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介紹 瓶裝純凈水替代飲用自來(lái)水在市場(chǎng)內(nèi)銷 售。但是，越來(lái)越多的人反對(duì)使用一次 性塑料瓶，事實(shí)上因?yàn)檫@些塑料瓶最后可能會(huì)完好無(wú)損的進(jìn)入環(huán)境（其需 要很多年的時(shí)間來(lái)降解），或者是分解成更小的碎片和顆粒后，作為次生微 塑料進(jìn)入環(huán)境。最近的一項(xiàng)研究報(bào)告稱，在幾個(gè)品牌的瓶裝飲用水中檢測(cè) 到微塑料顆粒。1 微塑料對(duì)人類健康的影響仍有待確定，但是在食品和飲料 中，可能含有持久性有機(jī)污染物（POPs）的微塑料的存在是人們的關(guān)注重點(diǎn)。 分析瓶裝水可確定微塑料的存在、特性、尺寸和數(shù)量。 紅外（IR）光譜分析是識(shí)別聚合物的主要分析技術(shù)，并且使用紅外顯微鏡可 檢測(cè)和識(shí)別微塑料小至只有幾微米大小的顆粒。本文介紹使用 PerkinElmer  Spotligt 400 紅外成像系統(tǒng)分析幾種不同品牌瓶裝水的方法。

紅外顯微鏡樣品制備 紅外顯微鏡分析要求不同來(lái)源的微塑料樣品不受任何基 質(zhì)干擾，并且單個(gè)顆粒或碎片要能夠分離出來(lái)。在某些 情況下，如沉積物中存在的微塑料，樣品凈化可能是一 個(gè)重要的過(guò)程。但是，就瓶裝水樣品而言，無(wú)需樣品凈化， 而是僅需將微塑料從水性基體中分離出來(lái)。該過(guò)程可通 過(guò)使用適于紅外測(cè)量的合適的濾膜簡(jiǎn)單過(guò)濾樣品得以實(shí) 現(xiàn)。紅外顯微鏡的最佳濾膜類型經(jīng)確定為銀膜、鍍金聚 碳酸酯或激光蝕刻的硅濾膜。2 如果使用透射模式測(cè)量樣 品，則硅濾膜是選擇，所有三種類型均適于反射測(cè)量。

實(shí)驗(yàn) 為測(cè)試不同品牌瓶裝水（塑料），在英國(guó)當(dāng)?shù)刭?gòu)買五種匿 名瓶裝水，以測(cè)試其中是否存在微塑料。此外，還測(cè)試 了自來(lái)水樣品。使用配有 13 mm 玻璃過(guò)濾器支架的 600  mL Advantec 燒瓶對(duì)樣品進(jìn)行抽濾，每個(gè)樣品 500 mL 的體積。使用孔徑范圍為 1-5 微米的 13 mm 直徑的濾膜 （Sterlitech Corp.）。此類孔徑可以快速過(guò)濾，并且可以 收集小至幾微米尺寸的微塑料，而紅外顯微鏡能測(cè)試的 最小尺寸因衍射極限而受到限制。對(duì)于瓶裝水的測(cè)試， 可使用 13 mm 直徑的濾膜，因?yàn)闃悠坊|(zhì)通常干凈， 并且只有少量顆粒需要過(guò)濾。將 13 mm 濾膜直接放入 Spotlight 400（圖 1）的紅外顯微鏡樣品載物架上，用 于每個(gè)完整濾膜上樣品的反射測(cè)量和可見(jiàn)圖像測(cè)量。 圖 2a 和 2b 顯示的是使用反射法對(duì)直徑為 13 mm 的鍍 金聚碳酸酯濾膜上瓶裝水樣品和自來(lái)水樣品測(cè)出的完整 可見(jiàn)圖像。 從瓶裝水樣品中可觀察到分布在濾膜上的一系列黑色顆 粒。在自來(lái)水樣品中可以看見(jiàn)大量的顆粒和纖維。 從收集的可見(jiàn)圖像測(cè)量結(jié)果來(lái)決定是否對(duì)整個(gè)樣品濾膜 成像或者掃描單個(gè)顆粒。獲取 13 mm 濾膜的整個(gè)紅外 圖像可能需要幾十分鐘，這取決于空間分辨率、光譜分 辨率和所需的靈敏度。但是，如果濾膜上只有幾個(gè)顆粒， 則不必采集整個(gè)紅外圖像，因?yàn)槭褂脝吸c(diǎn)模式可在幾秒 鐘內(nèi)掃描每個(gè)顆粒。就自來(lái)水樣品而言，其中有數(shù)百個(gè) 顆粒，采集紅外圖像是最明智的方法。表 1 所示為對(duì)此 類樣品進(jìn)行單點(diǎn)和紅外成像測(cè)量的掃描條件。

在圖像中的任何一點(diǎn)上均有與該空間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的完整紅外 光譜圖。圖 6 所示為一個(gè)示例光譜，并已識(shí)別出該光譜 為纖維素。在自來(lái)水樣品中，絕大多數(shù)纖維是纖維素。

紅外圖像基于近 250,000 個(gè)光譜的收集。手動(dòng)分類數(shù)據(jù) 以試圖找出不同化學(xué)物種將需要數(shù)小時(shí)的時(shí)間。但是， 軟件的數(shù)據(jù)處理程序考慮到快速提取信息。軟件里的 “Show Structure"命令使用主成分分析（PCA）提取所 收集數(shù)據(jù)內(nèi)不同特定化學(xué)類型的信息。圖 7 所示為自來(lái) 水樣品的組分 1 的圖像。在圖 5 所示的總吸光度圖中， 顯示出從數(shù)百個(gè)顆粒和纖維中分離出的清晰顆粒。

概要 顯微紅外，無(wú)論是使用點(diǎn)模式還是紅外成像模式，經(jīng)證 實(shí)都是檢測(cè)和鑒別瓶裝水中存在微塑料的分析技術(shù)，采用適當(dāng)?shù)臉悠肥占蛢艋椒?，該技術(shù)可應(yīng)用于 其他含有微塑料的樣品。所有品牌的瓶裝水均含有 20-200 微米大小的微塑料，其中一些纖維長(zhǎng)度超過(guò) 2  mm。瓶裝水中含有的纖維和顆粒比自來(lái)水樣品中存在 的少得多。所存在的微塑料類型差別較大，并且絕大多 數(shù)并非用于制造塑料飲料瓶的塑料材料。在各個(gè)制造商 的場(chǎng)所內(nèi)需要確定微塑料的來(lái)源以消除問(wèn)題，或者可引 入額外的過(guò)濾步驟來(lái)去除微塑料。此外，需確定所存在 的微塑料是否對(duì)消費(fèi)者構(gòu)成健康風(fēng)險(xiǎn)。