官方：未来海洋微塑料或翻50倍！共聚焦显微拉曼光谱能否......

什么是“微塑料”？

▲微塑料科普视频

1、海滩实际样品获取与处理

图1.1 实际海洋沉积物样品分析流程（a）海洋沉积物样品经密度浮选法获得上清液（b）样品颗粒收集于滤膜（c）共聚焦显微拉曼分析

图1.2 实际海洋沉积物中样品颗粒拉曼分析图：（a）颗粒 A、（b）颗粒 B、（c）颗粒 C 样品共聚焦显微图像（d）颗粒 A、B、C 拉曼光谱分析图

如图 1.2 所示，选取实际海洋沉积物样品中 20 微米以下的特征颗粒 A、B、C进行共聚焦显微拉曼分析。颗粒 A、B、C 在省略消解与染色步骤的处理流程下，经密度浮选实现与海洋沉积物样品的分离，共聚焦显微图像表明，样品的原有形貌得以保留（图 1.2a-c），其中，颗粒 B，C 粒径小于 10 微米。颗粒 A，B 和 C通过拉曼光谱分析可确认为不同形状的聚丙烯颗粒，其中，处于 809 cm-1，981 cm- 1，1156 cm-1，1128 cm-1 位置处的特征峰可归属为 C-C 键伸缩振动，1337 cm- 1，1367 cm-1 位置处特征峰归属为 C-H 键弯曲振动，2800 cm-1 至3000 cm- 1 拉曼频移区域归属于 C-H（-CH3）伸缩振动（图 1.2d）。

共聚焦显微拉曼分析表明，对于海洋沉积物样品中小于 10 微米的颗粒，不仅能够表征微塑料颗粒的形貌特点，也能够获得高质量的光谱进行分子结构信息的判断。

经拉曼光谱镜下测量近 200 个待测颗粒后，确定了 41 个粒径处于 5 微米至 500 微米之间的微塑料样品，其中微塑料类型包括聚丙烯（PP），聚乙烯（PE），聚四氟乙烯（PTFE），聚酰胺（PA)，聚苯乙烯（PS），聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）。

其中，选取 PE，PS，PA，ABS，PET，PTFE 特征颗粒共聚焦显微拉曼图像如图 1.3 所示，分别标记为颗粒 D、E、F、 G、H、I，每一种微塑料样品均保留了原有的特征形貌。

图1.4 海洋沉积物样品微粒拉曼光谱与标准拉曼参考库比对图（a~f）

此外，每种颗粒对应的拉曼分析图如图 1.4 所示，颗粒物质分子内部的官能团信息从拉曼特征峰位得以表征，通过与建立的微塑料拉曼光谱库进行比对分析，确定每种颗粒物质的结构信息。

图1.5 海洋沉积物样品微粒拉曼光谱与聚乙烯拉曼光谱比对图

除上述样品特征光谱外，样品中有一个待测颗粒物质在进行拉曼分析时，除了具有聚乙烯的特征峰位，还在 880 cm-1，1655 cm-1 及 3010 cm-1 位置处表现有额外的拉曼特征峰（图 1.5）。其中，880 cm-1处的特征峰由 C-OH 键伸缩振动引起，可归属于羟基振动。1655 cm-1 及 3010 cm-1 位置处的特征峰可被归属为脂类物质。

拉曼分析表明，由于聚合中添加的额外化合物或是由有机或无机物质带来的混合杂质，来源于海洋环境的微塑料光谱并不能总与标准光谱完全一致。因此，为了提高微塑料分析效率，将暴露在环境中的微塑料光谱也纳入到光谱库中至关重要。