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Environ. Sci. Technol新成果！mIRage助力復雜道路灰塵內微塑料檢測
微塑料在我們的空氣、水和土壤中無處不在，存在于生態系統的各個層面。其主要來源于城市灰塵、船舶涂料、個人護理產品、塑料產品、道路標志、合成紡織品和輪胎等，并以不同的形態如：纖維、微粒、顆粒和碎片存在。
近年來，已有研究表明微塑料對人類、動物、植物和環境的健康影響取決于塑料顆粒的大小、濃度、化學性質和相互作用的方式。但由于微塑料尺寸過小和其混合存在的復雜性，傳統方法針對這些顆粒的檢測往往勉為其難。尤其是降解后的次級微塑料，其尺寸往往小于5μm，傳統分子儀器分析方法如傅里葉紅外光譜難以有效的對其化學成分進行表征。
非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統-mIRage的出現有效解決了上述受限問題。設備基于光學光熱誘導共振（O-PTIR）技術，突破了傳統紅外光譜衍射極限，空間分辨率可達500 nm，有效解決了基本全尺寸微米和納米塑料（MNPs）樣品的化學成分信息、大小和形態表征問題。
近年來，已有研究表明微塑料對人類、動物、植物和環境的健康影響取決于塑料顆粒的大小、濃度、化學性質和相互作用的方式。但由于微塑料尺寸過小和其混合存在的復雜性，傳統方法針對這些顆粒的檢測往往勉為其難。尤其是降解后的次級微塑料，其尺寸往往小于5μm，傳統分子儀器分析方法如傅里葉紅外光譜難以有效的對其化學成分進行表征。
非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統-mIRage的出現有效解決了上述受限問題。設備基于光學光熱誘導共振（O-PTIR）技術，突破了傳統紅外光譜衍射極限，空間分辨率可達500 nm，有效解決了基本全尺寸微米和納米塑料（MNPs）樣品的化學成分信息、大小和形態表征問題。
圖1 非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統-mIRage原理圖
近期，來自美國圣母大學的Kyle Doudrick等人[1]使用非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統-mIRage對我們日常生活中時時接觸的道路粉塵中的微塑料進行了表征。
道路灰塵含有由輪胎退化產生的微納米塑料（MNPs），它們由天然橡膠、合成橡膠和尼龍組成合成橡膠用于增強輪胎緩沖和彈性，而尼龍用于輪胎內層。道路灰塵還含有來自燃料添加劑的含氮硝基化合物。作者首先通過傳統FTIR光譜來表征大塊道路粉塵(圖2a黑色譜線)，在1100 cm?1和1750cm?1之間存在廣泛的未解躍遷，表明粉塵中存在復雜的混合物質。而粉塵內混雜的微塑料顆粒卻因為尺寸問題無法分析。
隨后，作者使用采用基于OPTIR技術的mIRage系統，對粒徑僅1μm的兩個顆粒——顆粒1和顆粒2（圖2d和圖2e）進行成像分析，可以看到密集的道路塵埃聚集體和單個顆粒，并在1450cm-1和1650cm-1波數處出現強紅外光譜吸收峰（圖2f）。
圖2表明，顆粒1主要由合成橡膠組成，在1451±4 cm?1和1493±4 cm?1處具有主要特征峰，并存在特征吸收在1500 cm?1和1550 cm?1之間的硝基化合物。顆粒2具有尼龍中常見的酰胺I和酰胺II過渡指示峰。同時具有與含硝基化合物如硝基甲烷(1383 m?1和1573cm?1)一致的振動（圖2a）。
圖2 粉塵內混雜的微塑料顆粒紅外成像表征圖
最后，作者對圖2a中突出顯示的單個顆粒1和2進行了分析。圖2d、e分別為1450 cm?1和1650cm?1光譜特征的5×5 μm2 OPTIR顯微圖像。在1450 cm?1和在1650 cm?1處，顆粒1的化學性質與顆粒2不同。綜上所示，作者推斷出粒子1和粒子2可能分別由橡膠和尼龍組成，體現了OPTIR量化MNPs的能力，有效監測降解過程中發生的化學變化，并表征復雜樣品(即道路粉塵)中單個和聚集MNPs的化學特性。這款創新設備有效克服了目前許多產品對MNP表征的限制，即同時量化顆粒豐度和形態的能力，致使mIRage系統成為分析復雜環境中MNPs的有效工具。
非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統-mIRage優勢：
? 可達500 nm左右的空間分辨率
? 基本無需樣品前處理，樣品即放即測
? 光源“探針”對樣品無損傷
? 同時、同位置進行紅外和拉曼光譜測試，提供相互佐證的分析結果
? 同時獲得樣品成分、形貌、大小等信息
樣機體驗：
為滿足國內日益增長的新型紅外表征需求，更好的為國內科研工作者提供專業技術支持和服務，Quantum Design中國北京樣機實驗室引進了非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統——mIRage，為您提供樣品測試、樣機體驗等機會，歡迎各位老師垂詢！
參考文獻：
[1]. Kirill Kniazev, Ilia M. Pavlovetc, Shuang Zhang, Junyeol Kim, Robert L. Stevenson, Kyle Doudrick,and Masaru Kuno.Using Infrared Photothermal Heterodyne Imaging to Characterize Micro- and Nanoplastics in Complex Environmental Matrices: Environ. Sci. Technol. 2021, 55, 15891?15899
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