由于大量的塑料的生产在世界范围内,它们的相对短使用和一些感觉迟钝的废物处理实践,有一个巨大的塑料垃圾的沉积水生环境。在水里,这些塑料废物接受部分退化的结果,更大的塑料碎片被分解成更小的碎片。5毫米以下称为碎片塑料微粒(国会议员)。

塑料微粒是介绍了到环境中以不同的方式在制造、使用和事后处理。但是,除了从较大的塑料分解,他们可能在微尺寸生产,例如,化妆品,纺织品和工业产品。在化妆品行业,微,极其微小的聚乙烯塑料碎片,被添加到范围广泛的健康和美容产品中的和牙膏等。这些微小的塑料颗粒容易渗透通过水过滤系统,并最终达到海洋,对水生生物造成伤害。研究人员报道议员的存在在许多海洋和淡水物种。研究发现议员胃肠道的鱼和最近的一个研究报道的议员在其他海洋物种包括海龟、鲸和螃蟹。

概述塑料微粒的研究

“塑料微粒是无处不在的,”解释道 费伊教练 高级研究员,生物地球化学和环境污染在土木工程学院和朴茨茅斯大学的调查。教练的工作是集中在定义的来源和命运污染物——如塑料微粒——在环境和发展中干预措施预防或减轻其影响。塑料微粒周围以不同形式存在,如空气、土壤和甚至在我们消费的食物。在海洋环境中,水生动物可能意外地吞下议员,可以像细纤维,小颗粒或珠子,因此将它们引入到食物链。可能有很多因素导致议员水平上升,如“脱离大塑料在磨损或不完整的紫外线和微生物分解的,”教练说。

尽管 几项研究 表示议员的负面影响生态系统和人类健康,有一个主要的研究差距的理解和区分不同类型的塑料微粒。因此,还需要更多的研究来填补这一缺口。正如教练所指出的:“不同类型的塑料的研究很重要,因为它是与塑料微粒的生产。作为一个例子,议员合成聚氨酯可以参与生物地球化学循环,而议员聚氯乙烯(PVC)抑制微生物降解。尽管如此,他们都是分组下的塑料微粒”。

大多数的议员研究与海洋环境相关。这些研究调查的影响单一类型的议员在给定的时间,并不一定代表真实的水生系统的场景。教练说,“一旦任何材料放置在环境中生物材料,可以吸附化学物质变成殖民地。” 先前的研究 还显示plastisphere的影响(微生物生物膜社区在塑料微粒)在海洋生态系统。因此,理解议员对生态系统的影响,“必须考虑不同的一个方面,比如塑料聚合物的类型,大小,形状,颗粒浓度,曝光时间,化学吸附剂和plastisphere确定塑料微粒的积累”的后果,继续教练。

塑料微粒通过红外光谱和拉曼光谱的识别

傅里叶变换红外(FTIR)和拉曼光谱学是互补的技术,长期以来一直用于聚合物的分析。因此,这也就不足为奇了,他们也利用确定塑料微粒。本白皮书概述的这些强大的分析工具可以用来确定塑料微粒。下载这个白皮书以了解更多关于不同粒径的分析,抽样技术和自动化选择红外显微镜。

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检测塑料微粒

在一个 评论文章 议员的方法从水和沉积物样品检测,据估计,50%的研究人员使用傅里叶变换红外光谱(ir)的方法,32.5%的目视检查和10%的拉曼光谱检测的议员。其余人员利用技术包括电子显微镜(EM)及气相色谱分析-质谱法(gc - ms)。

目视检查使用显微镜或立体镜可以帮助分类塑料根据他们的物理特性。尽管这是一个最常用 方法 ,它是一个非常耗时的方法,是主观的,依赖于人的经验和技巧分析样本。研究人员可以使用染色染料如石油红EGN Hostasol黄色的3 g,曙红B和玫瑰红帮助议员的目视检查。其中的一个 缺点 这个方法是微分染料的亲和力不同的塑料。然而, 研究人员宣布 尼罗红、电荷染料,是最有前途的染色染料议员因为它提供了短期孵化,回收率高,还允许振动光谱进行进一步分析。

不同的 方法 基于塑料粒子的大小,用于议员的化学特性。两个振动光谱学方法,即。红外光谱和拉曼光谱,非破坏性和高度准确。许多傅立叶变换红外光谱方法,如衰减全反射傅立叶变换红外光谱(ATR-FTIR),产生的红外光谱 分析 偶极矩的变化。拉曼光谱提供了分子指纹谱的基础上 极化率 化学键。议员检测的另一种方法是pyrolysis-GC-MS (pyro-GC-MS)。该技术涉及惰性条件下热分解的议员。气体色谱柱分离,形成了然而女士,这个过程是破坏性的,不提供任何有关议员的形状信息。液相色谱(LC)也用于议员的表征,但需要大量的样本。为了研究聚合物的基本成分,研究人员可以使用便携式x射线荧光光谱仪分光计。扫描电子显微镜(SEM)和能量色散x射线分析仪可以帮助理解议员的形态和化学成分。

尽管许多方法可用于议员的检测和分析,缺乏标准化。为了解决这个问题,研究人员最近标准化样品制备FT-IR-based分析方法确定国会议员,在子- 100 µm 尺寸范围,从污泥和污水。这种方法使用顺序消化与芬顿试剂去除有机组件和已被证明是快速和有效的。

其他研究人员正在独立议员开发有效的识别方法。 本杰明阿萨莫阿 东芬兰大学的研究员是一个议员的检测使用photonics-based技术专家。他说,“通常情况下,样本(土壤、水、海洋生物等)进行收集和识别化学加工的议员们使用各种传统方法如拉曼技术、红外光谱,红外光谱和高光谱成像。“然而最近,研究人员报道 光致发光光谱 使用405 nm激光二极管样品激发能够准确地检测议员。阿萨莫阿补充道,“Photonics-based非常有前途的技术 原位塑料微粒检测 和识别。基于人工智能的方法可能进一步推进我们对抗塑料微粒。“然而,研究人员在议员的不同阶段识别仍然面临挑战。

分析塑料微粒悬浮物TG-GC / MS

塑料微粒经常在河流和海洋,仍处于暂停状态,所以可以通过海洋生物摄入;从而进入和食物链中的积累。材料热分解分析通常是通过质谱分离的模式。间接产品积累和分析。不幸的是,这往往导致降解产物的身份信息不足。下载这个程序注意学习一种技术,它可以提供更大的细节和高分辨率的结果。

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挑战塑料微粒的检测

根据阿萨莫阿,“的可靠性的一些方法减少修改的塑料微粒由于衰老和与环境的互动”。因此,一个议员的检测方法不适用原位实验。

通常,议员的化学检测包括四个步骤,(a)过滤或筛分,(b)消化、分离(c)密度(d)光谱分析,每个阶段与挑战。教练强调的一些挑战如下:

在不同大小过滤: 研究人员发现很难比较不同研究的数据,由于大小的差异所使用的过滤器。作为一个例子,研究使用过滤器25µm获得比那些使用塑料微粒过滤器100µm,这意味着在这两项研究公平的比较是不可能的。

消化: 这一步通常需要去除有机物。然而,它也可以对塑料在样例造成不必要的影响,影响它们的光谱特征,使其更难以识别。尽管一些消化过程,例如enzyme-based消化,不妨碍国会议员的光谱特征,这种技术是缓慢的,不划算的。

使用不同密度分离: 议员可以分离不同密度的基础上。这一阶段是极具挑战性,因为不同分离条件下有自己的缺点。例如,尽管分离议员为1.2克/厘米³相对比较容易,它忽略了更重的聚合物。另一方面,分离议员在1.7克/厘米³保留更多的聚合物还保留纤维素可干扰后续的分析。

光谱分析: 傅立叶变换红外光谱分析的主要形式是国会议员,但虽然非常有用,但它有一定的局限性。例如,它不能检测10µm下议员。然而,更大的塑料粒子的毒性已经证明在议员10µm将错过了这种技术。另一个限制是它无法准确确定议员的大小和形状。这些特点都是非常重要的在确定的毒性影响MP。虽然拉曼光谱可以用来描述议员1µm,是非常敏感的干扰来自其他化学品挥之不去的早期过程,即。、密度分离和消化。

本文强调了国会议员的不利影响我们的环境,但他们的存在在食物链中意味着他们可以是有害的对人类以及海洋动物。科学家们面临挑战的每一步议员检测和昔日的缺乏标准化的方法使议员研究更加困难。然而,随着优化和标准化方法可用,这可能有助于在议员研究取得快速的进步。