规模最大的技术委员会之一，负责塑料及其制品领域的标准化工作。SC14专注于塑料环境aspects相关的标准制定，涵盖塑料在环境中的降解、塑料废弃物的回收利用、微塑料分析等方向。4.2主要参与单位——德国联邦材料研究与测试研究所在ISO24187:2023的制定过程中，德国联邦材料研究与测试研究所发挥了关键的牵头和协调作用。该研究所（BundesanstaltfürMaterialforschungund-prüfung，简称BAM）是德国联邦经济和气候保护部下属的国家级材料科学科研机构，成立于1871年，总部位于柏林，现有员工约1600人，是德国最大的材料科学与工程技术研究机构之一。BAM在微塑料分析领域具有深厚的研究积累。其下设的"塑料的环境行为"研究部门长期开展微塑料的环境归趋、降解机理、分析方法的开发与验证工作，建有配备μ-FTIR、μ-Raman、Py-GC-MS等先进设备的世界一流微塑料分析实验室。BAM还组织开展了多项微塑料分析国际实验室间比对研究（interlaboratorycomparisonstudies），为ISO24187:2023中QA/QC条款的制定提供了直接的实验数据支撑。5标准实施意义与前景展望5.1对全球微塑料研究的规范引领ISO24187:2023的发布标志着微塑料分析从"各自为政"走向"有章可循"的新阶段。该标准为全球科研机构、环保部门和监测实验室提供了统一的方法学框架，有助于提升微塑料监测数据的可比性和可靠性，为全球微塑料污染时空分布评估和长期趋势监测奠定基础。5.2对环境管理与政策制定的支撑统一的微塑料分析标准能够为环境立法和政策的制定提供坚实的科学依据。当前，各国正在积极推动微塑料管控法规的制定。例如，欧盟正在修订《饮用水指令》和《环境质量standards指令》，拟将微塑料纳入常规监测指标；我国生态环境部也于2022年启动了重点区域微塑料监测试点工作。ISO24187:2023为上述管控措施提供了标准化的分析方法支撑，促使政策制定建立在数据可比的基础之上。5.3对相关产业和检测市场的推动微塑料分析标准的发布也为检测仪器、标准物质、样品前处理耗材等配套产业带来发展机遇。同时，随着微塑料监测逐步纳入环境常规监测体系，第三方检测机构的环境微塑料分析服务需求也将显著增长。标准的实施将规范检测市场行为，保障检测服务质量。5.4未来发展趋势展望未来，微塑料分析标准化将朝以下方向深入发展：-介质专属标准的制定：在ISO24187:2023框架下，制定针对饮用水、海水、土壤、沉积物、大气、生物组织等不同环境介质的微塑料分析具体方法标准；-纳米塑料分析方法标准化：粒径小于1μm的纳米塑料分析在采样、分离和鉴定方面更具挑战性，需要开发更高灵敏度的分析方法并逐步标准化；-自动化与智能化技术融合：基于机器学习的人工智能辅助微塑料识别技术正在快速发展，未来有望纳入标准体系，提高分析效率和准确性；-标准物质的建立健全：开发更多类型和粒径规格的微塑料标准物质，为实验室质量控制和能力验证提供物质基础；-我国参与国际标准制定的深化：我国在微塑料监测领域的研究力量不断增强，应积极参与后续ISO标准的制定工作，推动中国方案和中国数据融入国际标准体系。6结论ISO24187:2023《环境中存在的微塑料分析原理》作为微塑料分析领域的首项国际标准，系统确立了包含采样、污染控制、样品前处理、仪器分析和QA/QC在内的全流程分析原则框架，填补了该领域的国际标准空白。该标准凝聚了ISO/TC61/SC14各国专家的智慧与共识，其发布实施对于提升全球微塑料监测数据的可比性和可靠性、支撑环境管理和政策制定、推动检测技术和产业发展具有深远意义。我国应以该标准为蓝本，加快建立适应国情的微塑料监测标准体系，积极参与国际标准化合作，在全球微塑料污染治理中贡献中国智慧与中国方案，切实保障生态环境安全和人民群众健康。参考文献[1]ISO24187:2023,Principlesfortheanalysisofmicroplasticspresentintheenvironment.InternationalOrganizationforStandardization,2023.[2]世界卫生组织.饮用水中的微塑料[R].日内瓦:WHO,2019.[3]联合国环境规划署.塑料污染治理国际协定谈判决议[R].内罗毕:UNEP,2022.[4]生态环境部.重点区域微塑料监测试点工作方案[R].北京:生态环境部,2022.[5]MSFDTechnicalSubgrouponMarineLitter.GuidanceonMonitoringofMarineLitterinEuropeanSeas[R].Luxembourg:PublicationsOfficeoftheEU,2013.[6]MasuraJ,BakerJ,Fo