定性定量形貌并進(jìn)，島津方案讓微塑料無(wú)處遁形

    春節(jié)臨近，聚餐活動(dòng)增多，一盤盤海鮮上來(lái)，頓時(shí)把大家的味蕾調(diào)動(dòng)起來(lái)了。一提到海鮮，大家都會(huì)想到什么？螃蟹、鮮蝦、牡蠣......每一個(gè)都是吃貨的最愛，但是你知道嗎，在你大快朵頤之時(shí)，很有可能將海洋中的“PM2.5”——微塑料吃進(jìn)肚中。

    微塑料是指直徑小于5毫米的塑料碎片。我們食用海產(chǎn)品、飲用瓶裝水等，可能是人體內(nèi)微塑料顆粒的主要來(lái)源。近年來(lái)，許多研究者在牡蠣、貽貝和魚類等食物中，飲用水、海鹽，甚至蜂蜜中都發(fā)現(xiàn)了微塑料。人類攝入的微塑料盡管大部分隨糞便排出，但仍會(huì)有少量的存留在體內(nèi)，長(zhǎng)期的蓄積，就可能造成危害。

    島津公司作為全球著名的儀器生產(chǎn)廠商，為了實(shí)現(xiàn)“為了人類和地球的健康”之愿望，一直致力于開發(fā)領(lǐng)先時(shí)代、滿足社會(huì)需求的科學(xué)技術(shù)，為社會(huì)開發(fā)生產(chǎn)具有高附加值的測(cè)試設(shè)備。在微塑料的定性定量測(cè)試方面，島津可提供定性、定量和形貌分析的全面解決方案。

1. 島津紅外顯微鏡AIM-9000

 圖1.1 島津紅外顯微鏡AIM-9000

    傅里葉變換紅外光譜分析法（FTIR）是目前最常用的化學(xué)組分鑒定方法。紅外顯微鏡AIM-9000可實(shí)現(xiàn)對(duì)微塑料的觀察、定義測(cè)量位置、測(cè)量、鑒別結(jié)果，全部操作都能自動(dòng)執(zhí)行，并提供高靈敏度結(jié)果。

應(yīng)用案例

    大視野相機(jī)使得微塑料及異物更容易被確認(rèn)，顯著縮短決定測(cè)量位置的時(shí)間。

圖1.2 微塑料在紅外顯微鏡下的圖片

（從左到右分別為：大視野相機(jī)、透射觀察狀態(tài)及透射測(cè)試狀態(tài)下）

    測(cè)試樣品光譜檢索結(jié)果為PET塑料，見下圖：

 圖1.3 微塑料樣品紅外檢索結(jié)果

（上面為樣品紅外光譜，下面為PET的標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖）

2. 島津熱分析-紅外聯(lián)用系統(tǒng)（TG-FTIR）

    熱分析-紅外聯(lián)用儀，可以將TGA過程產(chǎn)生的氣體通過可加熱管線引入到紅外光譜儀中,分析聚合物等材料熱裂解過程產(chǎn)生的氣體成分,從而得到聚合物的組成，更好的對(duì)熱重結(jié)果進(jìn)行分析。島津熱分析使用DTG-60，為熱重-差熱同步分析儀，一次分析同時(shí)得到質(zhì)量及熱量的變化信號(hào)，和紅外聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)材料的定性及定量分析。

圖2.1 熱分析-紅外聯(lián)用系統(tǒng)圖

    應(yīng)用案例：EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）的分析

 圖2.2 EVA 14%（左）及EVA 40%（右）熱重-差熱譜圖

    250~400℃（7~16min）：失重部分主要是乙酸

    400~550℃（直至25min）：剩余聚合物的熱解

 圖2.3 EVA 14%（左）和EVA 40%（右）紅外吸收強(qiáng)度隨時(shí)間的變化圖

注：2925cm-1：C-H 峰；1800cm-1：C=O峰 （羰基）

 圖2.4 EVA 40%在15.0min，18.0min，22.5min三時(shí)間點(diǎn)逸出氣體的紅外光譜圖

注：2925cm-1：C-H 峰；1800cm-1：C=O峰 （羰基）

 圖2.5 EVA 40% 在15.0min時(shí)間點(diǎn)的紅外光譜檢索結(jié)果（乙酸）

圖2.6 EVA 40% 在22.5min時(shí)間點(diǎn)的紅外光譜檢索結(jié)果（石蠟）

圖2.7 EVA 14%（左）和40%（右）逸出氣體的3D紅外光譜圖

3. 能量色散型X射線熒光光譜儀

    島津EDX-7000/8000/LE Plus 能量色散型X射線熒光分析儀，采用新型硅漂移檢測(cè)器（SDD)，具有高靈敏度、高分辨率的優(yōu)點(diǎn)，能夠進(jìn)行快速無(wú)損定性-定量分析，方便快捷，無(wú)須化學(xué)前處理。

    應(yīng)用案例：

1、EDX對(duì)微塑料的定性分析

 圖3.3 EDX定性分析結(jié)果

 圖3.4 EDX定性分析結(jié)果(定性判定材質(zhì)為PVC材質(zhì))

 圖3.5 EDX定性分析結(jié)果譜圖

2、定量分析微塑料成分及RoHS有害元素

 圖3.6 EDX 對(duì)RoHS有害元素定量分析結(jié)果

 圖3.7 EDX 對(duì)RoHS有害元素定量分析譜圖

    通過EDX能量色散型X射線熒光光譜儀對(duì)微塑料的定性和定量分析，就可初步知道該微塑料可能為PVC材質(zhì)塑料（也可進(jìn)一步使用PY-GCMS有機(jī)化合物快速篩查系統(tǒng)進(jìn)行塑膠材質(zhì)的確認(rèn)），同時(shí)可以確認(rèn)該微塑料未檢出RoHS指令要求的有害元素（ND表示沒有檢測(cè)到）。

4. 熱裂解-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)（PY-GCMS）

    熱裂解-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（PY-GCMS）可以用來(lái)鑒定微塑料類型。PY-GCMS是通過不斷升高樣品池溫度，使得高聚物在特定溫度發(fā)生裂解，釋放短鏈小分子單體，再進(jìn)入GCMS 檢測(cè)，從而推斷高聚物類型的一種方法，同時(shí)可鑒定聚合物及添加劑。

    PY-GCMS可實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)化合物的單步瞬間裂解Single-Shot分析, 熱解析/瞬間裂解組合Double-Shot分析, 釋放氣體分析（EGA分析）, 切割-釋放氣體分析（Heart-cut EGA 分析）。

圖4.1島津 PY-GCMS

    應(yīng)用案例：微塑料定性分析

圖4.4 微塑料樣品1號(hào)峰EGA-MS譜庫(kù)檢索結(jié)果

 圖4.5 微塑料樣品2號(hào)峰EGA-MS譜庫(kù)檢索結(jié)果

表1. 微塑料樣品EGA-MS譜庫(kù)檢索結(jié)果

    POPs、全氟類化合物、多環(huán)芳烴、農(nóng)藥等有機(jī)污染物易富集在微塑料表面，島津全面的色譜質(zhì)譜分析手段，亦可提供全面的毒理效應(yīng)研究方案。

5、島津電子探針EPMA-1720

    島津電子探針EPMA-1720可實(shí)現(xiàn)微塑料表面的元素及形貌分析研究。

 圖5.1 島津電子探針EPMA-1720

  圖5.2 微塑料顆粒面分析的背散射圖像（成分相）

圖5.3 EPMA定性分析微塑料1譜圖及半定量結(jié)果

圖5.4 EPMA定性分析微塑料2譜圖及半定量結(jié)果

    通過電子探針EPMA-1720分析微塑料表面，在檢測(cè)出K、Na、Ca、Mg、Al的同時(shí)，還檢測(cè)出了Cl、S、Cr和Fe等元素。

    微塑料污染及其生態(tài)效應(yīng)已成為全球環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)。微塑料隨海流漂流無(wú)國(guó)界，溯源追責(zé)非常困難．因此，建立快速高效的微塑料分析監(jiān)測(cè)方法不僅能為我國(guó)的微塑料污染研究提供技術(shù)支持。希望我們的全自動(dòng)紅外顯微鏡系統(tǒng)（AIM-9000）、熱紅聯(lián)用儀器（TG-FTIR）、熱裂解-氣質(zhì)聯(lián)用儀器（PY-GCMS）、電子探針（EPMA）和能量散射型X射線熒光光譜儀（EDX）等技術(shù)，能夠?yàn)槲⑺芰系母咝Х治鎏峁└咝У难芯炕A(chǔ)。

撰稿人：王利華、葉英、唐國(guó)軒

 關(guān)于島津