微塑料分析

 

  尺寸在几微米到几毫米左右的微小塑料称为微塑料。微塑料已成为影响海洋环境问题的全球性课题,可能对沿海和海洋生态系统以及人类健康产生不良影响。

  微塑料分为初级微塑料,比如工业用研磨剂等塑料珠,次级微塑料,比如塑料产品因太阳紫外线引起的劣化和物理磨损而碎裂变小的微塑料。

  微塑料的研究包括主要成分分析、原料中添加剂分析、从自然界吸附的疏水性有机化合物等。前瞻性的研究微塑料,对未来环境保护非常必要。岛津公司使用不同分析仪器,深入开展了微塑料研究。

 

 

人物专访

涉及超深海生态系统的微塑料污染调查

Dr. Alan Jamieson
Newcastle University

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人物专访

从河流着手研究微塑料问题

片岡智哉 先生
東京理科大学

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分析方法

我们使用可定性分析的仪器确定微塑料(MPs)的种类,可定量分析的仪器确定数量、含量等,还分析粘附在微塑料表面的化学物质。

 
  分析对象
 
微塑料(MPs)
附着物
定性分析

IRSpirit
傅立叶变换红外光谱仪
100μm以上MPs的成分定性分析

 

AIM-9000
红外显微镜
100μm以下MPs的成分定性分析

 

Py-GCMS(热分解GCMS)
有机化合物的分析

 

EDX
X射线荧光光谱仪
无机元素成分分析

 

定量分析

DSC
差示扫描量热仪
塑料成分比率分析

iSpect DIA-10
动态颗粒图像分析仪
MPs图像,数量浓度

 

FTIR测定实例

下面是使用FTIR分析在海滩上收集的渔网和从回收工厂获得的渔网的例子。

从红外光谱中发现,聚乙烯,聚丙烯和聚酰胺经常用作渔网的材料。因为这些材料重量轻,漂浮在海中,易于到达海滩,易于作为海洋废物收集。

 

图1 在固定海滩收集的渔网

图2 定性结果:聚乙烯,聚丙烯

图3 从回收工厂获得的渔网

图4 定性结果:聚乙烯,聚丙烯,聚酰胺

 

红外光谱仪

在诸如微塑料的海洋废物的分析中,存在样品数量大,需要简单和快速测量的要求。 FTIR可以快速确定其主要成分,它可以表征有机成分和部分无机成分。

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红外显微镜测试实例

下面是使用红外显微镜对次级微塑料进行透射分析的例子。

制备了模仿海洋和河流中的次级微塑料的样品。首先,使用聚四乙烯(PTFE)滤纸抽滤,然后收集分散在水中的微塑料用于分析,结果如图1所示。
另外,图2展示了图1中的区域(a)至(c)中的典型红外光谱。 该微塑料被鉴定为聚乙烯(PE),聚丙烯(PP)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

 

红外显微镜

 
 
 

红外显微镜可以对滤纸上收集的微塑料进行分析,即使是微小样品也可以进行高灵敏度测试,使用标准谱库可以对微塑料进行成分定性分析。

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其它检测仪器

热裂解GCMS(Py-GCMS)

热裂解气相色谱法 (Py-GC)是一种分析聚合物、塑料、橡胶、涂料、染料、树脂、涂层、纤维、木材等不溶性材料的分析方法。
Py-GCMS分析聚合物材料等可以得到其他常规GCMS方法难以获得的详细信息。

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能量色散型X射线荧光光谱仪

X射线管发出X射线照射样品,样品中所含的原子则向外发射原子特有的X射线。这种X射线被称为荧光X射线,各元素具有特定的波长(能量)。因此,通过检测X射线的波长(能量)就能够进行定性分析。另外,荧光X射线的强度与浓度具有函数关系,检测每个元素特征X射线的强度就能进行定量分析。

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差示扫描量热仪

差示扫描热量法(DSC)是在程序升温的条件下,测量试样与参比物之间的热量差随温度变化的一种分析方法。它可以测量物质吸热或放热反应,可用于表征聚合物材料以及金属材料的物理性质。测量微塑料,可以确定其类型和组分比。

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动态颗粒图像分析仪

一种粒子图像分析系统,可以捕获液体样品中包含的粒子的图像,并进行粒度分析,形状分析,数量浓度测量等。 当测量含有微塑料的液体样品时,将其从拍摄图像中检测为颗粒,并且可以在短时间内获得关于颗粒数量和粒度分布的信息。

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