ISO 16094-22025 水质 水中微塑料的分析 第2部分包括饮用水在内的低悬浮固体含量水的振动光谱法标准立项发展报告

水质水中微塑料的分析第2部分：包括饮用水在内的低悬浮固体含量水的振动光谱法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Waterquality—Analysisofmicroplasticinwater—Part2:Vibrationalspectroscopymethodsforwaterswithlowcontentofsuspendedsolidsincludingdrinkingwater摘要随着全球塑料污染问题日益严峻，微塑料作为新型环境污染物已引起国际社会广泛关注。饮用水作为人体直接暴露于微塑料的重要途径，其检测方法的标准化需求尤为迫切。本报告围绕国际标准化组织（ISO）于2025年9月24日正式发布的ISO16094-2:2025《水质水中微塑料的分析第2部分：包括饮用水在内的低悬浮固体含量水的振动光谱法》标准展开系统论述。该标准归属于ISO/TC147"水质"技术委员会框架下的微塑料分析标准体系，是继ISO16094-1:2024（光学显微法）之后发布的第二部分标准，填补了饮用水等低悬浮固体水体中微塑料振动光谱法检测的国际标准空白。报告全面梳理了该标准的研制背景、技术路线、核心内容与应用价值，重点剖析了其采用的显微傅里叶变换红外光谱（μ-FTIR）和显微拉曼光谱（μ-Raman）两种振动光谱方法的技术原理、适用条件及质量控制要求，并深入介绍了主要参与单位在标准研制过程中的技术贡献。该标准的发布实施将有力推动全球饮用水微塑料监测工作的规范化进程，为各国饮用水安全保障和微塑料风险评估提供统一的技术依据。关键词：微塑料；水质分析；振动光谱法；饮用水中图分类号：X832；文献标志码：AKeywords:microplastic;waterqualityanalysis;vibrationalspectroscopy;drinkingwater;ISO16094-2;standardization1引言1.1研究背景微塑料通常指粒径小于5mm的塑料碎片和颗粒，按其来源可分为初生微塑料（直接以微小尺寸生产，如个人护理品中的塑料微珠）和次生微塑料（由大型塑料废弃物经物理、化学和生物作用降解而成）。自2004年Thompson等人首次提出"微塑料"概念以来，微塑料污染已从海洋环境逐步扩展到淡水、土壤、大气乃至人体组织，成为全球性环境科学前沿问题。然而，微塑料检测面临基质复杂、粒径跨度大、聚合物种类繁多、环境背景污染难以消除等挑战，不同研究机构采用的采样、前处理和分析方法各异，导致数据可比性差、结果争议大。在此背景下，制定统一的国际标准成为国际社会的共同呼声。1.2标准研制必要性与紧迫性在ISO16094-2:2025发布之前，微塑料检测领域存在以下突出问题：第一，方法不统一导致数据不可比。全球范围内，不同实验室采用目视法、显微镜法、光谱法、热分析法等不同技术路线，检测下限和识别精度差异悬殊，各研究团队发布的数据之间缺乏可比性，严重制约了微塑料环境赋存规律和健康风险的科学评估。第二，饮用水中微塑料检测的特殊需求未获满足。饮用水基质悬浮固体含量低、微塑料浓度通常处于痕量水平（每升数至数十个颗粒），且样品中天然有机物的干扰特征与污水、地表水等复杂基质显著不同，亟需针对性标准化方案。已有的ISO24187:2023《水质水中微塑料分析的原则和要求》虽提供了通用框架，但缺乏具体方法层面的技术规范。第三，技术发展与标准供给之间的时间差。振动光谱技术（尤其是显微红外和显微拉曼光谱）在微塑料识别方面已经证明具有卓越的准确性和可靠性，但缺乏国际公认的标准方法文件对其进行规范化，导致监管机构、供水企业和研究机构在实际应用中面临方法选择和结果判定的困境。在此背景下，ISO/TC147于2019年前后启动了微塑料分析方法标准系列研制计划，其中ISO16094系列标准定位于针对不同水基质的具体检测方法标准，ISO16094-1:2024（光学显微法）和ISO16094-2:2025（振动光谱法）构成该系列的核心技术标准。本标准的发布填补了饮用水微塑料检测国际标准的空白，回应了全球饮用水安全管理对标准化方法的迫切需求。2标准概述2.1标准基本信息ISO16094-2:2025《水质水中微塑料的分析第2部分：包括饮用水在内的低悬浮固体含量水的振动光谱法》由国际标准化组织（ISO）于2025年9月24日正式发布，标准状态为现行有效。该标准的国际标准分类号（ICS）归属于13.060.45（水检验综合），由ISO/TC147（水质技术委员会）/SC2（物理、化学和生物化学检测方法分技术委员会）负责归口管理。2.2标准定位本标准的定位可以从三个维度加以把握：系列维度：ISO16094系列标准是ISO针对微塑料检测制定的专用方法标准系列，采用"总则+方法分则"的结构模式。其中ISO16094-1规定了光学显微法的应用要求，适用于一般水样的快速筛查；本标准（第2部分）规定了振动光谱法（包括显微红外光谱法和显微拉曼光谱法）的应用要求，适用于包括饮用水在内的低悬浮固体含量水体中微塑料的定性与定量分析。两者相互补充，分别服务于不同的应用需求场景。框架维度：本标准的制定以ISO24187:2023《水质水中微塑料分析的原则和要求》确立的通用原则为顶层指导，在采样方案设计、质量保证与控制、数据报告等方面与ISO24187保持一致，同时针对低悬浮固体水体基质特征和振动光谱法技术特征进行了细化和深化，构成了微塑料检测国际标准体系中的方法层标准。应用维度：标准界定的适用对象为悬浮固体含量低的各类水体，主要包括饮用水（含瓶装水、桶装水、管网末梢水）、水源水（如水库、湖泊等低浊度地表水）、地下水以及经过适当处理的出水等。对于悬浮固体含量较高的水样（如污水、高浊度地表水），标准建议参照后续发布的其他部分或结合适当的前处理步骤进行调整。2.3标准主要技术内容ISO16094-2:2025围绕振动光谱法检测低悬浮固体含量水中微塑料的全流程，构建了系统完整的技术规范体系，核心内容包括以下几个方面：采样与样品保存：标准规定了采样容器的材质要求（推荐使用玻璃或不锈钢容器，避免塑料容器的背景污染）、采样体积（根据预期微塑料浓度和分析方法确定，一般不少于1L）、样品保存条件（4℃冷藏、避光保存、最长保存时限）以及运输过程中的防污染措施。样品前处理：针对低悬浮固体含量水的基质特征，标准提出了简化的样品前处理流程，主要包括过滤富集、有机质消解（如采用过氧化氢或芬顿试剂消解天然有机质）、密度分离（如采用碘化钠或氯化锌溶液进行密度分离以去除矿物颗粒）、以及最终的滤膜制备等步骤。标准特别强调了降低前处理过程中微塑料损失和污染的具体操作要求。仪器分析条件：标准分别规定了μ-FTIR和μ-Raman两种振动光谱方法的技术要求。对于μ-FTIR，规定了测量模式（透射或反射模式）、光谱范围（一般覆盖4000cm⁻¹-650cm⁻¹）、光谱分辨率（不低于8cm⁻¹）、扫面次数等参数要求；对于μ-Raman，规定了激发波长（推荐532nm或785nm）、激光功率、光谱采集时间、空间分辨率等关键参数的设定原则。标准还规定了滤膜材质选择（如聚碳酸酯滤膜配合μ-Raman分析，或镀金聚碳酸酯滤膜配合μ-FTIR反射模式分析等）以避免滤膜本底干扰。微塑料颗粒的识别与定量：标准规定了基于振动光谱特征峰进行聚合物类型鉴定的技术要求，包括光谱与参考谱库的匹配算法（如相关系数法）、匹配阈值（通常要求相关系数不低于0.7）、粒径测量方法以及颗粒计数和質量浓度计算的方法。标准规定了结果表达方式，要求以"颗粒数/L"和/或"μg/L"表示微塑料含量，并按粒径分级和聚合物类型分别报告，同时明确规定了结果报告的最低信息要求。质量保证与质量控制（QA/QC）：标准单列一章系统规定了分析全过程的质量控制要求，包括空白试验（方法空白和试剂空白）、加标回收试验（回收率应在70%-120%范围内）、平行样分析（相对标准偏差应满足规定要求）、参考物质的使用以及实验室间比对等内容。标准还针对微塑料检测中常见的交叉污染风险（如服装纤维脱落、空气中塑料粉尘沉降等）专门规定了预防措施。数据报告：标准规定了检测报告应包含的技术信息，包括采样信息（时间、地点、方法）、分析条件（仪器型号、测量参数）、质量保证数据（空白值、回收率等）、检测结果（按粒径分级和聚合物类型的颗粒数浓度和质量浓度）以及方法局限性说明等要素。3标准关键技术分析3.1振动光谱法在微塑料检测中的技术优势振动光谱技术（包括红外光谱和拉曼光谱）基于分子中化学键的振动跃迁原理，能够获得物质分子结构的"指纹"信息，是聚合物材料鉴定的"金标准"方法。在微塑料分析领域，振动光谱法具有以下显著技术优势：高识别准确性：能够将微塑料颗粒准确地鉴定到具体聚合物类型（如聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、聚氯乙烯PVC、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET等），有效排除天然颗粒（如纤维素、几丁质、矿物颗粒等）的干扰，从本质上克服了目视法和光学显微法仅凭形貌判断的固有缺陷。无损分析特性：振动光谱法通常不破坏样品，分析后的滤膜可长期保存，为后续复核和附加分析（如热裂解分析）保留了样品资源。单颗粒分析能力：显微振动光谱技术将光学显微镜与光谱仪联用，可在微米尺度上对单个颗粒进行逐一鉴定，满足微塑料检测对粒径下限（通常要求≥10μm或≥20μm，取决于标准和仪器配置）的分析需求。定性与定量兼备：在定性鉴定聚合物类型的同时，可以结合颗粒计数和粒径测量实现定量分析，并能通过适当的校正模型估算质量浓度。3.2μ-FTIR与μ-Raman方法的技术比较与选用标准同时纳入μ-FTIR和μ-Raman两种方法，充分考虑了两种技术的互补性和不同应用场景下的适用性：|技术特征|μ-FTIR|μ-Raman||---------|--------|---------||光谱信息|基频振动（偶极矩变化）|极化率变化||空间分辨率|约10-20μm（受衍射极限限制）|可达亚微米级||水干扰|水吸收强，湿样分析受限|水信号弱，适合含水样品||荧光干扰|基本无荧光干扰|部分样品有荧光干扰||测量速度|单点测量较慢（FPA焦平面阵列可加速）|单点测量快，大面积扫描慢||样品制备|需考虑滤膜红外吸收干扰|滤膜选择相对灵活|3.3标准实验方法验证本标准在制定过程中组织了国际协同实验室间比对（interlaboratorycomparison）研究，本研究吸引了来自欧洲、北美和亚太地区的20余个实验室参加。验证结果表明：对于加标饮用水样品中粒径为50-300μm的PE、PP、PS、PET等常见聚合物微塑料颗粒，各实验室采用μ-FTIR方法的平均识别准确率可达90%以上，采用μ-Raman方法在785nm激发波长条件下对常见聚合物的识别准确率相似，但部分深色（如黑色、深蓝色）颗粒因激光吸收导致信号降低时需要适当增加激光功率或积分时间。加标回收实验显示，经标准方法全流程分析后，饮用水样品中微塑料的回收率通常在85%-110%之间，相对标准偏差（RSD）控制在15%以内，表明方法具有较好的准确度和精密度，满足痕量分析的要求。4标准编制过程与国内转化工作4.1国际标准研制历程ISO16094-2的研制工作可追溯至2021年底。ISO/TC147依据其战略计划中微塑料检测标准化路线图，在完成ISO/TR21960:2020技术报告（该技术报告系统总结了微塑料分析技术现状并识别了标准化差距）的基础上，正式启动ISO16094系列标准制定计划。研制过程历经工作组草案（WD）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）等阶段，各阶段均经过成员国投票和技术审查，全部程序于2025年9月顺利完成。研制过程中，来自全球30余个国家的专家参加了工作组会议和技术讨论，充分反映了不同区域在饮用水微塑料检测方面的实践经验和技术观点。4.2主要参与单位：北京市生态环境保护科学研究院在ISO16094-2:2025的研制过程中，中国专家深度参与了多项核心技术内容的讨论与验证工作。其中，北京市生态环境保护科学研究院（BeijingMunicipalResearchInstituteofEco-EnvironmentalProtection，简称BRIEEP）作为国内环境监测与科研领域的重要力量，在标准研制中发挥了积极作用。北京市生态环境保护科学研究院成立于1957年，是北京市属综合性环境科学研究机构，长期从事水环境监测技术、环境标准研制和环境风险评估等领域的研究工作。该院建有国家环境保护城市土壤污染控制与修复工程技术中心、北京市环境监测技术重点实验室等创新平台，具备完善的实验条件和雄厚的技术力量。在环境微塑料研究方面，该院自2018年起即启动了水中微塑料检测方法的研究工作，先后承担多项省部级科研项目，在饮用水中微塑料的采样方法、前处理技术优化及振动光谱识别等方面积累了丰富的实验数据和实践经验。在本标准研制期间，该院研究人员作为中国专家组成员参加了ISO/TC147/SC2/WG16（微塑料分析工作组）的多次国际会议和技术研讨，结合我国饮用水水质特征和监管需求，针对标准中样品前处理流程简化、方法空白质量控制指标设置、谱库匹配判定阈值等技术细节提出了建设性修改意见和实验验证数据。该院还在国内积极推动标准方法的验证与应用，组织相关实验室参加国际比对试验，为标准的适用性和可操作性提供了中国数据的支撑。上述工作对标准的最终形成和完善发挥了积极作用，也为该标准在我国的后续转化实施奠定了坚实基础。4.3标准在我国的转化与应用展望按照我国标准化法的有关规定，ISO16094-2:2025发布后，全国环境监测方法标准化技术委员会将积极推动该标准转化为我国国家标准（采用IDT等同采用方式），以尽快实现国际标准向国内标准的转化实施。转化过程中，将结合我国饮用水监测的实际需求，对标准中的方法适用性、质量控制指标和结果报告格式等进行必要的补充说明和验证，编制配套的技术指导文件，为全国各级饮用水监测机构、供水企业和科研单位提供可操作的技术依据。本标准的发布实施对我国具有重要的现实意义。当前，我国已将新污染物治理纳入生态环境保护重点工作，微塑料作为典型新污染物之一受到高度关注。统一、规范的检测方法标准是开展微塑料污染调查、风险评估和治理成效评估的基础。该标准的应用将支撑我国饮用水水源地和供水系统中微塑料污染状况的系统调查，为完善饮用水水质标准体系和制定微塑料管控措施提供科学依据。5结论与展望ISO16094-2:2025的发布是国际微塑料检测标准化进程中具有里程碑意义的事件。作为首个专门针对饮用水等低悬浮固体含量水体中微塑料振动光谱法检测的国际标准，该标准在以下方面作出了重要贡献：在技术层面，标准系统规范了μ-FTIR和μ-Raman两种振动光谱方法在微塑料检测中的全流程技术要求，在方法适用性、操作规范性和质量控制等方面形成了可操作、可验证的技术方案，为全球实验室提供了统一的方法遵循，有效解决了以往因方法不统一而导