水中微塑料检测方案(红外光谱仪)

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Trusted Answers 8700 LDIR 具有两种工作成像模式 bo.A.gilent Agilent 8700 LDIR 激光红外成像系统微塑料定性/定量分析解决方案 Clarity inttarey Softmane 3Agilest 米一 Cone 目前国际上将直径小于5 mm 的塑料纤维、果颗粒或薄膜定义为微塑料。研究表明，，粒径越小，比例越高。低于100微米的颗粒肉眼不可见，但是能够进入食物链中，给生物和人类健康带来潜在威胁。 海洋、河流、二土壤、空气和饮用水中的微塑料污染问题引起人们越来越多的关注。研究人员致力于开发标准分析检测流程以表征微塑料颗粒的种类、尺寸、形状、数量以及总质量。 Agilent 8700 LDIR 激光红外成像系统可实现10微米以上微塑料的全自动检测：自动聚焦、自动定位微塑料，自动拍照、自动采集每颗微塑料的红外谱图，并通过谱图比对和检索，确定每颗微塑料的化学特性。在自动生成的最终检测报告中，包括颗粒照片、红外谱图、定性结果以及百分比、粒径和粒径分布等定量统计结果。 Agilent 8700 LDIR 突破了传统的傅立叶变换红外成像技术，其采用全新的激光红外成像，，与专门开发的微塑料检测工作流程相结合，可极大地提高检测精度、简化工作流程并提高检测效率。 8700 LDIR 激光红外成像系统采用安捷伦专利量子级联激光器 (QCL)作为光源， 能量为传统傅立叶变换显微红外/红外成像系统的10000倍以上，且准直激光经过光路转换后直接照射到样品。即使微米级小样品，也能够获得信噪比足够高的红外谱图，从而实现准确定性。 量子级联激光器可以在一定光谱范围内以极快的速度自动调节激发波长，得到样品的红外谱图。整个系统无需傅立叶变换红外光谱仪的干涉仪和分束器等器件，具有极高的稳定性和耐用性，对实验室环境的要求较低。 Agilent 8700 LDIR 激光红外成像系统 8700 LDIR 激光红外成像系统内部光路，其中红色线为从光源到样品的光路，蓝色线为从样品返回到检测器的信号光路 衰减全反射 (ATR) 模式和反射模式。软件可以在这两种模式之间自动切换。 ATR 模式适用于大颗粒样品(大于500微米)的定性分析。这些颗粒通常在肉眼下可轻松识别，且很容易被提取出来逐一检测。常规实验室的台式红外光谱仪也可以轻松检测大颗粒样品，不属于本白皮书讨论的内容。反射模式适用于小颗粒样品的全自动检测。仪器配备的高倍可见光相机可首先自动识别颗粒，然后由反射物镜取得样品的红外谱图。 大视野高倍可见光相机可通过鼠标拖拽触发后进行进行自动变焦，获得样品的完整视图和微塑料的精确形貌，并得到样品的可见照片、尺寸和形状信息。 8700 LDIR 物镜和快速扫描结构具有极高的分辨率 在反射模式下，分辨率可以在1-40微米之间自动调节；在 ATR模式下，分辨率可以在0.25-2微米之间自动调节。借助如此高的分辨率，可轻松实现微塑料颗粒的检测。 8700 LDIR 采用半导体制冷的 MCT 检测器 在中红外区域具有最佳的灵敏度和响应。同时克服了传统傅立叶显微红外 MCT 检测器需要液氮制冷的弊端。该系统即开即用，在保持高灵敏度的同时，具有极高的便利性和经济性。 微塑料全自动检测软件 Clarity 为提高微塑料的检测效率，满足海量微塑料的检测需求，安捷伦专门开发出微塑料全自动检测软件 Clarity。借助该软件，只需点击几下鼠标，即可完成微塑料的检测。即使没有任何化学背景和仪器操作经验的人员，也可以在15分钟内熟练掌握微塑料的检测操作。 从环境中获取的样品中除包含微塑料颗粒以外，还夹杂有其他大量有机/无机物质。为避免影响检测结果，需要根据不同基质样品的特性采取不同的前处理方法。样品前处理的目标是去除微塑料颗粒以外的其他有机和无机杂质，从而获得准确、可靠的检测结果。 安捷伦与业内专家合作，按照样品来源不同，分别制定了用于土壤样品、河水/海水样品、污水样品、沉积物样品及动物样品的前处理流程。这些样品前处理流程仅供用户参考，用户需要根据其具体的样品特性选用合适的流程。 提示： a.在前处理过程中，尽量选择金属或玻璃材质器皿，避免使用塑料材质带来交叉污染； b. 建议在前处理过程中，选用10um 或 20 um 孔径的金属滤膜； c.样品前处理时间需要视样品特性而定，以最终萃取得到的包含微塑料的乙醇溶液澄清为准 ：如果溶液浑浊，则需要适当延长消解等过程的时间，或增加一次消解。 土壤样品前处理流程 1.取土壤样品2-3kg，自然风干； 2.研磨(采用手动研磨，以保证塑料不受剪切力破坏)，然后依次过 5 mm和1mm筛网； 3.取50 g过筛后的土壤样品，用30%H20消解2-3天，直至上层液体澄清； 4.置于低于35°C的烘箱中进行干燥； 5.采用饱和 NaCl 溶液进行重力浮选 (p<1.2g/cm³的颗粒会浮起来)，微塑料较轻，将漂浮在上清液中； (注：也可选用 Nal 或 ZnCl，饱和溶液进行浮选。这两种溶液密度高于NaCl， 对一些高密度聚合物的分离效果更出色。 NaCI 溶液的优势在于无毒、价廉，，而 Nal 及 ZnCl，均有毒性，因此用户需要根据实际样品的特性评估试剂的选择。) 6.虹吸上清液，并用10 um金属虑膜进行过滤； 7.用30%Hz0冲洗滤膜上的颗粒，继续消解几小时； 8.再次经10 um 金属滤膜过滤。 河水/海水样品前处理流程 1.取水样5L，经10 um金属滤膜过滤； 2.消解：用30%H，0将滤膜上的颗粒冲到玻璃器皿中，将玻璃器皿放入振荡培养箱中在65°C下恒温振荡至澄清，在振荡速度为80 rpm/min 的条件下，约需1.5天； (注：是否加热振荡，需视实际样品及用户 SOP 而定。) 3.再次经10 um 金属滤膜过滤。 沉积物样品前处理流程 1.湿法筛分去除大块杂质：使用 0.15 g/L 十二烷基硫酸钠 (SDS) 溶液，通过2 mm 筛对所有沉积物进行湿筛，去除样品中较大的杂质，如树枝、树叶和和石。采用 Retsch AS 200 振动筛进行湿筛。将收集的液体置于室温下沉降一周。为减少液体量，将大部分液体倒出，并用10 um不锈钢网进行过滤。将滤网置于一级超纯水中超声处理15 min， 滤膜上的所有颗粒会萃取到水溶液中，然后冲回沉降的样品浆中，并用玻璃容器分装，置于-20°C下冷冻干燥。 2.消解有机质：取干燥后的样品10 g， 加入150 mL一级超纯水中，搅拌15 min；缓慢加入145 mL 30% w/w的Hz0， 在30°C下搅拌48h；超纯水冲洗玻璃器皿的内部，再沉降48h；然后用10 um 滤膜对液体进行过滤。 3.重力分离去除无机物颗粒：将滤膜上萃取处的所有颗粒使用11 M ZnCI，溶液(密度为1.7 kg/L) 作为分离介质，进行浮选，并采用0.8 um 滤膜过滤。首先将第2步10 um滤膜上的沉积物全部转移到直的玻璃漏斗中(该漏斗为专门进行重力浮选使用的改造漏斗装置)，并将滤膜置于ZnCl， 溶液中超声处理 15 min， 然后将萃取溶液转移至漏斗中加入ZnCl，溶液至600-700 mL， 从下方通气将样品搅拌30 min。再用ZnCl，溶液冲洗漏斗的内部，冲掉粘附在玻璃壁上的颗粒。将漏斗放置24h，之后将顶部大约8cm 溶液通过漏斗的侧孔排空，再加入新的 ZnCl， 溶液重新填充漏斗后，重复浮选过程。总共重复充气3次。最后用10 um 滤膜过滤通过浮选序列获得的所有液体。用一级超纯水冲洗滤膜上的颗粒，并在0.15 g/L SDS 溶液中超声处理15 min， 然后加入 0.15 g/L SDS 溶液至150mL。 ( 4.利用纤维素酶进行酶解。 ) 5.芬顿消解(芬顿试剂：110 mL 30% w/w H0， 48 mL 0.1 M NaOH， 46mL 0.1 M FeSO. 6.过滤。 污水样品前处理流程 1.活性污泥处理：去除污水中的有机污染物(需静置几周)； 2.经10 um 金属滤膜过滤； 3.将过滤后的金属膜置于芬顿试剂中超声消解； 4.重复上述步骤2； 5.利用饱和NaCI 溶液进行密度分离，虹吸上清液； 6.重复上述步骤2； 7.将滤膜置于30%Hz0中超声并搅拌，分离微塑料和杂质； 8.用10 um 金属滤膜过滤上清液。 动物样品前处理流程 1.将动物样品冷冻干燥为一整块生物样品。 2.消化软组织：将冷冻干燥的生物放入烧杯中，每1g干重添加60 mL5M KOH。然后将溶液置于 45°C下恒温搅拌48h。在终止消化之前，加入100mL 一级超纯水。将溶液再搅拌15 min， 用10 um 滤膜滤除未消化的颗粒。为防止滤膜堵塞，必要时用 300 mL 0.07 M 乙酸洗涤滤膜上的颗粒，再用400mL一级超纯水进行洗涤。 3.将滤膜上的颗粒置于 0.15 g/L SDS 溶液中，超声处理15 min， 去除滤膜上的颗粒。并用 SDS 溶液将体积调节至150mL。 4.利用纤维素酶进行酶解。 5.芬顿消解(芬顿试剂：110 mL 30% w/w H0， 48 mL 0.1M NaOH， 46mL 0.1 MFeSOa)。 6.过滤。 注：a.上述样品前处理流程也可用于其他检测仪器，例如傅立叶变换显微红外光谱仪/显微拉曼光谱仪等； b. 如需了解有关前处理试剂、所用设备和操作步骤等更多详细信息，请拨打安捷伦服务热线座机：800-820-3278；手机：400-820-3278。 Agilent 8700 LDIR 激光红外成像可对微塑料颗粒进行全自动扫描。为保证所有颗粒在反射模式下均获得高信噪比的红外谱图，需要将处理好的微塑料颗粒转移至 Kevley 窗片上。 Kevley 窗片在中红外区域具有极高的反射率。激光穿过其表面的微塑料并到达窗片表面后发生反射；反射回来的光再次穿过微塑料颗粒，并到达检测器，即激光两次穿过样品。因此，通过8700 LDIR 采集得到的红外光谱与其他方式透射采集的红外光谱高度一致，可使用商业化红外谱库进行检索分析。而且， AgilentClarity 软件自带微塑料红外谱库，通常无需额外采购谱库。 微塑料颗粒从滤膜转移至窗片的具体步骤如下： 1.将滤膜置于盛有无水乙醇溶液的粗玻璃试管中(建议用户使用金属滤膜，以免有机膜造成交叉污染；所用的乙醇体积由滤膜大小决定，滤膜应完整浸入到乙醇中)。 2.将试管超声处理1-2小时，将超声频率调至最低，温度低于35°C。 3.如果所用乙醇体积较大，建议将滤膜取出后，对乙醇进行氮气吹扫，体积浓缩至低于1mL。浓缩过程可使用大烧杯将试管罩住，，以防室内微塑料微尘造成交叉污染。 4.将浓缩后的样品转移至 2mL 玻璃小瓶内，放入4°C冰箱内冷藏；在取样检测之前，可以将玻璃瓶内的液体超声处理10-20 min。 注：如样品前处理完全，则最终获得的乙醇溶液为澄清溶液。如果样品溶液浑浊，则表明样品前处理可能不彻底，需要重复前处理操作，否则样品中夹杂的杂质可能会对检测结果造成干扰。 5.使用微量滴管移取 20 uL 左右样品滴至 Kevley 窗片上，可以在窗片多个位置滴加乙醇溶液。静置，待乙醇完全挥发后进行检测。 Kevley 窗片货号为：989-0626，尺寸为75x25mm， 每盒包含25片；与该窗片搭配使用的窗片底座货号为：M7300-61037。 注：Kevley 窗片为常规实验室耗材，可重复使用。请通过超声清洗，不可触碰表面镀层，以免产生划痕，影响后续使用。 微塑料颗粒检测光路示意图 注： a.需要用马克笔将 Kevley 窗片的右侧涂黑。 b.干燥过程中可使用大烧杯将窗片完全罩住，以防污染。 c.如果微塑料颗粒较少，尽可能将样品溶液浓缩至更小的体积，以减少滴加到窗片上的次数，并提高颗粒聚集程度，从而节省检测时间。 d.如果微塑料颗粒较多，则建议将溶液适当稀释后再转移至窗片上，以使颗粒更好地分散在整个窗片，放置颗粒在窗片上发生堆叠。 1.将已滴好微塑料样品的 Kevley 窗片放置在样品底座上，将底座插入样品台中。 将样品底座插入样品台上 2.启动 Clarity 软件微塑料检测模块，样品台自动运行至检测位置并完成自动对焦。 3.在 Kevley 上选择微塑料所在的检测区域，软件将用1800 cm处固定波数对选定面积进行快速精确扫描，并自动完成区域内微颗粒的识别、定位、拍照，，识别精度可达1微米。 扫描选择区域后，软件自动识别出的微塑料颗粒分布 4.软件自动选择无颗粒空白区域，采集背景光谱，然后依次采集识别出的所有微颗粒的红外光谱，并完成光谱的定性检索。 对识别出的颗粒采集自动采集可视化图像及红外全谱 从左至右依次为：颗粒定性结果、粒径、深度及谱库比对匹配度的结果；各种颗粒的数量及占比结果；不同尺度的微塑料颗粒数量统计结果 不同种类的微塑料颗粒尺度分布 SerialMY1918PP Software Clarit Version 1.1.2 .21 Analysis DD# Report Da 1A1 ightDDiameter ￥Aspect RatArierea PerimeteiEccentricityCircularity 391 203.1474 0.45285732412..551017.6090.7970193300.393332839 Solit 0.76467118 Identi 88 U1nkne icattiior 0.65 2A2 20| 21.11004 350 68.28427 0.5264709 0.94327116 90 135.9919 D.568513 145255 600.4163 0.8378158 0.5063153 130.13 500 1112.548 973123 .135 5 B 42.9674 0 146.5685 C 0.668461 0.84819522 0.958677 41.2669 1337.5 143.6396 0.55998 0.94 40.093 62.55 113.63 42 29.31615 e Te 28 28.76814 675 116.5685 650 96.5685454 0a.6255663 63 H 1.2 2527.0575 575 92.42641 G0.5769932 3333333 Chitin .673 1 B9 18 20.34214 32572.42641952401 95295296 Pol nidee[PPAA) 576 12 C 295 122.3784 0.393812 11762.51194.4720.76119420.10359944 0.443032015 Unknow 0.649078 导出为.csv格式的数据中包含的信息 5.实时更新检测报告，其主要内容如下： a.“颗粒”项目下，包括所有颗粒的图片、尺寸、面积、定性结果等信息； b.“鉴别”项目下，包含每种微塑料的数目和百分比的定量信息； C.“统计”项目下，包括不同粒径范围内微塑料的种类分布等统计信息。 此外，所有原始谱图均可导出为 .SPC 格式的谱图。如果对自动比对结果存疑，可选择重新手动谱库比对，也可以将其导入到第三方的谱图检索和分析软件中进行二次确认。用户手动修正后的结果将在软件中进行标注。 所有统计数据也可导出为 .CSV 格式，其中将包含微塑料ID、尺寸、定性结果以及用户是否对结果进行修正等信息。 注：定性结果的准确度取决于以下几点： a.标准谱库中的谱图数量和质量。目前内置谱库中包含最常见的41种聚合物。同时， Clarity 软件支持用户自建谱库，用户可以购买标准品并采集谱图后，将其导入谱库中。安捷伦也将与用户合作，充实现有谱库并为所有的 Clarity 用户免费升级。 b.软件将匹配度高于65%的结果用于定性分析，如匹配度低于65%，则标记为未检出。而匹配度取决于谱图的质量。为获得具有更高信噪比的谱图，即每个微塑料颗粒均能被清晰聚焦，建议用户采用不同孔径的滤膜(如10-200 um和 200-500um)对样品分级处理后进行检测。 结论 Agilent 8700 LDIR 激光红外成像系统可全自动完成微塑料颗粒的定性和定量分析，提供颗粒种类、数量、百分比、尺寸、面积、可见照片以及粒径分布等信息。其分辨率高且检测效率高，适用于环境、食品和生物体等领域的微塑料检测。 具有现场检测需求的用户可以选择 AgilentCary 4500 便携式红外光谱系统或 Cary4300 手持式红外光谱系统。以上两款仪器均标配 ATR 附件、内置电池和 Pad，可直接在现场快速定性检测大颗粒塑料样品。 在实验室中定性分析大颗粒塑料，也可以选择配备 ATR 附件的 Cary 630 FTIR。 附录 常见聚合物及其主要来源： 1.聚乙烯(PE)：塑料袋、储藏箱 2.聚丙烯(PP)：瓶盖、绳子、齿轮、皮带 3.聚苯乙烯(PS)：餐具、杯子、漂浮物、冷却器、集装箱 4.聚酰胺 (Nylon， PA)：绳子、渔网、纺织品 5.聚酯(PES)：纺织品、船艇 6.丙烯酸(AC)：乳胶漆、大衣、医疗设备 7.聚甲醛(POM)：汽车零部件、电子设备 左图： Cary 4500 便携红外现场检测塑料样品；右图： Cary 4300手持式红外检测塑料样品 米 在实验室中使用 Cary 630 FTIR 进行大颗粒塑料样品定性分析 8.聚乙烯醇(PVA)：洗衣凝珠、鱼饵 9.聚氯乙烯(PVC)：塑料管道、电影胶片、集装箱 10.聚甲基丙烯酸酯(PMA)：薄片安全玻璃，比如汽车挡风玻璃 11.聚对苯二甲酸二醇酯(PET)：软饮料、纺织纤维 12.醇酸树脂(AKD)：树脂、涂料 www.agilent.com/chem/contactus-cn 免费专线： 800-820-3278，400-820-3278(手机用户) 联系我们： LSCA-China_800@agilent.com 在线询价： www.agilent.com/chem/erfq-cn www.agilent.com 安捷伦对本资料可能存在的错误或由于提供、展示或使用本资料所造成的间接损失不承担任何责任。 ( 本文中的信息、说明和技术指标如有变更， 恕 不另行通知。 ) ( 2021年1月，中国出版 ) 5994-2462ZHCN Agilent 8700 LDIR 激光红外成像系统可实现 10 微米以上微塑料的全自动检测：自动聚焦、自动定位微塑料，自动拍照、自动采集每颗微塑料的红外谱图，并通过谱图比对和检索，确定每颗微塑料的化学特性。在自动生成的最终检测报告中，包括颗粒照片、红外谱图、定性结果以及百分比、粒径和粒径分布等定量统计结果。为提高微塑料的检测效率，满足海量微塑料的检测需求，安捷伦专门开发出微塑料全自动检测软件 Clarity。借助该软件，只需点击几下鼠标，即可完成微塑料的检测。即使没有任何化学背景和仪器操作经验的人员，也可以在 15 分钟内熟练掌握微塑料的检测操作。