塑料制品因其性能优越,已深入人类生活的各个角落。常见塑料种类主要包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯醇(PVOH)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸乙酯(PEMA)、聚酯(PES)等。目前,全世界塑料回收再利用的平均比例只有10%,剩余的90%则通过焚烧、掩埋或直接丢弃进入自然环境中,结果造成塑料垃圾泛滥。比如进入海洋的垃圾中,超过70%是塑料,在中国近海的海洋垃圾中,塑料更是占比超过80%。
如此巨大的塑料用量和废弃量不仅直接污染物镜,而且还催生了一种新型污染物-微塑料,它的定义为直径小于5毫米的塑料碎片和颗粒。早在2004年,英国普利茅斯大学教授Richard C. Thompson等人在Science期刊发表了一篇其具有里程碑意义的论文“Lost at Sea: Where Is All the Plastic?”,提出了微塑料 (microplastics,MP) 的概念。
微塑料的形式这篇论文引起人们广泛关注,目前越来越多科研人员投入到微塑料的研究当中。
通常研究人员提取出微塑料后常用来检测其成分的有气相色谱质谱联用仪、傅里叶红外光谱仪等,但此类仪器通常价格高昂,操作复杂且检测周期较长。因此, 推出显微拉曼光谱仪用于微塑料的定性检测。
显微拉曼光谱是通过微米级的高能量、窄线宽激光激发样品的拉曼散射信号,利用 探测接收拉曼散射。拉曼光谱具有高特异性,理论上不同种类的物质拉曼光谱也不同,因此拉曼光谱又可被称为指纹光谱。
下图所示为采用普识纳米显微拉曼光谱仪采集几种常见的微塑料拉曼光谱:
如上图所示,大部分塑料具有明显清晰的拉曼特征峰,可实现塑料种类的定性鉴别。
利用显微镜光学成像功能可采集样品显微成像。如图所示,左图为显微成像图,可支持拓展Mapping平台(即拉曼光谱成像功能),可以对样品微区进行拉曼光谱成像。用图像的方式直观显示样品的化学成分分布、表面物理化学性质等更多信息。