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塑膠微粒分析

2019-06-21

利用 LUMOS FTIR 顯微鏡進行可靠地塑膠微粒識別

 

塑膠微粒無所不在

根據定義,塑膠微粒(Microplastic particles, MPP)的尺寸範圍為 5.000 至 1μm,來源自添加到化妝品和個人護理用品中的聚合小珠,以及塑料瓶、合成紡織品和汽車輪胎等大型塑品的磨損。這些微粒在全球水生環境中均被偵測到,海洋、河流、冰川、湖泊、瓶裝飲用水、甚至自來水,如今都被塑膠微粒污染。 不僅威脅到魚類、貝殼和甲殼類等水生動物的健康,此外更是粘附於顆粒表面致病細菌和持久性有機污染物(POP)的良好轉運蛋白,並且還能夠釋放製造過程中使用的有毒增塑劑。

最終,這些微粒通過食物鏈,或直接通過飲用水進入人體。 最小的微粒會在器官中積聚,並可能進入血液中。視覺顯微鏡是定位 MPP 的首選方法,但識別限制為 100 μm 之顆粒,這通常會導致對塑膠微粒數量的錯誤估計,並且無法識別聚合物粒子種類。

 

 

Bruker LUMOS FTIR 顯微鏡通過使用 ATR 技術結合視覺和 FTIR 顯微鏡,提供了可靠的顆粒識別分析解決方案,可實現低至 5μm 的可靠微粒識別,並適用於各種樣品,ATR 分析技術呈現最佳的紅外光譜,可在任何過濾材料或沒有預先分離如沉積物的複雜基質進行分析,不同於穿透式或反射式方法所需使用的 IR 專用濾光材料,以及因微粒大小影響得到光譜的品質。目前法國、美國、中國和土耳其等國家的研究機構及工業皆使用此設備。

 

LUMOS FTIR 顯微鏡提供視覺增強功能,圖 清楚地看到交叉視覺偏振器的對比度改善效果(上圖),而在暗場圖像中,粒子在金色濾光片上亮起以便於定位(下圖),通過使用暗場照明,阻擋從表面直接反射的光,僅收集漫射光。對比度因此大大提高,粒子在深色背景上顯得較亮。

 

1. LUMOS 提供的視覺增強選項

 

Bruker 和德國 Kunststoff Institut Lüdenscheid 提供不斷更新的聚合物、添加劑和填料等專業資料庫,Bruker 另有超過 26,000 項的 “ATR-LIB-COMPLETE” 數據庫 (識別非聚合物材料),以進行資料比較確保能在最高可靠性下識別塑膠微粒。

 

Example 1: 研究生產裝瓶過程中水汙染的可能性,而將瓶裝水通過過濾器並將收集的殘餘物進行 FTIR 顯微鏡分析。在過濾器表面上發現汙染源-紅色纖維 (圖2),纖維被識別為聚酯。

在圖 中,使用 LUMOS FTIR 顯微鏡的 倍物鏡可清楚地看到顆粒。使用 ATR 技術進行測量分析,將收集的高質量光譜與光譜資料庫進行比較,並無發現塑膠微粒,汙染物明確地識別為無機二氧化矽。

 

2. 

 

3. 

    

 

Example 2: 收集來自河床的沉積物樣品,並使用 LUMOS FTIR 顯微鏡直接分析。圖 中可以看到視覺圖像和所得到的測量光譜,汙染物快速地識別為聚醯胺纖維。

 

4.

總結

使用全自動 LUMOS FTIR 顯微鏡,可以輕鬆定位低至 5μm 的顆粒,搭配 ATR FTIR 顯微鏡進行測量,可以解決幾乎任何複雜基質中的各種塑膠微粒,再透過強大的資料庫進行比對,簡單的操作就可獲取高質量的數據結果。

 

 

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