解決方案
Thermo Scientific™ Nicolet iN10系列
顯微紅外光譜儀
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02
實驗過程
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,主要是因為大于1mm樣品人工夾取比較方面一點,。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。
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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,。
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圖二a
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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,。
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圖三a
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圖三b
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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。
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圖四a
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圖四b
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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,,實時動態(tài)預(yù)覽測試及預(yù)覽譜圖檢索功能,,可以實現(xiàn)快速微塑料樣品的定性測試。
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圖五OMNIC Picta實時動態(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,因此有重點的選擇各個樣品的連續(xù)點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,。
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圖六 連續(xù)點測試小于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%。
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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
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