塑料微粒最近获得了重大科学和政治关注,现在被视为一个关键的环境和健康问题。这导致研究塑料微粒激增,与相应增加资金投入,以调查他们对人类健康和环境的影响在全球范围内。
- O-PTIR能够提供精密红外测量的塑料微粒从亚微米到100µm。
- 所产生的光谱O-PTIR工件的都是免费的,可以随时搜索对预先存在的红外光谱数据库。
- O-PTIR提供了解决一些局限性的拉曼光谱,同时生产补充和确认结果。
- 同时收集O-PTIR和拉曼光谱的塑料微粒颗粒使用幻影工具使样品处理量和提高识别精度高而独立的红外和拉曼测量。欧洲杯猜球平台
- 结合荧光显微镜与O-PTIR使高效和精确的识别和聚合物粒子的位置,导致样品处理量增加。欧洲杯猜球平台
海洋中的塑料微粒。图片来源:光热光谱分析光谱
水源的塑料微粒的担忧促使引入新规定由联邦和各州政府和立法机构在美国。加州参议院法案1422(2018)就是一个例子,这样的措施,需要评估的塑料微粒在饮用水源。
最近推出了欧洲饮用水指令规定新规定了监控塑料微粒。因此,有一个相应的需求预期将在未来几年可能采纳,导致塑料微粒测试的需求急剧上升。
的塑料微粒构成造成生物危害最大的潜在风险是那些小于20µm。
进行化学和形态分析的议员粒子有三个主要目的。欧洲杯猜球平台首先,它使一个更好的理解的塑料微粒的来源,艾滋病在采取措施来限制他们的释放。
塑料微粒科学出版物/年1。图片来源:光热光谱分析光谱
其次,它有助于评估潜在的塑料微粒对环境和人类健康的危害。最后,它有助于识别可能的方法去除塑料微粒颗粒从环境中。欧洲杯猜球平台
根据最近的研究,1 - 4塑料微粒的尺寸范围构成潜在风险最高的分数造成生物危害较小的大小(< 20µm)。因此,实现这种规模阈值具有十分重要的意义。
各种技术是用来描述塑料微粒的众多方面。最常见的利用塑料微粒的化学分析技术是传统傅里叶变换红外(ir)和拉曼光谱。
然而,这些技术有一定的局限性,阻碍他们的广泛使用塑料微粒颗粒小于20μm,如空间分辨率、测量精度、吞吐量、photodamage、荧光干扰,或其他问题。欧洲杯猜球平台
图1所示。一种红外脉冲可调,专注于样品。吸收红外光线导致样品加热,创造一种光热光谱分析的反应。可见探测激光集中在红外照明区域的直径检测光照反应样品红外吸收。图片来源:光热光谱分析光谱
光学光热光谱分析红外(O-PTIR)光谱学是一个快速增长的超分辨率技术,使化学分析通过红外光谱和空间分辨率约500海里。
O-PTIR提供了一个空间分辨率,10-30X比传统傅立叶变换红外显微镜以及避免任何光谱工件产生的粒子形态、形状和大小等。
此外,O-PTIR消除了问题敏感性低,荧光干扰,或photodamage,会影响拉曼。
光学光热光谱分析红外光谱(O-PTIR)
与传统的红外显微镜技术相关的一般衍射极限可以超过使用O-PTIR方法。
这种技术不仅照亮样品中脉冲可调谐激光器和检测红外吸收可见激光探测光束在532海里。这种创新的方法使成像的分辨率与传统红外技术超越什么是可能的。
不仅如果中激光调整到一个特定的波长,在样品激发分子的振动,导致吸收,导致光照效果,如样品表面扩张和折射率的变化。
光照反应分子振动造成的样本是可见的探测器探测到激光聚焦光斑尺寸的~ 0.5µm。这种反应诱发调制散射可见光,如图1所示。
红外光谱不仅可以全面收购中激光的波数范围在两秒。
比较O-PTIR和傅立叶变换红外光谱的塑料
博客et al。5对各种塑料进行了综合分析评估O-PTIR之间的相关性和标准的傅立叶变换红外光谱技术。
这次调查表明O-PTIR光谱是很好的按照傅立叶变换红外光谱,如图2所示。完整的分析可以发现出版。
图2。归一化红外光谱从1800到800厘米−1不同的塑料:聚乙烯(PE)(一个)、聚丙烯(PP) (b)、聚氯乙烯(PVC) (c)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET) (d)、聚碳酸酯(PC) (e)、聚苯乙烯(PS) (f),硅胶(g),酸聚乳酸(PLA) (h)和有机玻璃(PMMA) (i),收集与独立红外系统(蓝色)和茶点O-PTIR仪器收集模式(红色)。图片来源:光热光谱分析光谱
O-PTIR光谱学的亚微米塑料
展示的能力海市蜃楼系统分析亚微米红外塑料、各种塑料珠子使用O-PTIR检查。光学图像和相应的红外光谱的聚苯乙烯(PS)塑料珠子直径从500纳米到大于4µm如图3所示。
图3。,光学图像不同大小的PS小珠子。中间,相应的O-PTIR光谱从500 nm PS珠,光谱从2μm集群大约4μm珠子的大小。的红外光谱或一群2μm 500海里的一颗珠子珠子看起来都一样。光谱是原始和未过滤的。图片来源:光热光谱分析光谱
亚微米红外独立光谱的形状和大小
混合模型样本由聚苯乙烯(PS)珠(900 nm, 2μm, 4.5μm, 10μm)和聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)创建演示O-PTIR能力的测量各种粒子的形状和大小而收集artifact-free数据,即使在高散射盐晶体的存在。
当使用一个红外/ QCL系统,不仅将粒子的大小太小来衡量,但不同粒径和附近的范围存在的盐晶体会产生色散散射工件,可以大大改变光谱欧洲杯猜球平台,使准确识别更为困难。
混合聚合物珠悬浮在海水样本放在CaF2板上,点缀聚合物珠用盐晶体在图4中展示的相对免疫O-PTIR散射工件。
图4显示光谱收集的不同大小的聚合物珠,,值得注意的是,目前没有色散散射工件。这种一致性在光谱证实了聚合物的正确识别类型,无论粒子的形状和大小。
O-PTIR单频成像
利用单频成像可以大大加速粒子识别过程,特别是当不同的关键的吸收光谱特性是已知的。在图4中,主乐队从PS(1492厘米1)和甲基丙烯酸(1730厘米1以这种方式使用。
一个关键属性集O-PTIR分开是它只生成一个从样品吸光度光谱响应,与其它散射粒子对结果没有影响形象。欧洲杯猜球平台
图4。,光谱PS、PMMA珠大小从0.9μm 10μm。左下角,相应的光学图像。右下角,覆盖化学图像收集在1492厘米1和1730厘米1突出了这两个材料。欧洲杯足球竞彩颜色的箭头对应的颜色光谱。盐晶体是用红色突出显示的圆圈。注意没有O-PTIR信号观察盐晶体的红外图像。图片来源:光热光谱分析光谱
图4提供了明确的证据属性,盐晶体的位置在哪里用红线圈起的部分。
他们是在光学图像清晰可见,很容易被混淆为聚合物珠。然而,在单一频率的图像,只强调了聚合物珠子,用盐晶体没有响应返回。
相比之下,传统的傅立叶变换红外光谱和直接QCL显微镜方法将严重扭曲了化学图像和显示粒子散射光谱的工件附近的盐晶体,O-PTIR技术形成鲜明对比。欧洲杯猜球平台
Artifact-Free红外光谱学的大尺寸和颜色的塑料微粒
图5显示O-PTIR测量各种大的塑料微粒的大小和颜色,展示O-PTIR措施从亚微米粒子的能力小于1毫米大小。欧洲杯猜球平台
从这些粒子是不受任何获得的光谱散射的工件,也没有带饱和效应,通常观欧洲杯猜球平台察到传统的红外光谱技术,尽管粒子大小几乎1毫米。
图5。左上角,光学图像显示位置和颜色的塑料微粒。右上方,表显示了类型的塑料微粒。底,光谱演示人工制品免费测量较大的塑料微粒样品。图片来源:光热光谱分析光谱
塑料微粒特性同时红外和拉曼和双红外/拉曼数据库搜索
除了O-PTIR测量,可见探测激光产生的拉曼散射光的测量区域。这种散射光可以同时收集获取红外和拉曼光谱。空间分辨率实现亚微米,光谱可以收集在相同的位置和时间。
图6演示了一个光学光路的原理图。O-PTIR和拉曼光谱在单个系统允许共存和同时测量,为更广泛的塑料微粒提供一个强大的组合分析。
同时收购O-PTIR和拉曼光谱提供了补充和确认光谱信息,导致更准确的识别和测量生产率更高。
这种结合的有效性及相关方法是证明在最近的一项研究中,8是采用一个二维光谱技术。在这种方法中,红外和拉曼光谱影响质量(HQI)显示在二维散点图,如图7所示(右上)和(右下角)。
子20µm粒子,确认为欧洲杯猜球平台粒子粒子1和2,观察表面的大小分数从0.8µm 20µm过滤器。
图6。梁的示意图表示路径的生成同时红外和拉曼。图片来源:光热光谱分析光谱
图7。左上角,粒子的光学图像1 (40 x卡塞格林客观)。左下角,粒子的光学图像2 (40 x卡塞格林客观)。右上方,威利KnowItAll双红外/拉曼数据库搜索结果O-PTIR /拉曼光谱收集粒子1。右下角,威利KnowItAll双红外/拉曼数据库搜索结果O-PTIR /拉曼光谱收集粒子2。图片来源:光热光谱分析光谱
相应的同时捕获O-PTIR和拉曼光谱然后搜索使用双红外/拉曼威利KnowItAll的搜索功能®软件。
产生的散点图搜索最可能的匹配显示在右上角,结合达到最高的质量指标(HQI)红外和拉曼。
利用拉曼HQI,数据库搜索可以有效地筛选一个广泛的一系列潜在的识别。
在这个特定的实例中,拉曼HQI作为一个有用的工具在排除大量的类似的材料,最终提高了搜索结果的信心水平。欧洲杯足球竞彩
塑料微粒与荧光显微镜定位
尼罗红染色和荧光的组合一直以前用来定位和量化聚合物粒子在一个样本。欧洲杯猜球平台然而,这种方法是有限的能力区分不同类型的聚合物。6
图8。显微镜原理O-PTIR和共存的荧光显微镜。图片来源:光热光谱分析光谱
尼罗红染色与碳氢化合物(CH)链聚合物材料,因为它是亲脂性的。欧洲杯足球竞彩这种相互作用使荧光成像识别塑料微粒的位置。7
尼罗红染色的能力完全定位聚合物粒子而忽略无关的粒子,如砂或生物物质,提高系统吞吐量。欧洲杯猜球平台
结果,该系统可以避免浪费时间的过程分析non-polymeric样品和缓解需要细致的样品制备和清理程序。
然而,仅仅使用尼罗红染色用于成像不提供任何观察到的粒子的化学特性。欧洲杯猜球平台因此,额外的化学分析最终确定粒子的材料组成。
mIRage-LS系统促进生产塑料微粒的化学识别通过提供共存O-PTIR和荧光显微镜功能。
mIRage-LS操作:校长共存O-PTIR和荧光显微镜
图8展示了系统设计的结合O-PTIR亚微米红外显微镜、共存与荧光显微镜。的mIRage-LS系统可以在两个反射模式和新的高分辨率counter-propagating模式。
counter-propagating模式下的脉冲红外光束穿过样品的底部,而荧光和可见光探测光束路径使用显微镜物镜共存。
mIRage-LS系统的共存O-PTIR和荧光特性使荧光图像的集合,随后O-PTIR光谱的采集粒子识别使用尼罗红点的成像。欧洲杯猜球平台
为相同的目的是用于荧光成像以及O-PTIR数据收集,没有样品或图像配准问题。
图9显示多个粒子的荧光图像(用红色圈出)获得使用一个过滤器立方体和激励在497 nm和发射在535 nm)欧洲杯猜球平台。然而,粒子并不表现出欧洲杯猜球平台荧光过滤器表面也可见(绿色圆圈处)。
由non-microplastic隔离塑料微粒材料,尼罗红染色可能不再需要测量和识别错non-mi欧洲杯足球竞彩croplastics。这消除不必要的减少分析时间,提高了测量精度。
尽管同时收集拉曼光谱的可能性,其效用是受到大的荧光背景信号引起的尼罗红染色。然而,通过荧光O-PTIR测量不受影响,这是一个幸运的优势。
此外,尼罗河红色染料的存在并不改变O-PTIR光谱,其浓度通常是太低了。右边的图9展示了威利的结果KnowItAll数据库搜索O-PTIR从粒子获得光谱荧光图像中突出显示(最高,中部和底部)。欧洲杯猜球平台
勘探结果表明三个不同的塑料微粒的识别:PS, PE, PMMA。
图9。离开时,两个区域的荧光图像(尼罗红染色)获得使用GFP过滤数据集与励磁497 nm和排放在535海里。对的,威利KnowItAll数据库搜索结果确定每个粒子被成像。欧洲杯猜球平台图片来源:光热光谱分析光谱
总结
在广泛的塑料微粒类型,O-PTIR与傅立叶变换红外光谱证明了一个优秀的相关参考光谱。
海市蜃楼和mIRage-LS显微镜已经成功地识别和分析的不同大小的塑料微粒,从超过500µm亚微米粒子。欧洲杯猜球平台
海市蜃楼和mIRage-LS显微镜已经成功地确定了一系列塑料微粒,包括500海里PS珠子,sub-10µm塑料微粒在水中样品,样品和混合模型与不同聚合物盐晶体之间的类型和大小,没有任何光谱工件从尺度依赖的色散散射(米氏散射)。
O-PTIR塑料微粒测量超过500µm没有饱和。
并发O-PTIR和拉曼分析表现出增强的效率、精度和确证的方法区分各种类型的塑料微粒。
KnowItAll O-PTIR光谱已经出口®数字勘探数据库,允许研究人员理解完整的微小的塑料微粒组成。
区分从无塑性的塑料微粒物质和增强塑料微粒测量的有效性,O-PTIR和集中使用尼罗红染色采用荧光成像技术。
一般来说,O-PTIR提供可靠的和精确的亚微米为各种各样的塑料微粒红外光谱,从100年µm到亚微米尺寸,并促进轻松与其他综合集成技术。
上述能力呈现O-PTIR强有力的和自适应的技术人员获得精确测量有效。
引用
- 秦,F。,et al .,从2004年到2019年全球塑料微粒研究文献资料。国际环境研究和公共卫生杂志》,2020年。17日(16):p。5639。
- 黑尔研究中心。et al .,塑料微粒的全球视角。地球物理学研究杂志:海洋,2020。125 (1):p . e2018JC014719。
- Wong C.S.C.斯科特,标准操作程序提取和红外光谱测量的塑料微粒颗粒饮用水中。2021年,加州南部沿海水研究项目的权威和加州水资源控制董事会。欧洲杯猜球平台
- 黄、C.S.和美国棺材,标准操作程序的提取和测量拉曼光谱的塑料微粒颗粒饮用水中。2021年,加州南部沿海水研究项目的权威和加州水资源控制董事会。欧洲杯猜球平台
- 博客,j.sPopp来说,j .和约翰·c .光学光热光谱分析红外光谱法对二维塑料微粒识别同时获得的拉曼光谱。18785年Sci代表12日(2022年)。https://doi.org/10.1038/s41598 - 022 - 23318 - 2
- 迈尔斯,N。、Catarino我。Declercq, a . M。伯南,。Devriese, L。Vandegehuchte, M。,德威特,B。詹森,C。Everaert, G。,2022年。塑料微粒检测和鉴定尼罗红染色:半自动的,成本和时效工艺。科学。总环境。823卷,153441年。https://doi.org/10.1016/j。scitotenv.2022.153441
- 梅斯,T。Jessop, R。2亩,N。Haupt, K。梅耶斯,a G。,2017年。迅速的检查方法来检测和量化塑料微粒基于与尼罗红荧光标记。44501年Sci代表7日。https://doi.org/10.1038/srep44501
确认
PSC博士承认Rae McNish提供尼罗河红点的样本。进一步阅读O-PTIR塑料微粒
这些信息已经采购,审核并改编自光热光谱分析光谱集团提供的材料。欧洲杯足球竞彩
在这个来源的更多信息,请访问光热光谱分析光谱集团。