红外显微镜:识别微塑料中聚合物的类型

根据定义，微塑料颗粒(microplastic partiyabo214cle, MPP)是大小在5000 - 1µm之间的聚合物颗粒。它们来源于添加到个人护理和化妆品中的聚合物珠子，以及对宏观物体的磨损，例如汽车轮胎、塑料瓶和合成纺织品。

目前，mpp在全球范围内的水环境中已被广泛检测到。河流、北极冰川、湖泊、海洋、自来水和瓶装水都受到塑料微粒的污染。yabo214它们威胁着甲壳类、贝壳类和鱼类等水生动物的健康。微塑料也是持久性有机污染物(POP)和粘附在微粒表面的致病菌的良好载体。yabo214此外，它们还会释放制造过程中使用的有毒增塑剂。［1］

这些颗粒最终进yabo214入人体，要么通过饮用水直接摄入，要么通过食物链。最小的颗粒可能会积聚在器官中yabo214，并被怀疑也会进入血液。［2］

选择定位MPP的方法是视觉显微镜。然而，识别仅限于100毫米以下的颗粒。yabo214这通常会导致对塑料颗粒数量的错误估计，也无法确定聚合物的类型。yabo214

关键字	仪器和软件
塑料微粒	lumo红外光谱显微镜
粒子分析	亥伯龙神红外光谱显微镜
On-filter分析	作品光谱软件
纤维	B-KIMW聚合物光谱库
沉积物	ATR-LIB-COMPLETE光谱库

为了克服这个问题，Bruker通过将视觉显微镜与ATR-FTIR技术相结合，提供了可可靠识别5 μ m颗粒的分析解决方案。ATR是一种基于接触的测量方法，代表衰减全反射。适用范围广，学习简单，掌握快。本文给出了两个例子。

与反射或透射测量不同，微ATR分析产生最高质量的红外光谱，而不管样品的尺寸和形状。此外，mpp可以分析几乎任何过滤材料，甚至没有过滤器分离使用ATR(例如在复杂的基质，如沉积物)。

当应用透射或反射时，需要使用专用的红外透明或反射滤光材料，光谱数据质量很大程度上取决于MPP亚博网站下载的大小，因此ATR是直接的分析选择。

图1:lumo红外光谱显微镜。

自动FTIR ATR显微镜

全自动化FTIR显微镜lumo，保证了一个方便的工作流程和易于处理的MPP分析。作为一种独立的显微镜，它将所有部件集成在一个紧凑的包装中。这包括一个软件控制，完全电动样品阶段和ATR晶体在目标。

它被世界各地的显微镜实验室、研究机构和行业合作伙伴使用，如法国[3]、美国[4]、中国[5]和土耳其[6]。应该提到的是，LUMOS也能够通过使用先进的FTIR成像焦平面阵列探测器．

视觉识别

傅里叶变换红外光谱与视觉显微技术的结合是MPP分析的有力工具。它提供了光学显微镜在粒子定位方面的所有优势，同时提供了聚合物的可靠鉴定。

交叉视觉偏振器

透明物品很容易被忽视，因为它们很难与过滤材料区分开来。通过突出改变偏振平面的粒子，LUMyabo214OS FTIR显微镜中的自动视觉偏振器可以克服这个问题(见图2，顶部)。

暗视野显微镜

用。记录的暗场图像lumo红外光谱显微镜如图2所示。通过使用暗场照明，直接从表面反射的光被阻挡，只有漫反射的光被收集。因此，透明粒子在黑暗的背景上发光，大大提高了对比yabo214度(见图2，底部)。

图2:lumo提供的视觉增强选项。交叉视觉偏振器提高对比度的效果可以清楚地看到(上图)，而在暗场图像中，粒子在金色滤光片上发光，便于定位(下图)。yabo214

ATR精确测量

LUMOS FTIR显微镜配备了全自动、可自由调节的刀口孔径，使用户能够定义只针对粒子本身的特定测量区域。这有助于避免背景影响。

图3:例如，调整刀口孔径(红框)到所需的测量区域。

化学鉴定

将得到的光谱与一个综合的聚合物库进行比较，以最大程度地可靠地识别微塑料颗粒。yabo214力量和Kunststoff Ludenscheid研究所(德国)提供一个专业的，不断更新的库，其中包含所有重要的聚合物，填料和添加剂。这使得快速识别任何发现的粒子成为可能。此外，布鲁克的“ATR-LIB-COMPLETE”数据库拥有26,000多条条目，可以搜索任何非聚合物材料。

例1:瓶装饮用水中的颗粒yabo214

在第一个案例研究中，人们怀疑水的污染是装瓶过程中出现问题的结果。瓶装水通过过滤器，收集的残渣进行傅立叶红外显微镜分析，以调查生产批次可能存在的问题。

将一根红色光纤放置在滤光片表面，用与光纤匹配的孔径(红色矩形，图5)测量，以避免滤光片材料的影响。这样，纤维被鉴定为聚酯纤维，表明可能受到污染来源。

图4:图书馆搜索红色纤维的结果。纤维的光谱用红色表示，库谱用蓝色表示。

图5:滤镜上的红色颗粒，表示颗粒长度和孔径大小。

此外，还发现了透明颗粒，并用ATR进行了测量。yabo214刀口孔(红色矩形)再次帮助避免了过滤材料的任何影响。将收集到的高质量光谱与光谱参考库进行比较，后者明确地识别出这些粒子是无机硅酸盐。yabo214

图6:800 x 800 μm饮用水过滤器的开口(左)和放大的颗粒及其大小和孔径(右);红色框)。

例2:环境沉积物样品中的MPP

ATR的多功能性远远超出了在过滤器上分析微塑料的范围。在这种情况下，使用LUMOS FTIR显微镜采集并分析了河床上的沉积物样品，而无需事先取样。

再一次，为了适应在沉积物表面发现的细纤维，孔径被调整了。图7显示了测量的视觉图像和结果光谱。得到了高质量的光谱，纤维被鉴定为聚酰胺，很可能是来自纺织品和废水的污染。

图7。在河流沉积物中发现的纤维和调整孔径(红色矩形，左)的测量。下:获得的纤维光谱。

结论

5yabo214 μ m以下的颗粒很容易被视觉显微镜定位lumo红外光谱显微镜，随后通过ATR FTIR显微镜进行化学鉴定。最终，提出的方法是非常简单的应用和结果高质量，可靠的数据。

lumo是的分析工具几乎在任何过滤器基质上，或在yabo214复杂基质(如沉积物)上的任何形状和尺寸的塑料微粒。

参考文献

1. 奈兰，哈尔斯本，艾伦，K。V. Thomas，挪威水研究所，海洋环境中的微塑料——发生、分布和影响，2014。
2. 微塑料在小鼠体内的组织积累和生物标志物反应表明暴露于微塑料具有广泛的健康风险。2017年科学报告。
3. R. Dris, J. Gasperi, M. Saad, C. Mirande和B.Tassin，大气沉降物中的合成纤维:环境中微塑料的来源?中国海洋大学学报(自然科学版)
4. a·p·w·巴罗斯，s·e·凯西，c·w·彼得森，
   中国海洋大学学报(自然科学版)，2018,37(6):759 - 763。
5. 彭国，徐鹏，巴。朱民，白明，李大伟，上海市淡水河流沉积物中微塑料的研究进展，环境科学与技术，2018,29(3):429 - 434。
   环境科学学报，2018,34(4):448-456。
6. O.Guven K.Gokdag, B。约瓦诺维，A. E. Kıdeys，地中海土耳其领海的微塑料垃圾组成及其在鱼类胃肠道中的发生，环境污染，2017,223,286-294。

这些信息来源于布鲁克光学提供的材料。亚博网站下载

有关此来源的更多信息，请访问力量光学。