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賽默飛顯微紅外光譜儀助力水體中的微塑料檢測
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ATR直接預(yù)覽測試定性,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)覽透射或者反射測試定性。
示例一
Nicolet iN10輔助光學(xué)平臺ATR測試水體中大于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測試時,測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試譜圖
示例二
iN10顯微紅外光譜儀測試水體中小于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圖是放置在顯微測試盤中的KBr鹽片
顯微紅外進(jìn)行微塑料測試的方法有很多種,推薦采用透射。反射測試可以用,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,紅外譜圖個體差異比較大,對于非專業(yè)測試人員來說譜圖辨識困難,因此推薦透射測試。透射測試時可以選用三種方法,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)時動態(tài)預(yù)覽測試及預(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試。
圖五OMNIC Picta實(shí)時動態(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)測試。Mapping面掃描測試雖然很好,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)的選擇各個樣品的連續(xù)點(diǎn)測試是一個很好的選擇。如圖六是58個微塑料樣品的連續(xù)紅外測試結(jié)果,根據(jù)測試結(jié)果我們可以找到每個微塑料的紅外譜圖,進(jìn)行定性測試。
圖六 連續(xù)點(diǎn)測試小于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)測試。Wizards向?qū)Чδ芸筛鶕?jù)樣品的顆粒度大小自動設(shè)置每個微塑料的光闌大小,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種類所占的面積百分含量。如圖七選用Wizards向?qū)Чδ軠y試多個微塑料樣品的結(jié)果,譜庫檢索結(jié)果顯示測試區(qū)域中的微塑料樣品,聚丙烯顆粒占檢測區(qū)域面積的70%。
圖七 Wizards向?qū)нB續(xù)測試小于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試提供提供科學(xué)的解決方案。
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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