显微⁃傅里叶变换红外光谱鉴别分析微塑料

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.08.024

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (8): 172-180.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.08.024

显微⁃傅里叶变换红外光谱鉴别分析微塑料

汤庆峰(), 李琴梅(), 王佳敏, 张裕祥, 高峡()

北京市理化分析测试中心，有机材料检测技术与质量评价北京市重点实验室，北京市食品安全分析测试工程技术研究中心，北京 100089

收稿日期:2021-04-06 出版日期:2021-08-26 发布日期:2021-08-27
作者简介:汤庆峰(1976-),硕士，高级工程师，研究方向：环境污染物分析与评价。
基金资助:
北京市科学技术研究院高水平创新团队计划项目(HIT201902)

Identification and Analysis of Microplastics by Micro Fourier Transform Infrared Spectroscopy

TANG Qingfeng(), LI Qinmei(), WANG Jiamin, ZHANG Yuxiang, GAO Xia()

Beijing Center for Physical and Chemical Analysis，Beijing Key Laboratory of Organic Materials Testing Technology & Quality Evaluation，Beijing Engineering Research Center of Food Safety Analysis，Beijing 100089，China

Received:2021-04-06 Online:2021-08-26 Published:2021-08-27
Contact: LI Qinmei,GAO Xia E-mail:tangqingfeng@bcpca.ac.cn;liqinmei@bcpca.ac.cn;gaoxia@iccas.ac.cn

摘要/Abstract

摘要：

利用显微?傅里叶变换红外光谱技术分析鉴别了不同粒径及不同种类的微塑料（粒径小于5 mm的塑料、纤维或橡胶碎片），系统阐述了反射、透射、衰减全反射3种测量模式及其微区成像技术在微塑料鉴别分析中的优缺点。基于显微?傅里叶变换红外光谱衰减全反射技术，分析了北京景观水样中的微塑料，结果表明该方法简单、准确、可靠。

关键词: 微塑料, 显微?傅里叶变换红外光谱, 反射, 透射, 衰减全反射

Abstract:

Micro Fourier?transform infrared spectroscopy （micro?FTIR） was used to analyze and identify microplastics with different particle sizes and different compositions. These microplastics include the plastic， fiber or rubber fragments with particle size less than 5 mm. The advantages and disadvantages of three measurement modes including reflection， transmission and attenuated total reflection and their scanning technologies in the identification and analysis of microplastics were systematically described. Based on the attenuated total reflection technique of micro?FTIR， the microplastic obtained from the Beijing landscape water were analyzed and identified. The results indicated that this method was simple， accurate and reliable.

Key words: microplastics, micro?Fourier transform infrared spectroscopy, reflection, transmission, attenuated total reflection

中图分类号:

TQ 325.1⁺2

汤庆峰, 李琴梅, 王佳敏, 张裕祥, 高峡. 显微⁃傅里叶变换红外光谱鉴别分析微塑料[J]. 中国塑料, 2021, 35(8): 172-180.

TANG Qingfeng, LI Qinmei, WANG Jiamin, ZHANG Yuxiang, GAO Xia. Identification and Analysis of Microplastics by Micro Fourier Transform Infrared Spectroscopy[J]. China Plastics, 2021, 35(8): 172-180.

图/表 10

图1 浮选装置

Fig.1 Flotation unit

图2 ATR模式下PE的红外光谱

Fig.2 Infrared spectrum of polyethylene in ATR mode

图3 微塑料不同粒径的可见图像及其不同测量模式下的红外光谱

Fig.3 Comparison of infrared spectra of microplastics with different particle sizes and different measurement modes

图4 不同材质微塑料在不同测量模式下的显微红外光谱

Fig.4 Infrared spectra of micro plastics with different materials under different measurement modes

图5 大区域点扫模式下的PE微塑料显微图像和红外光谱

Fig.5 Microscopic image and infrared spectrum under large area point scan mode

图6 大区域线扫模式下的显微图像和红外光谱

Fig.6 Microscopic image and infrared spectrum under large area line scan mode

图7 大区域面扫模式下的显微图像和红外光谱图

Fig.7 Microscopic image and infrared spectrum under large area face scan mode

聚合物	特征谱带/cm^-1
PE	2 919、2 851、1 467、725
PP	2 953、2 917、2 873、2 845、1 459、1 377、1 156、971
PVC	2 970、2 911、1 426、1 334、1 254、1 099、962、693、614
PA	3 299、2 934、2 858、1 633、1 540、1 473、1 276
PMMA	1 730、1 479、1 443、1 378、1 268、1 240、1 190、1 150、844、755

表1 常见高分子聚合物的红外特征谱带

Tab. 1 Infrared characteristic bands of common polymers

匹配度/%	处理方法
≥70	可接受的有效数据
>60，<70	对红外谱图吸收峰进行逐一核查和判断
＜60	无效数据

表2 微塑料鉴别分析

Tab. 2 Spectrum analysis criteria

图8 北海公园水样中提取的微塑料的显微镜照片（×200倍）和红外光谱

Fig.8 Micrograph （×200） and infrared spectrum of micro plastics extracted from Beihai park

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显微⁃傅里叶变换红外光谱鉴别分析微塑料

Identification and Analysis of Microplastics by Micro Fourier Transform Infrared Spectroscopy

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