应用分享丨赛默飞拉曼光谱在微塑料分析中的应用（二）

赛默飞材料与结构分析中国

2019.7.17

作者赛默飞

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关键词：微塑料，显微拉曼，拉曼成像

引言

微塑料一般定义为尺寸介于0.2-5.0mm的塑料粒料、微纤维、塑料颗粒、泡沫塑料或薄膜等。随着污水排放、垃圾堆放、海上作业及海岸带地区人类活动等增多，越来越多的微塑料污染物被带入到自然环境中，且化学结构稳定，很难发生降解，可长期存在，对生态环境安全和人类带来潜在威胁。同时工业化生产的塑料类食品装包，也很有可能在食物中引起微塑料颗粒，造成潜在食品安全问题。对此，越来越多的专家学者希望通过研究分析，呼吁社会各界关注微塑料污染问题^[1]。

微塑料不仅在形状、颜色和组成等方面与环境介质中的其他组分存在显著差异，而且不同微塑料也存在显著的差异，且一定程度上受环境影响。因此，对于微塑料的分析存在较大的难度。对于微塑料的粒径大小、形状、腐蚀程度、颜色等物理形貌分析常用的方法主要是显微法和目检法。对于化学成分分析，目前常用的方法主要是显微红外法和SEM-EDX法。而拉曼光谱作为另一种重要的分子光谱技术，具有非接触、无惧水等特点，在微塑料的成分定性和颗粒统计中同样发挥着一定作用。与显微红外相比，显微拉曼在微小的塑料粒子或纤维片段分析中具有更高的空间分辨，且无需挑出样品，不受水分干扰。赛默飞的DXR2系列显微拉曼光谱仪具有先进的自动化光学控制系统、高灵敏度、智能化检测方式、优异的光谱分辨率和空间分辨率，轻松进行更小尺寸微塑料的检测与分析，满足复杂样品的分析要求。

海洋中微塑料的分析

从海洋中提取的样品通常是经过消解之后过滤至滤膜上，然后进行显微拉曼光谱的测试与分析。

图1中样品为海洋滤网中的异物，在显微镜下可以观察到两个不同的区域，深色区域为未残留的生物质，而浅色区域为微塑料。显微定位采集拉曼光谱，利用赛默飞的拉曼光谱库进行检索，快速确认了浅色区域为天然橙黄色营养素结晶。

图1.样品1的显微图及光谱分析：天然橙黄色营养素结晶

海鱼腹中的微塑料分析

河海中的鱼类通常会摄入一定量的微塑料，在鱼体内富集，对人们的健康可能造成一定程度的毒害。图2的样品是从海鱼腹中获得的微纤片段。采集拉曼光谱进行光谱解析，发现与PET具有相同的拉曼特征峰，可确认微纤片段为PET。

图2.样品2的显微白光图及光谱分析：PET

拉曼成像对微塑料进行分析

对于物理形貌特征相似的微塑料，仅依靠目检法和显微法很难进行化学组分的鉴别和统计。拉曼成像根据光谱特征性可以非常直观的以不同颜色呈现不同的化学结构，快速且准确的进行塑料粒子或微纤片段的组分确认和统计。图3是一些粒径小于5um的微塑料粒子，采用DXR2xi显微拉曼成像光谱仪快速对粒子化学和数量进行了分析。可以清晰的观察到两种不同结构的微塑料粒子，且通过直观的颜色差异快速统计两种粒子的数量。其中1是聚苯乙烯，2为功能改性处理的聚苯乙烯。