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盤點幾種常見的微塑料分析方法
導讀：今天，我們就來聊聊幾種常見的微塑料分析方法。
【塑料機械網 技術學堂】此前，塑料機械網文章《走進微塑料：隱形的殺手——“危”塑料》簡單介紹了何為微塑料、污水廠能否截留微塑料以及世界各地是如何嘗試從源頭上減少微塑料的。今天，我們就來聊聊幾種常見的微塑料分析方法。
目視分析
目視分析法是指海水或沉積物通過濾膜過濾分離微塑料，將過濾后濾膜采用裸眼或顯微鏡觀察，根據濾膜上微塑料的形狀、尺寸和顏色對其進行分類并計數，然后采用儀器分析方法(光譜分析、熱分析、質譜分析等)對篩選出的微塑料進行進一步確認，以終確定初始樣品中微塑料數量。
俗話說“眼見為實，耳聽為虛”，但事實上，很多情況下眼見也不一定為實。同樣，目視分析法對微塑料鑒別也尚存在一定爭議。其具有操作簡單、成本低和無化學危害等優點，但同時裸眼和顯微鏡僅能通過外觀形貌模糊地識別微塑料，無法得到樣品的組成信息，這樣難免會產生假陽性或假陰性信號，而且對于兩種外觀相似的微塑料也難以辨別其類型。
因此，目視分析由于在精準度和聚合物類型測定方面的限制，一般并不建議作為獨立的鑒別方法，僅能作為進一步分析鑒別的輔助工具。
傅里葉變換紅外光譜
傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)法可通過塑料顆粒的特征光譜獲得具體的聚合物信息，有反射和透射兩種模式，兩者均可用于微塑料的檢測。透射模式能夠提供高質量光譜，但需要紅外濾光片，而反射模式可以快速分析一定厚度和不透明的樣品，較適合檢測環境樣品中的微塑料，因此可以根據不同的需求靈活地選取操作模式對特定的樣品進行分析。
FT-IR法具有不破壞樣品、預處理簡單、不受熒光干擾、還可對濾膜進行自動分析等優點，被廣泛用于微塑料的定性檢測與成分分析。但目前不能檢測環境中更小的塑料顆粒，對于不透明/黑色的塑料微粒分析也較為困難。此外，樣品中的水分還會干擾鑒定，要丟觀察的樣品必須徹底干燥處理。
近年來，基于焦平面陣列(FPA)的FT-IR在微塑料檢測領域越來越受到關注。相比FT-IR只能對微塑料碎片或顆粒逐一分析，FPA-FT-IR能夠大面積的檢測微塑料，效率極大提高。
拉曼光譜
拉曼光譜(Raman)法是一種基于光的非彈性散射的振動光譜技術，當激發光照射到樣品上時，由于分子的振動而使激發光發生非彈性散射并產生拉曼位移，從而得到物質的特征拉曼光譜。
由于在檢測微塑料方面具有無破壞性、低樣品量測試、高通量篩選和環境友好性等顯著優勢，因此迅速受到研究者青睞。同時，與FT-IR法相比，拉曼法顯示出更好的空間分辨率，在檢測尺寸較小的微塑料方面更勝*，同時，具有更寬的光譜覆蓋范圍，對非極性官能團具有更好的響應性，不受水分子的干擾以及具有更窄的光譜帶。
但是，激發波長越短，拉曼光譜的空間分辨率越高，而微塑料表面老化或者受到生物污損都有可能產生熒光，熒光干擾時將不能生成可解譯的拉曼光譜，因此拉曼法不能檢測有熒光的樣品。
由于部分物質紅外活性和拉曼活性互斥，即有紅外活性則無拉曼活性，反之亦然，故紅外光譜和拉曼光譜在檢測微塑料時或許可以相互補充。另外，微型拉曼光譜儀的發展也是未來重要的研究方向。
熱分析
目前，檢測微塑料常用的技術除光譜分析法之外還有熱分析法，如熱重分析-差示掃描量熱(TGA-DSC)法、熱解氣相色譜-質譜(Py-GC-MS)法和熱萃取解吸氣相色譜-質譜(TED-GC-MS)法。不同聚合物在熱穩定性方面存在差異，TGA-DSC基于測定聚合物在固-液相轉變過程中的熱量差與溫度的關系來判斷聚合物的類型，而Py-GC-MS法與TED-GC-MS法通過對微塑料的熱降解產物進行分析從而判斷其種類，將峰面積與同位素標記的內標進行比較來實現微塑料的定量。
其中，Py-GC-MS法存在誤判風險，因為不同的聚合物可能產生相似的熱解產物；此外，其允許上機的樣品量小，不適用于對異質或復雜樣品的研究，如土壤、沉積物或生物樣等；每次只能分析1個顆粒，不能應用于大規模采樣和常規監測工作中處理大批量樣品。
熱分析方法對樣品具有破壞性，且僅能夠進行化學表征，無法得到微塑料的形貌、尺寸及數量統計。因此，需要對熱分析方法不斷完善和優化，使其成為高效并廣泛應用檢測微塑料的技術。
掃描電子顯微鏡——能譜儀
掃描電子顯微鏡(SEM)識別微塑料可以得到其超清晰和高倍率的圖像，有助于區分微塑料與其他細小的顆粒樣品。其能使物體的成像更加清晰，但是無法分辨出樣品的顏色，且僅能得到被測樣品的形貌特征而無法得知其元素組成，故在檢測微塑料時多與能譜儀(EDS)聯用。當與EDS聯用時，能夠得到微塑料的形貌和元素組成，從而將碳元素為主體的微塑料從無機顆粒中辨別出來。
然而，SEM-EDS法也有一定的局限性，如樣品制備步驟費力且較昂貴，對于所有樣品的充分檢查相當耗時，限制了一定時間內可以分析的微塑料的數量，從而導致工作效率較低。此外，樣品的顏色不能用作SEM-EDS法分析中的標識，故此技術多用于分析特定的微塑料。
目前，單用一種方法檢測微塑料容易受假陽性或假陰性信號的干擾從而使檢測準確度較低，所以在鑒別過程中需要應用不同的和互補的方法來對疑似微塑料的樣品進行分類檢查。
質譜
質譜法(MS)檢測聚合物的優勢在于能夠給出結構、分子量、聚合度、官能團以及端基結構等信息，通常結合其他技術聯用來檢測環境中的微塑料。基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜(MALDI-TOF MS)是基于離子碎片的質量電荷之比與離子碎片的飛行時間成正比的原理來檢測目標分析物。
近年來MALDI-TOF MS在測定生物大分子領域應用廣泛，而檢測環境中的微塑料則報道較少。
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