微塑料污染日益嚴重 監測技術備受關注

    近年來，微塑料污染問題已在范圍內引起公眾和各國政府的關注，逐漸成為影響經濟和社會發展的重大性挑戰。我國政府對此問題也給予了高度重視并設點開展了海洋微塑料污染的試點監測，主要采用的監測方法有目視分析法、光譜法 （如傅立葉變換紅外光譜法和拉曼光譜法）、熱分析法以及其他分析方法等 （如質譜法以及掃描電子顯微鏡-能譜儀聯用法）。其中，紅外光譜及拉曼光譜分析，由于具有無破壞性、低樣品量測試、高通量篩選以及所獲取的結構信息互補等點，成為檢測和鑒別微塑料的主要分析技術。但在實際操作中上述技術僅可對幾微米顆粒物進行檢測，使微塑料的監測和研究面臨諸多困難。

【BTV北京科教】關注：微塑料監測前沿技術

    Quantum Design公司引進的非接觸式亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統新設備mIRage，因為其能夠實現亞微米的分辨率、非接觸、液相樣品的直接觀測等全方面的技術突破，獲得科技創新R&D100大獎，并引起了國內外的廣泛關注，近日【BTV北京科教衛視】對公司進行了訪，重點介紹了這種新的紅外技術在微塑料監測域的突破和應用。

非接觸式亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統突破哪些技術難點？

    Quantum Design中國表面光譜部門銷售總監韓鐵柱博士在公司應用實驗室向記者詳細的做了介紹：“非接觸式亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統克服了傳統紅外光譜儀空間分辨率受限于紅外光波長的問題，將分辨率從原來的10-20微米提升到了0.5微米。并且可以實現同時、同樣品區域、相同分辨率的紅外光譜和拉曼光譜測試，非接觸測量、液相樣品可以直接觀測，測量過程更簡單、便捷”。

    隨后，韓鐵柱博士補充道：“從這套設備引進以來，我們已經為國內很多高校和研究所進行測試，今天我們正在測試個海洋微塑料樣品。我們只需要將盛放樣品的載玻片放置到樣品臺上，關上艙門即可，所有參數調節、控制以及數據分析，都可以通過軟件完成。”

    在測試結果中，我們可以觀察到除了有幾個微米的大顆粒之外，還有很多尺寸在1到2個微米或者更小的顆粒，相關顆粒的含量和成分可以通過光譜圖像和譜峰獲取到，如此高的分辨率是傳統的紅外光譜無法實現的。

mIRage在微塑料監測中的勢及應用

    正如韓鐵柱博士所介紹的，非接觸式亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統是臺多功能、各方位的微塑料表征“科研器”，它可以對液體樣品中微塑料的物理（微觀形貌、尺寸）和化學（聚合物類型及結構）性質進行全面的直接表征。不僅如此，該系統還在各個功能方面均有全新的技術突破，可以助力科研工作者更加準確地對微塑料進行監測。

01超高空間分辨率成像

    目前科學家所使用的傳統紅外成像技術通常只能用于表征10-20 μm的樣品，很難表征更小尺寸的微塑料，非接觸式亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統則突破了這限制，使得成像的空間分辨率可以達到0.5 μm，從而可以輕松地對小于10 μm的微塑料進行成像表征。

圖1. 濾紙表面尺寸小于10 μm的微塑料成像結果

02紅外拉曼同步測量

    科學家在進行物質鑒定時通常會采用多種表征技術以更加準確的確定物質結構。然而在進行多種表征時，很難保證*相同的監測環境，使得不同表征結果間均會存在定的誤差。非接觸式亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統可以實現同步同區域的紅外和拉曼表征，這兩種互補的光譜表征技術可以幫助科研人員更加準確地進行物質結構分析。如圖2所示，通過與標準譜圖對比，研究人員可以清楚地鑒別微塑料中存在的兩個主要的聚合物層，聚乙烯和聚丙烯，以及嵌入的環氧樹脂。

圖2. A：圖1區域的紅外譜圖；B：圖1區域的拉曼譜圖

03單波長可視化化學分布成像

    除此以外，非接觸式亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統還可以對定波長進行可視化的化學分布成像分析。如圖3所示，科研人員對任意區域的微塑料進行點分析即可發現微塑料不同位置處的化學結構不同，進步，通過對征信號的單波長峰進行成像分析（圖4），可以清晰地分析出微塑料中不同聚合物的分布結構情況。

圖3. 微塑料成像結果及對應標注位置的紅外和拉曼譜圖

圖4. 單波長化學分布成像圖（波長：1642 cm^-1）

全新技術提效微塑料監測

    在此次采訪中，【BTV北京科教衛視】向大家展示了非接觸式亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統在微塑料成像及結構分析中的出色表現和*勢。Quantum Design中國期望這種全新的紅外光譜技術可以幫助國內研究者在微塑料域有所突破，為國家的科研進展貢工作獻份力量，目前公司的應用實驗室正在和相關的科研工作者在樣機上積開展各種樣品的實測合作。