賽默飛測(cè)量控制與材料鑒別

賽默飛顯微紅外光譜儀助力水體中的微塑料檢測(cè)

時(shí)間:2023-2-21 閱讀:1367
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海洋是地球上大的受納水體,每年有數(shù)百萬噸的塑料垃圾傾倒到海洋。這些塑料一方面會(huì)分解為微小顆粒,漂浮于水體中,污染制鹽工業(yè);一方面會(huì)作為載體吸附其他有毒物質(zhì),被海洋生物所攝食。此外人們?nèi)粘I钪杏玫降幕瘖y品、美容品、牙膏等日常用品也中含有大量微塑料,幾乎每個(gè)人每天都在往下水道中排放微塑料。微塑料,是指粒徑很小的塑料顆粒以及紡織纖維,是一種造成污染的主要載體。微塑料在海洋環(huán)境中的廣泛存在以及對(duì)對(duì)生物產(chǎn)生的各種確定的以及不確定的危害,得到了各界的廣泛關(guān)注?,F(xiàn)在在學(xué)術(shù)界對(duì)于微塑料的尺寸還沒有普遍的共識(shí),通常認(rèn)為粒徑小于5mm的塑料顆粒為微塑料。賽默飛世爾科技旗下Thermo Scientific™ Nicolet iN10系列顯微紅外光譜儀在研究分析微小,微區(qū)樣品方面具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì),并在微塑料的測(cè)試中獲得廣泛的應(yīng)用。
01

解決方案

Thermo Scientific™ Nicolet iN10系列

顯微紅外光譜儀

 

02

實(shí)驗(yàn)過程

水體,河道,淤泥中的會(huì)存在大大小小的塑料垃圾,通過沉降,過濾,洗滌,降解等方法處理后,將微塑料根據(jù)個(gè)體的大小分類。如下圖中是收集的污水中微塑料樣品。大于1mm的微塑料樣品采用iZ10輔助光學(xué)平臺(tái)ATR直接預(yù)覽測(cè)試定性,主要是因?yàn)榇笥?mm樣品人工夾取比較方面一點(diǎn)。小于1mm的微塑料樣品可直接倒在KBr鹽片上,或者金屬盤中。采用NicoletiN10系列顯微紅外光譜儀預(yù)覽透射或者反射測(cè)試定性。

示例一

Nicolet iN10輔助光學(xué)平臺(tái)ATR測(cè)試水體中大于1mm的微塑料樣品

海水中的微塑料樣品長期受到環(huán)境的腐蝕,采用ATR測(cè)試時(shí),測(cè)試出的樣品譜圖常常是混合譜圖,如圖二中微塑料樣品大約1mm,預(yù)覽譜圖顯示為PE塑粒,從紅外譜圖中可以看出有少量雜質(zhì)的吸收峰存在,這是由于樣品表面附著微量的微生物且包裹一些無機(jī)鹽的原因引起的。

圖二a

圖二b

圖二a圖為微塑料ATR紅外預(yù)覽譜圖;b圖為樣品照片,樣品大約1mm

當(dāng)微塑料表面存在大量無法洗脫的微生物和塵土?xí)r,如圖三所示,壓力塔壓下后微塑料樣品被壓成片狀,周邊出現(xiàn)粉碎性的分裂,微塑料樣品在水體中存在的時(shí)間比較久,水流泥沙的沖擊已使微塑料基體變的脆呈蠟質(zhì)狀態(tài),大量的黃色白色的物質(zhì)附著在微塑料表面,此外由于紅外光通過ATR晶體入射到微塑料表面大約2um的深度,因此紅外譜圖干擾比較嚴(yán)重,出現(xiàn)明顯的蛋白質(zhì),碳酸鹽,硅酸鹽吸收峰,微塑料定性比較困難。從顯微紅外金剛石壓池透射測(cè)試譜圖很清楚的鑒定出微塑料粒子是PE。

圖三a

 

圖三b

 

圖三c

 

圖三a圖為微塑料ATR紅外預(yù)覽譜圖;b為TR壓力塔壓后樣品在40倍體式顯微鏡下的照片,c圖為樣品顯微紅外金剛石壓池測(cè)試譜圖

示例二

iN10顯微紅外光譜儀測(cè)試水體中小于1mm的微塑料樣品

將剩余的微小微塑料樣品轉(zhuǎn)移到全部轉(zhuǎn)移到13mm直徑的KBr鹽片上,由于樣品比較小轉(zhuǎn)移過程要非常小心,以免樣品崩落。如圖四所示,將轉(zhuǎn)移好的樣品放置在40倍體式顯微鏡觀察,可以看到形態(tài)各異的微塑料樣品,讓后將KBr鹽片放置在樣品盤中,等待測(cè)試。

圖四a

 

圖四b

 

圖四c

 

圖四a圖傾倒在KBr晶體上的微塑料樣品;b是40倍放大體式顯微鏡下觀察到的樣品;c圖是放置在顯微測(cè)試盤中的KBr鹽片

顯微紅外進(jìn)行微塑料測(cè)試的方法有很多種,推薦采用透射。反射測(cè)試可以用,但是反射譜圖由于受到樣品顆粒度大小,樣品表面反射效率等影響,紅外譜圖個(gè)體差異比較大,對(duì)于非專業(yè)測(cè)試人員來說譜圖辨識(shí)困難,因此推薦透射測(cè)試。透射測(cè)試時(shí)可以選用三種方法,種方法是直接根據(jù)微塑料樣品的紅外預(yù)覽譜圖,快速給出定性結(jié)果。如圖五所示,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)預(yù)覽測(cè)試及預(yù)覽譜圖檢索功能,可以實(shí)現(xiàn)快速微塑料樣品的定性測(cè)試。

圖五OMNIC Picta實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)預(yù)覽掃描及預(yù)覽譜圖檢索功能

第二種方法是,選擇連續(xù)點(diǎn)測(cè)試。Mapping面掃描測(cè)試雖然很好,但是由于微塑料樣品的特殊性,形態(tài)各異,大小不均,因此有重點(diǎn)的選擇各個(gè)樣品的連續(xù)點(diǎn)測(cè)試是一個(gè)很好的選擇。如圖六是58個(gè)微塑料樣品的連續(xù)紅外測(cè)試結(jié)果,根據(jù)測(cè)試結(jié)果我們可以找到每個(gè)微塑料的紅外譜圖,進(jìn)行定性測(cè)試。

圖六 連續(xù)點(diǎn)測(cè)試小于1mm的微塑料樣品

第三種方法是采用Thermo Scientific™ OMNIC Picta軟件中的Wizards向?qū)Чδ?/strong>直接進(jìn)行微塑料樣品連續(xù)測(cè)試。Wizards向?qū)Чδ芸筛鶕?jù)樣品的顆粒度大小自動(dòng)設(shè)置每個(gè)微塑料的光闌大小,然后根據(jù)Wizards向?qū)崾局鸩酵瓿蓸悠泛捅尘暗牟杉?span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(238, 49, 52); max-width: 100%; box-sizing: border-box;">譜庫檢索,后根據(jù)譜庫檢索的定性結(jié)果給出微塑料中各個(gè)種類所占的面積百分含量。如圖七選用Wizards向?qū)Чδ軠y(cè)試多個(gè)微塑料樣品的結(jié)果,譜庫檢索結(jié)果顯示測(cè)試區(qū)域中的微塑料樣品,聚丙烯顆粒占檢測(cè)區(qū)域面積的70%。

圖七 Wizards向?qū)нB續(xù)測(cè)試小于1mm的微塑料樣品

 

03

結(jié)論

采用Nicolet iN10系列顯微紅外光譜儀可以快捷的實(shí)現(xiàn)水體中微塑料的定性,給出區(qū)域微塑料成分含量的參考結(jié)果,為水體中微塑料的測(cè)試提供提供科學(xué)的解決方案。

 

如果您想了解更多產(chǎn)品信息,歡迎致電賽默飛或在展臺(tái)留言,我們會(huì)盡快給您答復(fù)。

 

04

參考文獻(xiàn)

1.Yang D, et al. Microplasticpollution in table salts from China. Environ Sci Tech 2015, 49:13622.

2.Lusher AL1,McHugh M,Thompson RC.Occurrence of microplastics in the gastrointestinal tract of pelagic and demersal fish from the English Channel. Marine Pollution Bulletin 67(1-2) · December 2012


 

 

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