定性定量形貌并進，島津方案讓微塑料無處遁形

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

    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源。近年來，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，但仍會有少量的存留在體內(nèi)，長期的蓄積，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，為了實現(xiàn)“為了人類和地球的健康”之愿望，一直致力于開發(fā)領先時代、滿足社會需求的科學技術，為社會開發(fā)生產(chǎn)具有高附加值的測試設備。在微塑料的定性定量測試方面，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組分鑒定方法。紅外顯微鏡AIM-9000可實現(xiàn)對微塑料的觀察、定義測量位置、測量、鑒別結(jié)果，全部操作都能自動執(zhí)行，并提供高靈敏度結(jié)果。

應用案例

    大視野相機使得微塑料及異物更容易被確認，顯著縮短決定測量位置的時間。

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、透射觀察狀態(tài)及透射測試狀態(tài)下）

    測試樣品光譜檢索結(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的標準紅外譜圖）

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，更好的對熱重結(jié)果進行分析。島津熱分析使用DTG-60，為熱重-差熱同步分析儀，一次分析同時得到質(zhì)量及熱量的變化信號，和紅外聯(lián)用，實現(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）紅外吸收強度隨時間的變化圖

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三時間點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時間點的紅外光譜檢索結(jié)果（乙酸）

圖2.6 EVA 40% 在22.5min時間點的紅外光譜檢索結(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器（SDD)，具有高靈敏度、高分辨率的優(yōu)點，能夠進行快速無損定性-定量分析，方便快捷，無須化學前處理。

    應用案例：

1、EDX對微塑料的定性分析

 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RoHS有害元素定量分析結(jié)果

 圖3.7 EDX 對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（也可進一步使用PY-GCMS有機化合物快速篩查系統(tǒng)進行塑膠材質(zhì)的確認），同時可以確認該微塑料未檢出RoHS指令要求的有害元素（ND表示沒有檢測到）。

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（PY-GCMS）可以用來鑒定微塑料類型。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，再進入GCMS 檢測，從而推斷高聚物類型的一種方法，同時可鑒定聚合物及添加劑。

    PY-GCMS可實現(xiàn)對有機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

    應用案例：微塑料定性分析

圖4.4 微塑料樣品1號峰EGA-MS譜庫檢索結(jié)果

 圖4.5 微塑料樣品2號峰EGA-MS譜庫檢索結(jié)果

表1. 微塑料樣品EGA-MS譜庫檢索結(jié)果

    POPs、全氟類化合物、多環(huán)芳烴、農(nóng)藥等有機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研究方案。

5、島津電子探針EPMA-1720

    島津電子探針EPMA-1720可實現(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，在檢測出K、Na、Ca、Mg、Al的同時，還檢測出了Cl、S、Cr和Fe等元素。

    微塑料污染及其生態(tài)效應已成為全球環(huán)境科學研究的熱點。微塑料隨海流漂流無國界，溯源追責非常困難．因此，建立快速高效的微塑料分析監(jiān)測方法不僅能為我國的微塑料污染研究提供技術支持。希望我們的全自動紅外顯微鏡系統(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，能夠為微塑料的高效分析提供高效的研究基礎。

撰稿人：王利華、葉英、唐國軒

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