每月可释放1.55万亿微塑料！亚微米红外拉曼同步测量系统，助力东南大学新成果
发布日期：2024-07-25
导读：
近日，东南大学苏宇老师团队和合作者利用非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage研究发现清洁海绵在擦除顽固污渍受磨损时，每月可释放1.55万亿微塑料，这些微塑料可能会污染环境进入食物链。该成果以“Mechanochemical Formation of Poly(melamine-formaldehyde) Microplastic Fibers During Abrasion of Cleaning Sponges”为题，发表于环境领域高水平期刊《Environmental science technology》上。
文中使用的非接触式亚微米红外拉曼同步光谱显微系统-mIRage，因其500 nm空间分辨率、不因颗粒尺寸变化而发生散射且无需接触测量对样品无污染等优势，为本研究提供了关键性技术支持。
研究概述：
微塑料（MPs）是指小于5 毫米的塑料颗粒，与常见的塑料袋和饮料瓶等塑料制品不同，微塑料常常难以用肉眼观察，而其一旦释放到环境中，就可能会进入食物链，对人体造成未知的健康风险。
日常使用的清洁海绵由三聚氰胺和甲醛的聚合物制成，在使用过程中，会磨损产生环境微塑料纤维（MPFs）。苏宇老师和其合作者购买了三个知名品牌的清洁海绵，反复在不同粗糙度的金属表面摩擦，通过非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage等多种技术手段表征了海绵的结构组成和释放的MPF。结果发现，海绵的密度对微塑料释放有显著的影响，密度越大，微塑料纤维的释放量越少。
实验详情：
研究团队使用基于O-PTIR基于光学光热红外全新技术的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage观察了磨损海绵释放的MPF（直径为7.4 ± 1.2 μm）上的原始聚合物分子结构的变化。获得了亚微米尺度下聚合物的组成和微结构参数。
O-PTIR光谱点1 - 4与未磨损海绵的O-PTIR光谱不同。海绵的碳氮双谱带（1558和1506 cm−1）在MPFs（范围从1600到1456 cm−1）中表现出增宽，相对强度略有变化。MPF上1340 cm−1（芳基C-N带）与1558 cm−1（C-N带）的吸收强度之比增加或减少。此外，在磨损海绵的洗涤沃茨中检测到较小的微塑料碎片（3 - 10 μm）（图e），其O-PTIR光谱（图d，点5和6）与长I型MPF（图d，点1）相似。摩擦热不会导致MPF上的聚合物分解，因为海绵磨损期间金属表面的温度升高（从21.5 ° C至24.9 °C）低于三聚氰胺热解引发的阈值（379−387°C。然而，在海绵中存在水和甲醛残留物的情况下，机械能可能通过缩醛胺基团（− NH-CH2-NH-）和羟甲基基团（− NH-CH2-OH）之间的交替水解和缩合反应，诱导破坏或形成三聚氰胺-三聚氰胺交联。
从磨损海绵中释放的微塑料图示。其中 (a)为沉积的海绵磨损颗粒的全景和局部投影图像。(b) 和（c）为S1-S3样品的放大图像（I、II和III型MPF），S4-S6的反射光图像。(d) c和e中位置1 - 6的归一化O-PTIR红外光热光谱。(e)从磨损海绵释放的小微塑料碎片（直径5.8和8.3 μm）的投影、反射光、可见激光和OPTIR光热红外光谱图（1340 cm−1，芳基C-N吸收带）。
基于O-PTIR技术的mIRage产品：
革命性的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage，采用光热诱导共振技术（O-PTIR），突破了传统红外光谱衍射极限，空间分辨率可达500 nm且无散射伪影。创新性的技术使其具备了以下优异的科研级别分析优势：
☛ 500nm左右的空间分辨率，无散射伪影；
☛ 基本无需样品前处理，样品即放即测；
☛ 光源“探针”对样品无污染、无损伤；
☛ 可分析固体、液体等多物态样品；
☛ 同时、同位置红外、拉曼光谱共表征，提供相互佐证的分析结果；
☛ 光谱表征、光学成像共表征，提供多维度科研分析信息；
☛ 微塑料颗粒分析功能，自动搜索微塑料颗粒、自动测量微塑料颗粒尺寸、自动微塑料光谱表征。
非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage
样机体验
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参考文献
[1]. Yu Su, Chenqi Yang, Songfeng Wang, Huimin Li, Yiyu Wu, Baoshan Xing,* and Rong Ji. Mechanochemical Formation of Poly(melamine-formaldehyde) Microplastic Fibers During Abrasion of Cleaning Sponges. Environ. Sci. Technol. 2024, 58, 10764−10775
