用拉曼光谱监测海洋中的微塑料

微塑料是世界海洋中日益增长的问题，但是如何获得快速而有用的测量值原位，并且需要完全了解分布，流量和海洋生命消耗所需的深处？基于过滤的方法，使用傅立叶转换红外光谱（FTIR）和拉曼显微镜的方法很好，但是，它们在进行表面测量值（在微塑性密度较高的情况下进行表面测量）时最有效。

来自日本和英国的研究人员的合作团队正在使用全息和拉曼光谱法。溶液监视粒径，形状和材料原位- 提供监测海洋生物超过塑料数量的深度的承诺。

塑料问题很深

塑料污染延伸到表面之外，不仅限于离散物品，例如塑料袋或大型堆积物，例如太平洋垃圾贴片。随着这些较大的塑料污染来源中的每一个都会恶化，它们产生了次要污染，称为微塑料，颗粒的大小小于5 mm，沉入并达到深海深度。欧洲杯猜球平台

微型塑料被海洋生物摄入，渗透了许多物种所依赖的食物链。原位需要监视数据以正确评估海洋中微塑性堆积的程度，分布和变化，特别是作为深度的函数。

该数据支持有关生物和微塑料如何相互作用的研究，可用于增强垂直传输模型。将来，它将作为补救工作和实现有效评估的指南。

图片来源：Wasatch Photonics，Inc。

在海水中看到微塑料

许多用于识别微塑料的现有“收集和独立”技术集中在抽样水域上，因此需要过滤足够集中样品以进行检测。由于信号较弱，通过拉曼光谱获得的光谱具有数据丰富，并且使用大量样品更容易获取。

密度微塑料在更深的水中，水比表面要低得多，并且具有相似维度的天然微观海洋生物的存在可能很丰富。这给基于拉曼的检测带来了两个挑战：

1. 确保达到所需的信号
2. 在存在不良背景或“噪音”的情况下，扫描适当数量的海水。

图1。混合监测系统，实验设置：COL，准直仪；BP，带通滤波器；SW，蓝宝石窗；DBS，二分梁弹奏者；AF，衰减过滤器；和LP，LongPass过滤器。经[1]©光学社会的许可转载

为了帮助克服这些挑战，由日本海洋学科学与技术机构（JAMSTEC），东京大学，南安普敦大学和阿伯丁大学领导的研究人员合作团队已经开发了紧凑但敏感的混合动力流程欧洲杯线上买球- 通过具有表征单个颗粒的能力的检测系统。欧洲杯猜球平台

该系统取决于数字全息图，以根据大小和形状来确定它们是人造还是天然的屏幕颗粒。欧洲杯猜球平台然后可以选择性地进行拉曼光谱法，从而增加系统的吞吐量。这将使连续有效原位即使在微塑料颗粒不太常见的深度进行监测。欧洲杯猜球平台

该团队开发了一个双用药系统，具有单个785 nm激光器，作为具有成像和拉曼光谱能力的照明源来证明这一概念。

经过样品流通道后，一部分传输激光光被束分配器重定向到快速的CMOS摄像头，以用于数字全息成像。其余的则是拉曼光谱法。

该团队渴望评估传播拉曼（常规用于药物分析）是否可以帮助区分微塑料颗粒欧洲杯猜球平台原位没有物理将它们绑在膜上。

紧凑的Wasatch光子学WP 785 ER光谱仪用于材料分析，测量200-3100 cm^-1范围8厘米^-1解决。紧凑而敏感的拉曼光谱仪对设计至关重要。必须作为拉曼的照明来源，用于数字全息含量的相同的4毫米光束是必要的，在启动散射的拉曼信号之前，穿过20 cm的流动通道。

图片来源：Wasatch Photonics，Inc。

使用含有透明的聚苯乙烯（PS）和PMMA尺寸为3 mm的透明颗粒的流量进行了测试，并获得了每个颗粒的数字图像和拉曼光谱。

重建的全息图用于识别形状，尺寸和相对位置。为单数颗粒获得的拉曼光谱显示出明确的峰值，可以在30秒的集成时间内仅使用75 MW激光功率，仅使用75 MW的激光功率分配指纹和功能组范围。

图2。（a）原始和（b）PS颗粒的重建图像。（c）使用空气中的设置（黑色）和参考样品（红色）采集的PS颗粒的拉曼光谱。在1067厘米处的样品峰^-归因于AI₂o₃。经[1]©光学社会的许可转载。

创建者认为，混合系统具有通过使用全息成像来区分和定位粒子的能力，当检测到感兴趣的粒子时，在适当的时间进行拉曼分析的流动中断。欧洲杯猜球平台

这种类型的自动化将有助于原位海洋对微塑料的监测，以更好地了解它们的分布，并且在一系列海洋深处，即使是颗粒稀疏分布的粒子。欧洲杯猜球平台

与当今的全息成像系统用于海洋颗粒检测的规格相比，创新的混合系统在颗粒检测速度，流量吞吐量和功耗之间提供了良好的平衡。

一场聪明的比赛

评估，理解和解决该问题微型污染正如该混合动力系统的原位监测系统的开发所证明的那样，我们海洋中的原因需要国际合作和持续创新。

数字全息图可以促进微塑料与有机颗粒的自动分离，而拉曼光谱学则提供了材料鉴定所需的特异性。欧洲杯猜球平台

将这两种方法与单个激光源和紧凑，敏感的拉曼光谱仪相结合，混合动力系统可以达到尺寸，速度和功耗要求，以使其成为实用的解决方案原位海洋微塑料的监测。

参考

1. 高桥，tomoko，等。（2020）”通过综合全息图和拉曼光谱法鉴定大水体积中的微塑料。”应用光学器件。59，17，第5073-5078页。

此信息已从Wasatch Photonics，Inc。提供的材料中采购，审查和调整。欧洲杯足球竞彩

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