易科泰海洋微塑料科學研究技術方案

       2004年，英國普利茅斯大學的湯普森等人在《Science》雜志上發表了關于海洋水體和沉積物中塑料碎片的論文，首次引入了“微塑料”的概念。后來，凡是尺寸小于5毫米的塑料纖維、顆粒或薄膜即可被認定為微塑料，其又被稱為“海洋的PM2.5”。由于其顆粒直徑微小、體積小，具有較高的比表面積，吸附污染物的能力較強，因此與不可降解的“白色污染”塑料相比，對環境的危害程度更大。目前常見的微塑料檢測方法中，目視法簡單但準確性低；顯微鏡法可檢測較大微塑料，但對小粒徑微塑料有限制；熱裂解-氣相色譜/質譜聯用法可定性定量但單次檢測量小；染色法易高估且難定性，尤其是微塑料的分離難度高。

       北京易科泰秉承“生態-農業-健康”的發展理念，具備借近20年在生態環境監測領域的深耕細作及國際先進儀器技術推廣中積累的豐富經驗，為科研人員定制更全方位的微塑料科學研究技術方案。

FireFly LIBS通過元素測量技術檢測微塑料及其吸附物

 圖1. 左圖：6種微塑料的明場顯微成像；右圖：微塑料的LIBS光譜及其元素分配：（A）MPS1，（B）MPS2，（C）MPS3、（D）MPS4、（E）MPS5、（F）MPS6；

       微塑料是普遍存在的環境污染物，而且其吸附其他污染物的能力進一步增加了環境風險。利用LIBS技術對微塑料的元素分析能力除了可以對微塑料進行鑒定和分類，還可以對附著于微塑料表面的重金屬元素等進行進一步分析研究。印度的科研人員利用LIBS - 拉曼系統基于化學成分和表面吸附的重金屬對 Netravathi 河采集的微塑料進行分析，其中利用LIBS分析結果表明在所有六個樣品中都檢測到了Al、Ca和Mg元素，部分樣品還檢測到Co、Ni和Zn。其成功鑒定出了不同聚合物類別（PE、PP、PET）以及吸附的重金屬，為微塑料研究提供了一種快速、全面的分析方法。

圖2. 上圖：實驗方案路徑；下圖：不同樣品隨著LIBS測量樣品深度變化Cu線強度（324.75nm）的變化趨勢

       阿根廷的科研人員利用 LIBS 技術檢測了來自布宜諾斯艾利斯省東南部Langueyú 溪水樣中塑料和微塑料廢物中的銅，分析了消化過程對樣品的影響以及常見塑料在不同環境下對銅的保留能力。實驗結果表明LIBS技術可檢測微塑料和宏塑料中保留的銅，消化過程可消除部分與有機物相關的銅。常見塑料在不同含銅溶液中均可保留銅，且Grilon可用于估算溪流中銅的濃度。宏塑料和微塑料均可從接收城市污水的溪流中保留銅，而LIBS技術可用于研究塑料廢物中銅的存在，且比常用技術更簡單高效。

       北京易科泰提供基于LIBS技術的液體、固體樣品元素分析與成像技術設備，并針對實驗室和工業應用提供針對性的專業技術解決方案。

高光譜——微塑料分類檢測

圖3. 不同微塑料的高光譜數據圖

       StefaniaPiarulli等人提出一種基于近紅外高光譜成像（NIR-HSI）結合歸一化差異圖像（NDI）策略的方法，用于檢測復雜水生環境中的微塑料。科研人員在意大利拉文納濱海地區采集海水樣本，包括添加不同含量PP、PS和PA微塑料的樣本以及未添加的真實海水樣本，檢測到了其中的微塑料，并分析了其聚合物類型。同時選擇了該地區的貽貝樣本，對其進行清洗、凈化、處理后添加微塑料，同時也對部分未凈化的真實貽貝樣本進行分析，發現不同樣本中的微塑料含量和檢測情況有所差異。實驗結果表明NIR-HSI方法可用于復雜環境基質中微塑料的定性檢測，雖然空間分辨率不如一些微觀尺度的光譜技術，但分析過程快速且自動化程度高，適用于大量復雜樣本分析。且NDI程序可減少數據處理和評估時間，未來需進一步改進方法以進行定性和定量分析，測試更多微塑料形狀和聚合物類型，實現對水生環境和生物群中微塑料時空分布的廣泛監測，評估環境風險。

 圖4. 左圖：不同環境微塑料理想形式的應用參考形狀；右圖：(A)目視分辨后的形狀類別組成；(B)按尺寸分類后的形狀組成。

       丹麥奧爾堡大學的FanLiu等人提出了一套清晰簡潔的根據微塑料形狀（纖維、棒狀、橢圓、卵形、球形、四邊形、三角形、自由形狀和無法識別）進行分類的方法，并用來自四個環境區域的微塑料圖像進行驗證。科研人員從海洋水、廢水處理廠進水和出水、雨水、廢水處理廠污泥、雨水池塘沉積物和室內空氣等七個環境矩陣中，獲取11,042個微塑料的高光譜圖像，并對其進行分類和分析。其中橢圓、卵形和棒狀雖較難區分，但在所有水和固體基質中占主導；而室內空氣中含量最多的微塑料基本是無法識別的形狀，多為小于30μm的顆粒。

       北京易科泰提供生態環境監測、海洋湖泊污染評估、沉積物、水體及土壤微塑料分類檢測等全面的高光譜成像技術解決方案。

葉綠素熒光——微塑料生態毒理研究

 圖5. 左圖：掃描電鏡圖像（A，B）：(A)菊花冠狀葉用聚苯乙烯處理；(B)聚苯乙烯顆粒。葉片的透射電鏡圖像（C-E）：(C)CK；(D)SDZ；(E)PS。CP葉綠體PG質體球體黃色圓類囊體腫脹綠色圓低密度區域綠色方形聚苯乙烯顆粒紅色箭頭SDZ簇。右圖：OJIP誘導物的誤差柱狀圖（PS-聚苯乙烯抑 制組、SDZ-磺胺嘧啶應激組、CK-空白對照組）。一片葉片只測量一次，每個處理使用10個不同的葉片重復10次。所有植物均在同一時間生長，且處于同一發育階段。

       江南大學的研究人員建立了一個只有四個狀態變量的ChlF模型結構，它可以代表抗生素和微塑料脅迫下的菊花葉片的ChlF，平均誤差為0.6%，兩個模型參數（k1和k7）顯示抗生素和微塑性應力之間存在顯著差異。本研究為蔬菜中SDZ和PS的傳感檢測提供了潛在的應用前景。在未來的研究中，需要在溫度、營養、水分利用率和基因型等多種因素的綜合影響下，進一步驗證基于葉綠素熒光參數模型的微塑料鑒別方法。

 圖6. 上圖：金屬（As(III)和As(V)以及PS-NPs對苦草和菹草的葉綠素（V1、P1）、葉綠素熒光（V2、P2）、可溶性糖（V3、P3）、可溶性蛋白（V4、P4）在14天內的單一和聯合作用效果。

       武漢植物園研究了微塑料和重金屬污染對水生植物生理生化的影響，其中微塑料對水生生物的潛在危害主要體現在降低水生植物葉綠素含量和光合活性，以及引起氧化應激反應等。其實驗結果表明聚苯乙烯微塑料顯著抑 制了沉水植物的葉綠素含量和Fv/Fm等葉綠素熒光參數。

       北京易科泰提供全面的手持式、野外便攜式、封閉式等多種藻類和植物葉綠素熒光檢測與成像技術設備，同時也可根據實驗需求提供定制化葉綠素熒光+高光譜成像分析解決方案。

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標簽：海洋微塑料元素測量技術易科泰