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積極應(yīng)對(duì)塑料污染！紅外光譜給大海“做CT”

[2018/9/27]

不可否認(rèn)的是，塑料污染已然是當(dāng)前海洋污染問(wèn)題當(dāng)中最嚴(yán)重的一個(gè)。此前，聯(lián)合國(guó)已經(jīng)發(fā)布警告稱，每年有數(shù)百萬(wàn)噸塑料垃圾進(jìn)入海洋，并正造成“不可挽回的損失”，海洋生物正面臨著巨大威脅。與此同時(shí)，這些海洋塑料也隨著海洋生物被端上餐桌，毒害著處于食物鏈最高層的人類。




追蹤海洋塑料！紅外光譜為大海做掃描

為了遏制塑料污染，世界各國(guó)涌現(xiàn)了一些公司和機(jī)構(gòu)專門致力于開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新設(shè)備，以清理海洋中漂浮的塑料垃圾。前不久，聯(lián)合國(guó)環(huán)境署地球冠軍獎(jiǎng)獲得者博揚(yáng)·斯拉特和他的海洋清理團(tuán)隊(duì)推出了革命性的海洋垃圾清理系統(tǒng)，前往太平洋垃圾帶處理1.8萬(wàn)億件塑料垃圾碎片。

與此同時(shí)，還有一批人正在試圖追蹤塑料垃圾在海洋中的分布情況，希望量化分析海洋的白色污染，為海洋清理工作帶來(lái)助益。近日，國(guó)外Ocean Cleanup 項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)正在試驗(yàn)一種可以填補(bǔ)這方面空白的新技術(shù)，即借助紅外圖像測(cè)量海洋中的塑料垃圾。他們動(dòng)用飛機(jī)在海洋上空飛行，同時(shí)利用激光雷達(dá)傳感器、肉眼和短駁紅外成像系統(tǒng)對(duì)海洋展開(kāi)表面掃描。隨后，為了進(jìn)一步區(qū)分開(kāi)塑料垃圾與太陽(yáng)倒影、其他海洋碎片，研究團(tuán)隊(duì)利用紅外成像技術(shù)收集塑料常見(jiàn)的某些光譜特征，提出了遠(yuǎn)程定量檢測(cè)海洋塑料污染的高光譜傳感器的可行性。未來(lái)，人們或許能夠通過(guò)操控?zé)o人機(jī)對(duì)海洋進(jìn)行全面掃描，然后通過(guò)紅外成像技術(shù)量化出海洋中含有的塑料垃圾，從而指導(dǎo)塑料清理工作的進(jìn)行。

紅外光譜來(lái)幫忙！科學(xué)儀器廠商推出解決方案

實(shí)際上，這已經(jīng)不是第一次將紅外光譜技術(shù)應(yīng)用于海洋塑料檢測(cè)了。此前，我國(guó)出臺(tái)過(guò)地方標(biāo)準(zhǔn)，利用傅立葉變換顯微紅外光譜法測(cè)定海水中的微塑料。該方法首先要對(duì)海水樣品進(jìn)行生物干擾去除，抽濾至微孔濾膜上之后，使用體視顯微鏡觀察。隨后采用傅立葉變換顯微紅外光譜儀反射吸收光譜，再采用檢測(cè)器對(duì)濾膜上的目標(biāo)物進(jìn)行檢測(cè)，從而得到目標(biāo)物的紅外光譜圖。將其與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)比之后，就可以確定樣品中塑料的數(shù)量。

目前，國(guó)內(nèi)外科學(xué)儀器廠商也已經(jīng)推出了相關(guān)的儀器設(shè)備和解決方案，拓展紅外光譜在海洋塑料檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用。比如，安捷倫曾推出過(guò)一款焦平面紅外成像系統(tǒng)，只要一次掃描就能同時(shí)得到16384張紅外光譜，在一兩小時(shí)內(nèi)全自動(dòng)掃描定性1cm*1cm表面的數(shù)十萬(wàn)個(gè)微塑料顆粒。不僅如此，這套系統(tǒng)還配備了微塑料統(tǒng)計(jì)分析“神器”——MPhunter軟件。這款軟件會(huì)自動(dòng)對(duì)塑料顆粒進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，并告知每個(gè)顆粒的面積、質(zhì)量、所占比例。與傳統(tǒng)紅外顯微鏡相比，安捷倫推出的焦平面紅外成像系統(tǒng)大大提高了工作效率，簡(jiǎn)化了微塑料檢測(cè)的工作量。如果想要在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)微塑料含量，安捷倫可移動(dòng) FTIR 及紅外成像光譜儀也可以滿足這一要求。

同為科學(xué)儀器巨頭的珀金埃爾默則推出了一款不怕潮可電池供電的Spectrum TwoTM 紅外光譜儀，可以放在船上進(jìn)行塑料的快速鑒別。即便是肉眼無(wú)法識(shí)別的微小顆粒，也可以選擇珀金埃爾默推出的Spotlight 400紅外顯微鏡成像系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。此外，賽默飛Nicolet iN10系列顯微紅外光譜儀也在微塑料檢測(cè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。