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光谱技术助力防止微塑料污染海洋

2022-9-30 09:41| 发布者: 光执事| 查看: 371| 评论: 0

摘要: 在海洋环境中识别海滩上的微塑料对于研究污染源来源检测至关重要。近日《Sensors》中发表的一项研究讨论了激光诱导击穿光谱技术(LIBS)识别海洋微塑料的应用。基于此化学计量分析设备可以对塑料颗粒精确分类,准确 ...

       在海洋环境中识别海滩上的微塑料对于研究污染源来源检测至关重要。近日《Sensors》中发表的一项研究讨论了激光诱导击穿光谱技术(LIBS)识别海洋微塑料的应用。基于此化学计量分析设备可以对塑料颗粒精确分类,准确度高达80%以上。


研究:使用LIBS技术可快速鉴别海洋塑料颗粒:一种可量化海洋污染的有潜力的工具。


       基于LIBS技术和统计测试学方法可迅速识别聚合物,特别是用来区分聚乙烯和聚丙烯,以及C-OC-C骨架颗粒。PCA分析方法被证实可区分颜色和外观。

 

全球关注的微塑料问题

       全球有超过1.5亿吨塑料进入海洋,其中25万吨被分解为5万亿个漂浮碎片。联合国环境规划署(UNEP)估计,这每年会对渔业和旅游业造成1300万美元的经济损失。


       地中海表面有超过6200万个漂浮物,这使它成为塑料污染密度最高的地区之一。这些塑料污染80%来自陆地,20%来自船只。


       海洋微塑料是经过塑料颗粒破碎或光氧化直接或间接形成。树脂颗粒构成了微塑料的重要组成部分。各种类型的聚合物颗粒通过熔融、挤出和成型制造宏观塑料制品。

 

微塑料污染的有害影响

       大量塑料被间接渗透到食物链中,一些危险化合物进入到动物胃中发生化学作用,这会对生物体造成机械和物理伤害。


       树脂颗粒很容易在环境中传播,加上这些塑料在储存、运输和加工过程中没有明确的限制措施,目前在包括极地地区在内的许多地区都发现了这种塑料。这种颗粒有很强的金属吸附性和持久性有机污染物(POP)吸附性

 

探究塑料污染源的必要性

       多年来,塑料颗粒一直被用作沿海环境介质的无生命被动采样器,因为它们能够吸收和浓缩来自海洋环境的污染物,并防止耗时和昂贵地生产沿海环境介质样品。


       研究一种原位快读识别塑料颗粒组成元素的技术对于确定塑料污染源至关重要。最近的一些研究已经证明了塑料颗粒是如何在海洋系统中起到蓄电池矩阵和金属运输的作用的。

 

当前微塑分析技术及其局限性

       FTIR 和拉曼光谱技术分析微塑料的典型技术,它们常被用来分析从沉积物、水以及生物中分离出的塑料废物。在 FTIR 和拉曼技术应用之前,还通过立体显微镜,人眼观察手动分类。


       然而,使用这些方法分析相对较慢,尽管在确定颗粒的含量方面通常是准确的,但对颗粒的表面成分比较敏感。由于红外光谱与水相互作用,拉曼光谱技术由于塑料表面存在由微生物、有机和无机物质引起的高荧光,因此微塑料颗粒样品必须是干燥。分析设备成本高是这些技术的一个缺点。

 

用于监测海洋塑料污染的激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的研究

       Giugliano 等人研究证明了激光诱导击穿光谱技术一种有潜力的快速监测海洋生境的新技术。与上述方法相比,激光诱导击穿光谱技术具有快速易操作和廉价的优点


       激光诱导击穿光谱方法可以分析样品表面的成分,保证样品的相对

 

研究结果

       它们的研究成功地证明LIBS技术原位分析从海洋环境中获得的预制微塑料颗粒可行性。


       该技术的主要优势是能对未处理的样品进行非常快速的分析,对塑料颗粒材料和表面积累的金属的同时进行测量分析


       便携式激光诱导击穿光谱仪器的成本与便携式傅立叶变换红外光谱仪以及便携式拉曼光谱仪相


       聚合物的快速鉴定可以通过激光诱导击穿光谱技术和统计测试来完成,特别是从 C-C 骨架颗粒中分离 C-O 和从 PP 颗粒中分离 PE。


       此想研究还初步探讨了对微塑料表面沉积金属进行定位和测量的前景,取得了积极的成果。


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