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使用掃描電鏡在量化軟體動物中的含氯微塑料的應用

瀏覽次數(shù):1065 發(fā)布日期:2022-11-18  來源:本站 僅供參考,謝絕轉載,否則責任自負
什么是微塑料?

自塑料發(fā)明以來,塑料因其耐用性和長使用壽命而受到贊譽,但 21 世紀也面臨著一些煩惱:塑料降解和塑料污染。人們不再只關心太平洋里的塑料袋,也關心太平洋里漂浮的塑料垃圾;科學家們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)高分子材料逐漸風化,產(chǎn)生的微顆粒滲透到環(huán)境、水道,最終會有一部分進入生物體中。

 

這些“微塑料” (直徑小于 5mm 的塑料顆粒) 是如此普遍,以至于在世界偏僻的角落都可以發(fā)現(xiàn)大量的微塑料,它們對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的影響一直是非;钴S的研究領域,有一些跡象表明,微塑料可能會被引入食品供應鏈中。

EDS 進行微塑料識別

確定微塑料污染物的組成需要從準確識別顆粒開始。眾所周知,在外觀上,微塑料很難與其它海洋沉積物區(qū)分開來,因此需要對其進行化學分類。X-射線能量色散光譜 (EDS) 是掃描電鏡中的表面成分分析技術,它可以清晰地呈現(xiàn)成像區(qū)域的化學成分信息。在尋找微塑料時,研究人員需要尋找標志性的元素,如聚氯乙烯顆粒中的氯元素。

可是挑戰(zhàn)在于,在整個樣本區(qū)域中,EDS 面掃可能相對較慢,每個像素可能只需要幾秒鐘來收集譜圖,但把所有樣本區(qū)域的能譜收集加在一起時,收集數(shù)據(jù)將會消耗數(shù)小時。令人沮喪的是,其中大部分時間都花在了收集樣本的空白區(qū)域數(shù)據(jù)上。這就是巴伐利亞環(huán)境署的研究人員與飛納臺式掃描電鏡合作的原因,目的在于加快數(shù)據(jù)收集的過程。

識別軟體動物中聚氯乙烯微塑料

作為他們研究的一部分,巴伐利亞環(huán)境署的研究人員試圖量化軟體動物中聚氯乙烯微塑料的含量。通過確定軟體動物吸收了多少個粒子,他們就可以估計環(huán)境微塑料是如何進入我們的食物供應鏈中的。軟體動物樣本首先暴露在一個富含微塑料的環(huán)境中,然后均質和過濾處理。接著用 SEM-EDS 對該過濾器進行成像,并定量富氯區(qū)域。

 
軟體動物的濾液樣本。(左) 過濾器;(中) 掃描電鏡圖像顯示不同類型和不同尺寸的粒子。如果沒有額外的化學元素信息輔助,人工識別聚氯乙烯微塑料幾乎是不可能的;(右) EDS 數(shù)據(jù)疊加在 SEM 圖像上,表明氯元素的存在 (紅色)。

“飛納電鏡為了大大縮短數(shù)據(jù)收集的時間,使用自動化編程的方式進行實現(xiàn)”。

基于飛納電鏡的 PPI(Phenom Programming Interface)編程,研究人員為飛納電鏡能譜一體機 Phenom ProX 開發(fā)出了 Chloroscan(氯化物掃描)軟件。首先,通過軟件對圖像進行自動分析,識別潛在的微米尺度粒子;隨后 EDS 能譜再對每個潛在粒子進行元素分析。這大大減少了整體數(shù)據(jù)的收集時間,同時也提供了必要的量化結果。

 

數(shù)據(jù)分析完成后,軟件界面會顯示哪些顆粒含有的氯元素超過了用戶定義的閾值。

結論

為了增加大家對微塑料污染的理解,研究人員需要更可靠的工具來進行顆粒識別。SEM-EDS 作為一種有價值的微塑料可視化和化學識別技術 —— 隨著定制自動化軟件(Chloroscan 軟件)的開發(fā),可以為微塑料的自動化分析提供高效的檢測方式。我們希望氯化物掃描軟件能夠激發(fā)常規(guī) SEM-EDS 在微塑料研究中的進一步應用。
來源:復納科學儀器(上海)有限公司
聯(lián)系電話:400-857-8882
E-mail:cici.yang@phenom-china.com

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