看谱镜分析

12月初，美国环境保护署(EPA)正式向Inhance Technologies LLC公司发出通知，要求其停止生产某些全氟烷基和多氟烷基物质(PFAS)。这些化学物质是在其氟化高密度聚乙烯(HDPE)塑料容器生产过程中产生的，这为包装工业提供了重要应用价值，这些容器又用于各种家庭消费品、杀虫剂、燃料、汽车和其他工业产品的包装，此举旨在保护公众免受危险PFAS化学物质的暴露。　　EPA指出，长链PFAS化学物质会随着时间在人类的身体和环境中积累。即使是微量暴露也可能会显著增加人们的长期健康风险。人们会通过饮用水、捕食含有PFAS的鱼以及被PFAS污染的地下水而接触到这些PFAS物质。根据美国疾病控制中心和其他数据显示，近乎所有测试者血液中至少含有一种该企业制造的PFAS。即使没有进一步的暴露，单次暴露的PFOA(全氟辛酸，Inhance生产的主要PFAS类型之一)也需要十多年的时间才能排出体外。Inhance每年对多达2亿个容器进行氟化处理，远超过美国家庭容器处理的规模，释放出来的有毒物质会对饮用水供应造成严重污染，对数百万人造成不良健康影响。　　Inhance公司为2500万磅塑料进行表面处理,据EPA估计,该工艺每年会向环境释放约700克的问题全氟化合物。EPA认为这可能污染饮用水,给上百万人的健康带来风险。Inhance公司则辩称生成的全氟化合物只有15克,可以忽略不计。双方在具体数据上存在分歧。　　此事凸显了环境领域一个长期争议的焦点问题——全氟化合物的风险管理。这类物质具有极强的技术性能,在塑料、涂料、 TEXT型材料等领域有重要应用。但是它们大多难以降解,可能对环境和健康产生危害。EPA对其风险的判断标准也明显更为谨慎。Inhance公司表示,其技术使塑料容器回收再利用不受影响。其他专家也指出,氟化塑料不会降解出这类小分子物质。但是表面处理工艺优化或多层塑料结构可能有助于避免问题化合物的生成。相关的技术创新和改进势在必行。　　从美环保局警告信看PFAS分析检测的市场机会　　1. 样品前处理：需要标准化的程序,例如稀释、提取、精炼等。　　2. 检测仪器：常用的PFAS检测仪器包括液相色谱(LC)或液相色谱串联质谱仪(LC-MS/MS) （点击了解仪器）据了解，现行的PFAS分析检测的相关国家标准并不多，主要应用领域为食品安全、电子电器产品、食品接触材料、纺织品等。此外，国家标准计划《纺织品 全氟及多氟化合物的测定 第1部分：液相色谱-串联质谱法》正在起草中，主要起草单位中纺标检验认证股份有限公司等，主管部门为中国纺织工业联合会。对于科学仪器行业来说，环境分析测试是一个全球增长的市场，约为2.5亿美元，预计增长率为15-20%。五年前，还没人谈论PFAS，而在2024年初举办的摩根大通医疗会上我们看到多位仪器巨头CEO频繁提及，而PFAS也不仅仅局限于水质检测的市场，已经开始超越环境市场，拓展到食品安全领域，甚至还可能拓展到其他市场。　　安捷伦 CEO Mike McMullen ：随着监管PFAS化学品的法规有所增加，消费者的专业关注度也在增长，基于此FDA和其他机构开始考虑PFAS是否会对已确定的影响之外对人体健康产生其他后果。因此，安捷伦、沃特世的CEO都频繁提及PFAS的增长，其可以通过分析仪器设备提供服务。　　沃特世CEO Udit Batra：食品和环境领域的年均增长率为中个位数，大致与全球GDP增长相当。这主要是由于对食品和环境中PFAS等杂质进行更高灵敏度分析测试的需求在逐年增长，基于此Waters也在积极关注该领域，提供高灵敏度的分析检测仪器。

面对10万倍的电镜，原本平整一体的岩石样本，内部结构一览无余展现在镜头下，白色的是碳酸盐岩，黑色的是泥岩，中间夹杂有很多孔隙裂缝，细如发丝，地质人员日思夜想的石油就在这里。从设备中拿出1厘米见方的样品，勘探开发研究院地层古生物实验室经理王伟庆开始了揭秘，“别看只有小拇指尖那么大，经过扫描电镜数万倍放大，就是一个浩瀚的‘宇宙’了。”2021年，胜利油田页岩油勘探开发取得战略性突破，首批上报预测石油地质储量4.58亿吨，首先得益于地质科研人员在基础研究上的突破。一根头发丝的直径通常在0.03毫米左右，也就是30微米左右，胜利油田的页岩油就蕴藏在这头发丝般甚至还细小的孔缝中。“样品中看到的部分，如同在一个足球场内寻找一个乒乓球，要找到这个‘乒乓球’首先要制作出合格的样品。”地层古生物实验室扫描电镜工作人员于杰杰说，扫描电镜对岩石样本要求非常高，页岩取芯难度很大，层多且薄又易碎，手工处理样品要格外掌握好力度、技巧。将页岩手工制作成1厘米见方的小块，再用砂纸反复打磨，直到普通显微镜下看到切面平滑了，再用氩离子抛光仪继续打磨。这个过程可能要重复几十次，直到达到镜面效果了，才能用扫描电镜进行观察。扫描电镜可以聚焦到纳米级，非常直观地反映出页岩油的储集空间、成分特征、矿物架构等。一张有典型意义的图片，犹如毛细血管图似的，要想展现出页岩油孔隙，通常需要从上百甚至上千张图片中挑选出来。勘探开发研究院科研人员通过关键技术攻关，优化试验参数工序，创新工作流程，聚焦提升电镜分析质量，突破了含油样品低真空观察、氩离子抛光高精度成像、背散射样品成分精细识别等技术难关，掌握了非常规样品电镜分析方法，为油田非常规储层评价提供了关键信息，助推了油田页岩油、致密油勘探突破。纳米尺度的电镜图像成为打开非常规储层微观世界的“金钥匙”，凭借过硬的分析技术及分析质量，勘探开发研究院制定了页岩油电镜分析行业标准，成为了行业标杆及排头兵。此外，扫描电镜分析技术还在如何识别致密砂岩里的好储层，如何避免油气层伤害和改造低产储层等领域，扮演了研究工作“利器”的角色。下一步，勘探开发研究院将开发精度更高的聚焦离子束扫描电镜分析技术，模拟和寻找页岩油的流动和路径，届时，足球场上的玻璃弹珠也不再难寻，非常规储层里的原油如何从地层中流出来等难题也会有新的答案。

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