塑料垃圾已经成为一个关注的污染物在海洋世界在过去的几十年里。定义为小于5毫米的塑料垃圾,塑料微粒被认为是最常见的海洋碎片。1、2
塑料微粒包括小珠子和纤维制造,称为初级塑料微粒,加上分裂而导致的项目更大的塑料物品的化学、物理和生物过程,包括片段,泡沫和电影,被称为二级塑料微粒。
塑料海洋废弃物通常开始为陆源浪费然后进入沿海海洋和河口。3塑料微粒分布在整个水后进入海洋环境;这是通过湍流的帮助下,潮汐和洋流,分散在整个水柱和整个海洋。4
高生物生产力和丰富的生态系统中发现沿海环境暗示有更频繁的生物与塑料微粒的相互作用比沿海地区开放的海洋。5
虽然在河口和沿海水域塑料积累的可能性更大,没有很多研究专注于塑料微粒在这些地区。6扩大已成为至关重要的功能研究实验室常规分析候选塑料微粒的化学成分从环境样品由于爆炸塑料微粒的研究。
通常,目测是用来隔离塑料微粒从field-collected样品,但这可能导致意外的塑料碎片和塑料微粒的误分类。
因为他们可以确认手册塑料微粒通过聚合物识别名称,光谱方法是至关重要的。这些技术可以帮助建立材料可能来自哪里,可以识别自己的添加剂可以构成负面生物效应。
进而塑料,聚合物通常给人一种强烈的拉曼信号。散装聚乙烯和聚丙烯材料的拉曼光谱测量与1064 nm兴奋可以看到如图1所示。亚博网站下载塑料可以明确区分基于他们的光谱特性。
图1所示。拉曼光谱的聚丙烯(蓝色)和聚乙烯(红、光谱手动为澄清抵消)。图片来源:黑与白Tek
可以创建一个参考图书馆方便识别未知的塑料微粒材料还有商业可用的库。拉曼提供了方便抽样的小(< 100µm)粒子比红外光谱,傅里叶变换红外(FTIR)光谱虽然是另一个方法yabo214是常用的塑料微粒的识别。
拉曼光谱仪比红外光谱便携式系统,便携式拉曼分析可能被利用在样品制备的位置。在本文中,利用便携式拉曼显微镜鉴定的塑料微粒从表面河口水域将探索中恢复过来。
图片来源:黑与白Tek
实验
通过执行5分钟牵引环浮游生物网(直径1米,200μm nitex网)安装流量计,水样聚集的地表水特拉华湾(美国)。七个样品被转移到玻璃瓶和4%甲醛固定。
总样本size-fractionated不锈钢筛子(5000;1000;和300年μm)。湿式过氧化氢氧化和密度分离过程是利用干燥后的样品在一夜之间在90°C。这样做是为了隔离塑料微粒从两个小size-fractionated消化有机材料样本。8
接下来,塑料微粒聚集到200μm nitex网和折叠成铝箔晾干。塑料微粒从这些样本列举使用手工立体显微镜下检查层流罩,每一块被分配一个塑料(即。珠,片段、泡沫塑料、纤维、橡胶、电影)。
塑料识别使用拉曼光谱分类和枚举。所有测量的i-Raman®便携式拉曼系统交货采用波长1064纳米的激光激发;规格表1中可以看到。
表1。i-Raman®交货规格。来源:黑与白Tek
| 。 |
。 |
| 激光波长 |
1064海里 |
| 最大激光功率在调查 |
330兆瓦 |
| 光谱范围 |
100 - 2500厘米1 |
| 探测器类型 |
InGaAs TE-cooled到-15°C |
1064纳米激光激发需要缓解荧光,这通常是由彩色塑料微粒样品在激发波长785纳米的激光。为了形象塑料微粒,便携式视频显微镜的物镜设置50×放大(9.15毫米的工作距离,42µm光斑大小)是使用。
BWSpec®软件是用于收集数据。集成时间范围从30 s 3分钟,为了避免样品燃烧,激光功率保持在低于50%的最大激光功率(< 165 mW)。
BWID®软件的识别是利用塑料微粒对塑料光谱库的引用。光谱强度与NIST纠正2244拉曼强度校正标准,但没有其他预处理是应用于光谱。
结果
i-Raman EX系统被用来分析多个不同大小和类型的塑料微粒样品。图2显示了一个大的照片蓝色塑料微粒片段,片段~ 4.5毫米直径,这是高端的粒子的尺寸范围指定为塑料微粒。
样品可能是次要的塑料微粒,因为粒子的形状不规则。从蓝色碎片收集到的拉曼光谱如图2 b所示。BWID软件使用计算达到质量指标(HQI)比较了光谱的未知样本库的参考资料。亚博网站下载
图2。(一)小蓝色塑料碎片(硬币比较)和(b)从样本获得的拉曼光谱。图片来源:黑与白Tek
HQI是相关系数,看着是多么相似的样本光谱参考光谱。谱库搜索结果排名的HQI HQI 0(最差的比赛)100(最佳匹配)。的计算,应用于光谱一阶导数。
有很多可用于利用BWID和光谱库它还支持定制的图书馆建筑。BWID匹配图2中的蓝色片段聚乙烯(PE)的参考光谱的计算HQI 95.7(图3);这显示一个强烈的比赛。
图3。对聚乙烯BWID匹配结果。红色光谱获得的样品谱图2。蓝色光谱是聚乙烯的参考范围。图片来源:黑与白Tek
其他塑料材料,如聚丙烯(PP亚博网站下载)和聚苯乙烯(PS),也确定了。
图4展示了拉曼光谱收集从一个小,球形珠(显微照片如图4 b)。这珠子可能是一个主要的塑料微粒。BWID匹配参考光谱的谱聚苯乙烯的HQI 98.2。
图4。(一)拉曼光谱收集的聚苯乙烯(b)聚苯乙烯珠(图片不正确的颜色)。图片来源:黑与白Tek
纤维塑料微粒的重要子群粒子和在生产过程中,他们可以从合成了服装和其他塑料纺织品。yabo214回家期间通过废水也可以摆脱日常维护和合成钓鱼线也超细纤维污染的主要来源。
图5显示了拉曼光谱收集从一个薄,蒂尔纤维(显微照片如图5 b)。BWID匹配参考光谱的聚丙烯样品的拉曼光谱,计算HQI为74.9。虽然这似乎低价值,经进一步检查,有一些山峰样品光谱,这不能归咎于聚丙烯。
图5。(a)拉曼光谱的蓝绿色纤维(橙色)相比,参考光谱的聚丙烯(绿色)和(b)蒂尔纤维的显微照片。星号表示的峰值,可以归因于在塑料着色剂使用。图片来源:黑与白Tek
弱的山峰从670 - 790厘米1和峰值~ 1537厘米1在样本的拉曼光谱谱符合氯化铜酞菁绿颜料。9
这是有用的信息建立一个示例的起源即使着色剂用于塑料通常不是一个关键的研究问题。拉曼光谱的塑料微粒的总结分析如表2所示。所有的材料都确认为聚丙亚博网站下载烯,聚乙烯或聚苯乙烯。
表2。BWID结果的总结。来源:黑与白Tek
| 比赛结果 |
数量的样品确认 |
| 体育 |
11 |
| 页 |
4 |
| PS |
2 |
| 不确定的 |
5 |
大量的样本不确定的结果;这些样品是黑色的塑料微粒样品吸收散射辐射和激动人心的辐射,使他们认同拉曼光谱极具挑战性。
另一个进一步限制观察到的是超细纤维的脆弱性。随着更高的激光权力可能会导致失真和燃烧的样本,激光功率应用于纤维必须保持低(~最大激光功率的10%)。
结论
健壮的特性的塑料微粒在我们的海洋环境将是未来几年的一个至关重要的研究课题,因为它们的存在代表一个迫在眉睫的威胁我们的环境。
拉曼显微镜是一种有效的工具,可以用来识别这些塑料微粒明确。为了减轻荧光的染料用于塑料,使用近红外激发是至关重要的。对于简单的塑料材料的识别,软件相关系数算法是有帮助的。
引用
- K.L.法律,为基础。启Sci。3月9日,205 - 229 (2017)。
- T.S. Galloway, m·科尔和c·刘易斯,Nat,生态。另一个星球。1 (2017)。
- j . R . Jambeck R·盖尔,c·威尔科克斯,t·R·西格勒,a . Andrady m . Perryman R·纳和k . l .法律科学。347年,768 - 771 (2015)。亚博老虎机网登录
- r·c·黑尔工程师斯利,M.J. La Guardia, l·梅和E.Y.曾庆红,j .地球物理学。研究》海洋。125 (2020)。
- j·r·克拉克·m·科尔,p . k . Lindeque e . Fileman j . Blackford c·刘易斯,t·m·莱顿和t . s . Galloway前面。生态。环境。14,317 - 324 (2016)。
- p . Vermeiren林祖嘉穆尼奥斯,k . Ikejima 3月Pollut。公牛。113年,7 - 16 (2016)。
- J.H.科恩点Internicola R.A.梅森,t . Kukulka包围。科学。抛光工艺。53,14204−14211 (2019)。
- j . Masura j·贝克、g·福斯特和c . Arthur”实验室方法分析海洋环境的塑料微粒:建议量化合成粒子”在海水和沉积物;yabo214NOAA NOSOR&R-48技术备忘录,国家海洋和大气管理局:华盛顿特区,2015年。
- a·杜兰·m·l·Franquelo m . a . Centeno t . Espejoc和j·l·Perez-Rodrigueza j·拉曼Spectrosc。42岁的48-55 (2011)。
确认
从材料最初由特拉华大学的乔纳亚博网站下载森·h·科恩和泰勒·霍夫曼海洋科学学院和克里斯汀Frano从黑与白Tek。亚博老虎机网登录
这些信息已经采购,审核并改编自黑白Tek)提供的材料。亚博网站下载
在这个来源的更多信息,请访问黑与白Tek。