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介紹 瓶裝純凈水替代飲用自來水在市場內(nèi)銷 售。但是，越來越多的人反對使用一次 性塑料瓶，事實(shí)上因?yàn)檫@些塑料瓶最后可能會完好無損的進(jìn)入環(huán)境（其需 要很多年的時(shí)間來降解），或者是分解成更小的碎片和顆粒后，作為次生微 塑料進(jìn)入環(huán)境。最近的一項(xiàng)研究報(bào)告稱，在幾個(gè)品牌的瓶裝飲用水中檢測 到微塑料顆粒。1 微塑料對人類健康的影響仍有待確定，但是在食品和飲料 中，可能含有持久性有機(jī)污染物（POPs）的微塑料的存在是人們的關(guān)注重點(diǎn)。 分析瓶裝水可確定微塑料的存在、特性、尺寸和數(shù)量。 紅外（IR）光譜分析是識別聚合物的主要分析技術(shù)，并且使用紅外顯微鏡可 檢測和識別微塑料小至只有幾微米大小的顆粒。本文介紹使用 PerkinElmer  Spotligt 400 紅外成像系統(tǒng)分析幾種不同品牌瓶裝水的方法。

紅外顯微鏡樣品制備 紅外顯微鏡分析要求不同來源的微塑料樣品不受任何基 質(zhì)干擾，并且單個(gè)顆?；蛩槠軌蚍蛛x出來。在某些 情況下，如沉積物中存在的微塑料，樣品凈化可能是一 個(gè)重要的過程。但是，就瓶裝水樣品而言，無需樣品凈化， 而是僅需將微塑料從水性基體中分離出來。該過程可通 過使用適于紅外測量的合適的濾膜簡單過濾樣品得以實(shí) 現(xiàn)。紅外顯微鏡的最佳濾膜類型經(jīng)確定為銀膜、鍍金聚 碳酸酯或激光蝕刻的硅濾膜。2 如果使用透射模式測量樣 品，則硅濾膜是選擇，所有三種類型均適于反射測量。

實(shí)驗(yàn) 為測試不同品牌瓶裝水（塑料），在英國當(dāng)?shù)刭徺I五種匿 名瓶裝水，以測試其中是否存在微塑料。此外，還測試 了自來水樣品。使用配有 13 mm 玻璃過濾器支架的 600  mL Advantec 燒瓶對樣品進(jìn)行抽濾，每個(gè)樣品 500 mL 的體積。使用孔徑范圍為 1-5 微米的 13 mm 直徑的濾膜 （Sterlitech Corp.）。此類孔徑可以快速過濾，并且可以 收集小至幾微米尺寸的微塑料，而紅外顯微鏡能測試的 最小尺寸因衍射極限而受到限制。對于瓶裝水的測試， 可使用 13 mm 直徑的濾膜，因?yàn)闃悠坊|(zhì)通常干凈， 并且只有少量顆粒需要過濾。將 13 mm 濾膜直接放入 Spotlight 400（圖 1）的紅外顯微鏡樣品載物架上，用 于每個(gè)完整濾膜上樣品的反射測量和可見圖像測量。 圖 2a 和 2b 顯示的是使用反射法對直徑為 13 mm 的鍍 金聚碳酸酯濾膜上瓶裝水樣品和自來水樣品測出的完整 可見圖像。 從瓶裝水樣品中可觀察到分布在濾膜上的一系列黑色顆 粒。在自來水樣品中可以看見大量的顆粒和纖維。 從收集的可見圖像測量結(jié)果來決定是否對整個(gè)樣品濾膜 成像或者掃描單個(gè)顆粒。獲取 13 mm 濾膜的整個(gè)紅外 圖像可能需要幾十分鐘，這取決于空間分辨率、光譜分 辨率和所需的靈敏度。但是，如果濾膜上只有幾個(gè)顆粒， 則不必采集整個(gè)紅外圖像，因?yàn)槭褂脝吸c(diǎn)模式可在幾秒 鐘內(nèi)掃描每個(gè)顆粒。就自來水樣品而言，其中有數(shù)百個(gè) 顆粒，采集紅外圖像是最明智的方法。表 1 所示為對此 類樣品進(jìn)行單點(diǎn)和紅外成像測量的掃描條件。

在圖像中的任何一點(diǎn)上均有與該空間點(diǎn)對應(yīng)的完整紅外 光譜圖。圖 6 所示為一個(gè)示例光譜，并已識別出該光譜 為纖維素。在自來水樣品中，絕大多數(shù)纖維是纖維素。

紅外圖像基于近 250,000 個(gè)光譜的收集。手動分類數(shù)據(jù) 以試圖找出不同化學(xué)物種將需要數(shù)小時(shí)的時(shí)間。但是， 軟件的數(shù)據(jù)處理程序考慮到快速提取信息。軟件里的 “Show Structure"命令使用主成分分析（PCA）提取所 收集數(shù)據(jù)內(nèi)不同特定化學(xué)類型的信息。圖 7 所示為自來 水樣品的組分 1 的圖像。在圖 5 所示的總吸光度圖中， 顯示出從數(shù)百個(gè)顆粒和纖維中分離出的清晰顆粒。

概要 顯微紅外，無論是使用點(diǎn)模式還是紅外成像模式，經(jīng)證 實(shí)都是檢測和鑒別瓶裝水中存在微塑料的分析技術(shù)，采用適當(dāng)?shù)臉悠肥占蛢艋椒?，該技術(shù)可應(yīng)用于 其他含有微塑料的樣品。所有品牌的瓶裝水均含有 20-200 微米大小的微塑料，其中一些纖維長度超過 2  mm。瓶裝水中含有的纖維和顆粒比自來水樣品中存在 的少得多。所存在的微塑料類型差別較大，并且絕大多 數(shù)并非用于制造塑料飲料瓶的塑料材料。在各個(gè)制造商 的場所內(nèi)需要確定微塑料的來源以消除問題，或者可引 入額外的過濾步驟來去除微塑料。此外，需確定所存在 的微塑料是否對消費(fèi)者構(gòu)成健康風(fēng)險(xiǎn)。