全球塑料污染日益严峻，其中纳米塑料（<1 μm）因尺寸小、比表面积大、易吸附污染物且穿透生物屏障等性质，其生态与健康风险尤为突出。然而，复杂环境中纳米塑料的精准识别与定量分析一直是巨大挑战。近日，中国科学院烟台海岸带研究所海岸带生态环境监测与健康研究组（陈令新研究团队）开发了一种简单、快速、高灵敏的表面增强拉曼散射（SERS）检测新策略，在纳米塑料检测技术领域取得新进展。

针对纳米塑料颗粒在SERS基底表面易团聚、分布不均以及难以高效嵌入信号增强“热点”区域等挑战，研究巧妙利用了纳米粒子液-液界面自组装原理，将待测纳米塑料溶液与银纳米粒子混合，同时加入一种“桥梁”分子—1H,1H,2H,2H-全氟癸硫醇。该分子一端通过疏水作用结合纳米塑料，另一端通过硫基锚定在银纳米粒子上。这种“双重绑定”作用驱动两种纳米粒子在有机溶剂与水的界面快速自发组装形成单层粒子薄膜，该薄膜可轻松转移到硅片上，用于纳米塑料的SERS检测。

图1 共组装单层膜SERS检测纳米塑料示意图

图2 纳米塑料-银纳米粒子共组装过程及形成单层膜的扫描电镜照片

图3 80 nm、300 nm和800 nm PS纳米塑料的SERS检测结果

这种共组装单层膜SERS检测纳米塑料技术具有如下优势：（1）高效富集，溶液中待测纳米塑料可在30秒内富集到单层膜上，回收率大于90 %；（2）精准“捕获”，单个纳米塑料颗粒被多个银纳米粒子紧密包裹，精准落入SERS“热点”区域，其本征拉曼信号显著增强；（3）高灵敏度，对80、300、800 nm的聚苯乙烯（PS）纳米塑料的检测限分别低至0.01 mg/L、0.1 mg/L和0.1 mg/L；（4）普适性，该技术可应用于PS、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚甲醛（POM）等塑料类型的识别；（5）操作简便，无需固态SERS基底制备和样品浓缩步骤。基于该方法，研究量化了模拟海滩环境（沙粒摩擦老化泡沫塑料）中纳米塑料的生成速率，分析了黄粉虫摄食PS发泡塑料过程中纳米塑料生成量，揭示了烟台养马岛局部海滩区域海水中纳米塑料的赋存特征。

本研究为纳米塑料的快速、高灵敏、定量检测提供了新方法，相关成果发表于国际期刊《Environmental Science & Technology》。文章第一作者为烟台海岸带所2022级硕士研究生袁琦，共同通讯作者为陈令新研究员和王运庆研究员。该研究得到了国家自然科学基金项目、山东省重点研发计划、泰山学者计划以及烟台市领军人才计划专项基金的资助。

论文信息：

Yuan,Q.;Wang,Y. Q.;Mei,R. C.;Zhao,X. Z.;Song,J.;Chen,J. D.;Wu,Y. X.;Chen,L. X. Co-Self-Assembled Monolayer Enables Sensitive SERS Detection of Nanoplastics via Spontaneous Hotspot Entrapment. Environmental Science & Technology 2025,59,24,12292–12301. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c03571