土壤微塑料如何检测？光谱仪器是您的实用选择

土壤微塑料如何检测？光谱仪器是您的实用选择

通过将微塑料样品的光谱图与光谱库中的已知光谱进行比对获得具体的结构信息，从而确定微塑料的化学组分，并统计得出微塑料的数量，是一种非破坏性分析方法。使用该方法检测微塑料样品时，通常将其与显微镜技术结合、成像技术与化学计量学方法结合，从而实现对样品的自动、快速定性定量分析。

废弃塑料的普遍存在及诸多负面影响使公众感到不安，这让塑料污染成为了环境领域研究的焦点问题。2004年，英国科研人员在《科学》上发表的一篇论文中首次提出微塑料概念，微塑料污染开始进入大众视线。目前尚未有全球公认的微塑料定义。

  塑料按尺寸大小可分为：大(>2.5cm)、中(5mm~2.5cm)、微(MP100nm~5mm)和纳(<100nm)。微塑料具体又可分为：小(<1mm)、中(1~3mm)和大(3~5mm)。近期，一些学者建议窄化微塑料的范围(1~1000um)。将尺寸小于1um的塑料归为纳米塑料。

  微塑料的形貌类型包括微珠、颗粒、纤维、泡沫、碎片和膜等。大部分微塑料的化学结构稳定、难降解、可长期存在(或以更小尺寸的形式存在)，将对生态环境安全和人类健康带来潜在的威胁。形貌特征间接影响微塑料在土壤中的迁移行为。

环境风险与微塑料尺寸、组分和含量等因素息息相关，微塑料尺寸越小，环境风险越大，对其的检测越困难。受采样、前处理和分析技术的限制，现有研究中检测到的微塑料尺寸普遍较大，其实际数目被明显低估。另外，文献数据之间的可比性差，不容易达成共识。沉积物中微塑料的分析方法可以经过微调后用于土壤微塑料的分析。不过，对于土壤微塑料而言，复杂的组分和表面附着物的存在导致分析检测存在更大的挑战，尚难以形成统一、规范的标准方法。

光谱分析

  通过将微塑料样品的光谱图与光谱库中的已知光谱进行比对获得具体的结构信息，从而确定微塑料的化学组分，并统计得出微塑料的数量，是一种非破坏性分析方法。使用该方法检测微塑料样品时，通常将其与显微镜技术结合、成像技术与化学计量学方法结合，从而实现对样品的自动、快速定性定量分析。

红外光谱法

  FTIR操作简单，谱图的特征性强，既可以用于环境中微塑料的原位识别和定量，又可以用于老化微塑料的分析。FTIR可以自由切换反射、透射、衰减全反射(ATR)模式，满足对不同样品的分析需求。ATR-FTIR可直接快速测试肉眼可见的尺寸不小于200um的微塑料。为了保证图谱的效果，通常检测的微塑料尺寸不小于1mm。傅里叶变换显微红外光谱法(micro-FTIR或者u-FTIR)是将显微镜装在傅里叶变换红外光谱仪上，既是微量分析又是微区分析的一种方法。该方法可以满足对粒径大于10um (也有文献提到粒径限值为20uml)的微塑料的检测要求。不过，检测过程中每次只能分析土壤样本中挑拣出的1个微塑料颗粒，这样操作过程繁琐。配备焦平面(FPA)阵列或线阵列检测器后，u-FTIR可实现对整个滤膜上的微塑料的全自动测量，成为了目前用于免预分类、可视化、节省时间、自动识别、定量测定微塑料的最常用方法，这为微塑料检测方法标准的建立奠定了基础。缺点是该方法需要去除目标物以外的大部分物质。为此，样品的前处理尤为重要。另外，考虑到该方法检测到的微塑料数量会被低估，与其他分析技术联用可以探索更多的化学信息，这样检测精准度提高、范围扩大。比如：原子力显微镜红外光谱联用(AFM-IR)有望对尺寸更小的微塑料，甚至纳米塑料进行表征。

拉曼光谱法

  除了红外光谱法，拉曼光谱法是另外一种在微塑料的原位组分定性和颗粒统计中发挥重要作用的方法。拉曼光谱是散射光谱，信息从入射光与散射光频率的差别得到。与红外光谱法相比，拉曼光谱法具有更高的空间分辨率，不受水分干扰等优势。缺点在于如果样品产生荧光效应或者添加剂比较多时会影响样品检测，或者检测不到拉曼信号。另外，当微塑料尺寸比较小时，测试样品有被激光损坏的风险。当与显微镜联用时，显微拉曼光谱(micro-Raman或者u-Raman)以-像技术是将1um以上的微塑料进行表征。拉曼成像技术是将共聚焦显微镜、拉曼光谱技术和新型信号探测装置相结合，能够快速获得高信噪比的未经有机质消解静态图像分析的半自动显微拉曼光谱分析方法。该方法能快速检测环境微塑料的形貌及化学结构信息，颗粒识别率在70%以上。另外，可以在样品区域上采用面扫模式自动逐点采集信号，大大提高检测效率和准确率。有文献认为，未去除的有机干扰物质对分析结果准确率的影响是红外光谱法和拉曼光谱法的共性。将拉曼和红外结合使用，可提高微塑料的鉴定准确率。