ISO 241872023 環境中存在的微塑料分析原理標準立項發展報告

環境中存在的微塑料分析原理標準立項發展報告StandardizationDevelopmentReport:PrinciplesfortheAnalysisofMicroplasticsPresentintheEnvironment摘要隨著塑料制品在全球范圍內的廣泛使用與不當處置，微塑料污染已成為繼氣候變化、海洋酸化之后的又一重大全球性環境問題。微塑料（粒徑小于5mm的塑料顆粒）廣泛存在于海洋、淡水、土壤、大氣乃至人體組織之中，其對生態系統和人體健康的潛在危害引發了國際社會的高度關注。然而，由于缺乏統一、規范的分析方法和標準體系，全球各實驗室在微塑料采樣、提取、鑒定和定量等環節的操作流程各異，導致研究數據可比性差、結果可靠性不足，嚴重制約了該領域的科學研究和監管決策。在此背景下，國際標準化組織（ISO）于2023年9月20日正式發布了ISO24187:2023《環境中存在的微塑料分析原理》。該標準作為全球首個微塑料分析領域的基礎性國際標準，系統界定了微塑料分析的核心術語與定義，確立了采樣、樣品制備、分離提取、儀器鑒定及數據報告等關鍵環節的基本原則與技術框架，為后續一系列方法級標準的制定奠定了重要基石。本報告對該標準的立項背景、編制歷程、核心技術內容、主要參與單位及未來發展趨勢進行了系統梳理與深入分析。報告指出，ISO24187:2023的發布填補了國際微塑料分析標準體系的空白，對推動全球微塑料監測數據的標準化與可比化具有里程碑式的意義，也為我國構建自主微塑料標準體系提供了重要的參考與借鑒。關鍵詞：微塑料；環境分析；國際標準；ISO24187；標準化；質量控制；污染監測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等學者于2004年在《Science》雜志上正式提出，泛指粒徑小于5mm的塑料碎片和顆粒。根據來源不同，微塑料可分為初生微塑料（如化妝品中的塑料微珠、工業原料顆粒）和次生微塑料（由大型塑料垃圾經物理破碎、光氧化降解等作用形成的碎片）兩大類。近年來，微塑料污染已從海洋環境擴展至淡水系統、土壤環境、大氣沉降乃至極地冰蓋和深海沉積物，其無處不在的分布態勢引發了科學界和公眾的廣泛擔憂。研究表明，微塑料可通過食物鏈傳遞和生物富集進入人體，其對人體健康的潛在影響已成為環境與公共衛生領域的研究熱點。然而，微塑料研究領域長期面臨一個根本性困境——分析方法的不可比性。不同研究團隊在樣品采集工具、粒徑篩分范圍、消解試劑選擇、密度分離溶液、鑒定儀器型號及數據呈現方式等方面存在顯著差異，導致全球范圍內發表的微塑料數據之間缺乏可對比性和可互操作性。這一問題嚴重制約了微塑料環境賦存狀態評估、生態風險評價以及國際履約監測（如聯合國環境規劃署《塑料公約》談判進程）的科學基礎。1.2標準立項的必要性鑒于上述背景，制定統一的微塑料分析國際標準已成為全球環境科學界和標準化組織的緊迫任務。國際標準化組織ISO/TC61（塑料技術委員會）于2020年前后啟動微塑料分析標準化議題的論證工作，經過多輪國際討論與草案編制，最終于2023年正式發布ISO24187:2023。該標準的立項和發布，凝聚了全球數十個成員國專家的智慧和共識，其目的并非規定某一特定分析方法，而是為所有微塑料分析方法提供基本原則和通用框架，確保不同方法之間的可比性和數據質量的一致性。二、標準基本信息概述2.1標準信息ISO24187:2023《環境中存在的微塑料分析原理》由國際標準化組織（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）下屬的ISO/TC61塑料技術委員會（PlasticsTechnicalCommittee）歸口管理，具體由ISO/TC61/SC14（環境方面分技術委員會）負責起草。該標準的國際標準分類號（ICS分類號）為13.020.40（污染、污染控制和保護）和83.080.01（塑料綜合）。標準于2023年9月20日正式發布，現行有效。官方標準文件為英文版，以電子版加密PDF格式發行。2.2適用范圍與定位ISO24187:2023適用于環境中（包括水環境、土壤、沉積物、大氣及生物體等各類環境介質）微塑料分析的全過程，為以下關鍵環節提供原則性指導：樣品采集方案設計、樣品預處理與保存、微塑料的提取與分離、聚合物類型的儀器鑒定、顆粒數量與質量濃度的定量、質量控制與質量保證（QA/QC），以及數據報告與結果表達。需要特別指出的是，本標準的定位為綱領性文件（即所謂"方法論的方法論"），而非針對某一特定環境介質和特定粒徑范圍的操作性標準。該標準旨在為后續制定更具針對性的系列方法標準（如ISO即將發布的水中微塑料分析標準、土壤微塑料分析標準等）提供頂層框架和統一原則。三、標準主要內容解讀3.1關鍵術語與定義的規范化ISO24187:2023對微塑料分析領域的核心術語進行了系統梳理和規范化定義，解決了長期以來該領域術語使用混亂的問題。標準明確界定了以下關鍵術語：-微塑料（Microplastic）：尺寸范圍為1μm至1000μm（即1mm）的塑料顆粒、碎片或纖維。值得注意的是，雖然學術界普遍采用5mm作為微塑料的上限尺寸，但ISO24187:2023在其分析原則框架中聚焦于更嚴格的定義范圍，同時承認在具體應用中可根據研究目標進行調整。-塑料（Plastic）：以有機聚合物為主要成分，可通過流動成型（如擠出、注塑等）或沉積成型（如3D打印等）方式加工成型的材料。-顆粒（Particle）：具有明確物理邊界的微小固體物質。-纖維（Fibre）：長徑比大于3的細長形顆粒。-樣品（Sample）：從目標環境介質中采集的用于微塑料分析的具有代表性的材料。此外，標準還對"背景污染""空白樣品""檢出限""定量限""回收率"等關鍵質量控制術語進行了統一界定，為微塑料分析的質量保證提供了共同的溝通語言。3.2分析原理與基本原則框架ISO24187:2023確立了微塑料分析應遵循的若干基本原則，主要包括以下幾個方面。3.2.1分析鏈條的系統性與完整性標準將微塑料分析視為一個完整的系統過程，從采樣方案設計、現場采樣、運輸保存、實驗室預處理、分離提取、儀器鑒定到數據處理的每一個環節都對最終結果的準確性具有關鍵影響。標準強調，必須對整個分析鏈條實施端到端的質量控制策略，任何一個環節的不規范操作均可能導致結果的偏差甚至失效。3.2.2方法適用性驗證原則標準要求在使用任何微塑料分析方法之前，必須對方法的適用性進行驗證。具體包括：對目標環境基質的適用性評估、粒徑檢出范圍確認、聚合物類型識別能力驗證、方法回收率測定以及重復性和再現性評價等。這一原則確保了不同實驗室在采用同一方法時的數據可比性。3.2.3背景污染控制原則鑒于微塑料在空氣、水、試劑和實驗器材中的廣泛存在，背景污染控制是微塑料分析中最為突出的挑戰之一。標準明確要求實驗室須建立背景污染管控方案，包括但不限于：使用微纖維過濾系統凈化實驗室空氣、使用玻璃或金屬器皿替代塑料器皿、穿純棉實驗服、設置空白樣品平行監控全程污染水平等。3.2.4數據質量目標導向原則標準倡導"數據質量目標"（DataQualityObjectives,DQO）的理念，即在開展微塑料分析之前，研究者和監管者應根據預期用途明確數據質量要求（如目標檢出限、可接受的回收率范圍和測量不確定度等），并據此選擇或開發適當的分析方法和質控方案。3.3關鍵分析環節的技術框架3.3.1采樣ISO24187:2023針對不同環境介質（水、沉積物、土壤、生物體、大氣等）的采樣提出了原則性要求。對于水體采樣，標準強調了采樣體積與顆粒濃度的關系，指出采樣量需根據預期微塑料豐度和粒徑范圍進行合理估算；對于沉積物和土壤樣品，標準關注采樣深度、采樣重復性和樣品代表性等問題；對于大氣樣品，標準則側重于主動采樣與被動沉降采樣的適用性選擇。此外，標準還涉及樣品的現場保存與運輸條件，建議使用玻璃或金屬容器，避免塑料制品可能引入的污染。3.3.2樣品制備與提取在樣品制備階段，標準闡述了消解（去除有機物）、密度分離（利用密度差異將微塑料從礦物質基質中分離）、過濾或篩分（按粒徑分級）的基本原理和適用條件。標準明確指出，消解試劑的選擇需兼顧有機物去除效率與對微塑料的潛在損傷，常見的消解方法包括芬頓試劑（Fenton'sreagent）氧化法、過氧化氫（H?O?）消解法、堿消解法和酶消解法等，每種方法均具有各自的優勢和局限性，應根據樣品基質和目標聚合物類型進行合理選擇。3.3.3鑒定與定量在微塑料的鑒定與定量方面，標準歸納了兩大類主流方法：一是基于光學顯微鏡的目視鑒別（如體視顯微鏡觀察），適用于初步篩選和形態特征記錄；二是基于分子振動光譜的化學鑒定，包括顯微傅里葉變換紅外光譜（Micro-FTIR）和顯微拉曼光譜（Micro-Raman）等。標準特別強調了光譜法在聚合物類型確證中的關鍵作用，指出僅憑目視形態學特征無法準確確認顆粒的聚合物成分，存在較高的誤判風險。近年來，隨著自動化和機器學習技術的發展，結合自動圖像識別與光譜匹配的高通量分析方法正在快速發展，標準對此類新技術的發展趨勢給予了充分關注。3.3.4質量保證與質量控制（QA/QC）ISO24187:2023以較大篇幅闡述了微塑料分析中質量保證與質量控制的要求。具體包括：方法空白、程序空白、基質加標回收率、重復樣品分析、標準參考物質的使用以及實驗室間比對等。標準建議將回收率結果與樣品分析結果一并報告，并鼓勵實驗室定期參加能力驗證計劃以驗證其技術能力。3.3.5數據報告與表達針對數據報告環節，標準要求研究者應詳細報告分析方法的關鍵參數，包括但不限于粒徑下限、提取方法、鑒定技術、回收率和測量不確定度等，以確保研究結果的可重復性和可比較性。標準的這一要求有效改善了以往文獻中因信息報告不足而難以進行數據整合與薈萃分析的困境。四、主要起草單位4.1國際標準化組織ISO/TC61/SC14簡介ISO24187:2023由國際標準化組織ISO/TC61塑料技術委員會下屬的SC14環境方面分技術委員會負責制定。TC61是ISO規模最大、最為活躍的技術委員會之一，其秘書處由日本工業標準調查會（JISC）承擔。TC61/SC14專門負責塑料行業環境相關標準的研制工作，包括塑料的生物降解性能評價、塑料制品中受限物質的測定以及塑料垃圾的環境歸趨評估等。參與微塑料分析標準制定的各國專家涵蓋環境科學、分析化學、高分子材料、海洋生物學、生態毒理學等多個交叉學科領域。4.2主要貢獻單位介紹在ISO24187:2023的制定過程中，多個國家的標準化機構和科研團隊發揮了關鍵作用。其中，日本產業技術綜合研究所（NationalInstituteofAdvancedIndustrialScienceandTechnology,AIST）的研究團隊在微塑料分析標準化方面做出了突出貢獻。AIST作為日本最大的公共研究機構之一，其在材料科學、環境計量和標準物質研發領域擁有深厚積累。該團隊承擔了微塑料標準起草工作組（ISO/TC61/SC14/WG4）的重要技術任務，主導了關于微塑料術語定義和鑒定方法框架的核心文本編制工作。此外，AIST還致力于微塑料標準參考物質的研發，為國際微塑料分析的質量控制提供了關鍵的計量學支撐。與此同時，德國聯邦材料研究與測試研究所（BAM）和荷蘭國家公共衛生與環境研究所（RIVM）等歐洲機構也在標準研制中發揮了重要作用。德國BAM在水體微塑料的光譜鑒定和自動化分析方法方面具有世界領先水平，其對標準中有關光譜鑒定和數據處理原則的條款貢獻尤為突出。荷蘭RIVM則在微塑料環境暴露評估和數據質量框架方面提供了重要的方法學支撐。我國也積極參與了該標準的制定工作，全國塑料標準化技術委員會（SAC/TC15）組織國內高校和科研院所代表中國參與了多輪國際研討和投票，中國科學院的有關研究團隊在標準制定過程中就微塑料采樣方法與環境行為等方面提供了重要的技術輸入。五、結論與展望5.1標準價值總結ISO24187:2023《環境中存在的微塑料分析原理》的發布是國際微塑料標準化進程中具有里程碑意義的事件。該標準首次以國際權威文件的形式，系統性地確立了微塑料分析中術語定義、采樣原則、樣品制備、分離提取、儀器鑒定、QA/QC以及數據報告的基本框架與通用準則。其核心價值體現在以下三個層面：其一，統一了全球微塑料研究的"共同語言"，大幅提升了不同研究成果之間的可比性和可整合性；其二，為各國建立微塑料監測網絡和開展常態化監管提供了科學基準；其三，為后續制定針對特定環境介質（水體、沉積物、土壤、大氣、生物體等）和特定粒徑范圍的細分化方法標準，以及微塑料生態風險評估相關標準奠定了制度基礎。5.2后續標準發展展望從標準體系的演進路徑來看，ISO24187:2023的發布僅是微塑料標準化萬里長征的第一步。展望未來，以下幾個方向將是微塑料標準化工作的重點：一是針對不同環境介質（特別是飲用水、海洋水體和土壤）的操作性方法標準將陸續出臺，為環境監測和監管執法提供可直接實施的技術依據；二是隨著熱裂解-氣相色譜-質譜（Pyrolysis-GC/MS）、熱脫附-氣相色譜-質譜（TD-GC/MS）等非光譜分析技術的不斷發展，相關技術標準也將逐步納入標準體系；三是微塑料標準參考物質的研制與認證將在未來數年內取得突破，從而為各實驗室提供更為可靠的質量控制工具；四是納米塑料（粒徑小于1μm）分析方法的標準化也將提上議事日程，盡管這一領域在技術上仍面臨重大挑戰。5.3對中國微塑料標準化工作的啟示對于我國而言，ISO24187:2023的發布既提供了重要的借鑒，也提出了積極參與國際標準制定的迫切要求。當前，我國已在水體、土壤和沉積物微塑料調查方面積累了大量基礎數據和實踐經驗，但尚未建立起完整的微塑料分析標準體系。建議我國在充分吸收ISO24187:2023框架理念的基礎上，結合國內微塑料污染特征和技術積累，加快制定適應國情的系列標準，并積極爭取在國際標準化舞臺上發揮更大作用，提升我國在微塑料標準化領域的話語權和影響力。同時，微塑料標準化工作也應與我國《新污染物治理行動方案》的落實緊密結合，為微塑料這一新型污染物的監測、評估和管控提供堅實的標準化技術支撐。參考文獻[1]InternationalOrganizationforStandardization.ISO24187:2023Principlesfortheanalysisofmicroplasticspresentinthe