3
一周“塑”遞 | 如何準確分析瓶裝飲用水中的微塑料？
隨著塑料產量的指數級增長，環境中的塑料污染問題也隨之加劇。大多數塑料會分解成更小的碎片（粒徑小于 5mm 的塑料顆粒被稱作微納塑料），從而更容易被生物攝入。據報道，由于廢棄物管理不當和普遍存在的塑料污染，微塑料如今已廣泛存在于各類環境中。但是，微塑料的膳食暴露途徑仍尚不明確。最近的研究對 259 個瓶裝飲用水樣品進行了測試，結果顯示，其中 93% 的樣品中均檢測到了微塑料的存在。據報道，瓶裝水的消費量每年都在保持著高速增長，因此，對瓶裝飲用水中微塑料的含量進行常規監測將非常有必要。瓶裝飲用水的包裝瓶材質為聚對苯二甲酸二乙醇酯（PET），瓶蓋材質為聚丙烯或聚乙烯。本文將系統介紹使用 8700 LDIR 紅外成像及 Cary630 FTIR 光譜儀對瓶裝飲用水中微塑料顆粒進行準確定性及定量分析的工作流程。
樣品前處理
使用鍍金濾膜（0.8um， 25mm）搭配小孔玻璃砂芯真空抽濾裝置，對瓶裝飲用水樣本進行直接過濾，并使用不含微塑料的水（提前過濾處理）沖洗瓶子和漏斗的內部各一次，盡量確保將瓶內的所有微塑料收集到。抽濾完成后，將濾膜自然晾干后安裝到濾膜支架上，并盡量保持濾膜表面的平整度。具體操作流程如圖 1 所示：
圖 1. 樣品抽濾裝置及用于 LDIR 濾膜分析的樣品
儀器及測試流程
8700 LDIR 紅外成像系統
本研究使用 8700 LDIR 紅外成像系統搭配 Clarity 軟件中的全自動化顆粒分析方法，對鍍金濾膜上的微塑料顆粒進行了測試分析。軟件首先利用單波數成像模式，對目標測試區域進行快速掃描，以確定濾膜上的顆粒位置及顆粒的邊界圖像信息。然后軟件按照定位顆粒順序，依次快速自動移動到每個顆粒位置處，獲得完整譜圖并自動實現定性分析統計。具體測試流程如圖 2 所示：
圖 2. 使用 8700 LDIR紅外成像系統直接分析鍍金濾膜工作流程。（A）濾膜的可見光圖像；（B）濾膜在固定波數處的成像圖；（C）按照定性結果用不同顏色標記的顆粒分布圖
Cary630 FTIR 光譜儀
本研究使用 Cary630 FTIR 搭配鉆石晶體 ATR 附件配合 MicroLab PC 軟件中專用的聚合物定性方法直接對瓶裝飲用水的瓶身及瓶蓋材質進行了譜圖采集，并自動進行定性分析。可視化操作流程，直觀的結果，可為用戶提供最佳的使用體驗。具體測試流程如圖 3 所示：
圖 3. Cary630 FTIR 搭配鉆石晶體 ATR 附件進行聚合物分析測試流程
結果與討論
首先，利用 Cary630 FTIR 對瓶身及瓶蓋進行定性結果確認，確定瓶身材質為 PET，瓶蓋材質為 PE。然后利用 8700 LDIR 紅外成像對瓶裝飲用水進行微塑料顆粒檢測分析，軟件默認的自動匹配度下限為 0.65。以某市售品牌礦泉水樣品為例，我們在 2L 樣本中檢出的顆粒定性及粒徑分布統計結果如圖 4 所示。由于樣品未經任何處理直接測試，除檢出微塑料顆粒外，還檢出其他多種有機無機雜質顆粒，如合成纖維及蛋白等。測試結果中大部分顆粒粒徑集中在 20-100 um 范圍。
圖 4. 某市售品牌礦泉水中檢出顆粒定性及粒徑分布統計結果
從 8700 LDIR 獲取的顆粒定性統計結果中可以看出，識別出 PET 及 PE 的結果與 Cary630 FTIR 測試的包裝材質基本一致。其中挑選 PE、PET、蛋白及合成纖維等顆粒的具體信息如圖 5 所示。
圖 5. 從左到右依次為樣本中檢出的 PE、PET、蛋白及合成纖維
結語
文中采用的鍍金濾膜搭配 8700 LDIR 紅外成像系統直接過濾樣品測試的方案，可為用戶分析瓶裝飲用水樣品中的微塑料節省大量時間。與此同時，因為方案進一步降低了樣品的處理步驟及流程，最大限度的降低了樣品污染的可能性，為用戶提供了更加準確的測試結果。安捷倫將為高通量、高精度分析測試需求的用戶提供最佳的解決方案。