塑料微粒——一个机会发现导致研究的热情

五年前一个机会发现在海滩上画我不仅成为我的主要的研究领域,而是一个“奋进号”燃料讨论塑料微粒在瓶装水。

在度假在萨Famara在兰萨罗特,西班牙,我发现了几个小,五颜六色的闪亮的物体被冲上村庄通常是清洁的海滩。好奇心是科学发现的基石,这些粒子勾起了我的好奇心,所以我收集样本拿回PerkinElmer的实验室先见绿色,英格兰。

热衷于检测和特征污染物,我和我的团队使用我们的傅里叶变换红外(ir)光谱仪确认粒子发现这个曾经纯净原始的海滩上小塑料微粒碎片。通过这一分析,我们也开始理解他们的化学成分是聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的混合物——相对常见的化学物质普遍在塑料瓶,盖子和渔网。

我们的发现扰乱假设塑料微粒污染是唯一生产过程的结果

以来第一个发现和想扩大我们的知识来更好的帮助其他环境和食品科学家们解决这个问题,我们已经扩大了我们的努力分析全球塑料微粒污染。例如,PerkinElmer科学家加入了2018年英国海滩清洁在朴茨茅斯的斯托克斯湾。塑料垃圾发现的范围包括从棉花签棍棒和吸管,塑料瓶子和盖子。当然,我们发现了大量的塑料微粒颗粒测试实时正确的与我们的便携式红外光谱在岸边。这不仅给我们新的数据点为我们的工作和我们的客户,但它也给公众在事件本身机会学习正是塑料垃圾目前出现在他们的海滩——扩大他们的好奇心和知识影响环境的化学物质。

在分析粒子,我们英国海滩上发现同样的聚合物的兰萨罗特岛:聚乙烯、宠物和聚丙烯的混合物。这证实了持久和广泛的塑料污染的性质和确认需要健壮的测试方法来监视它来帮助保护全球食品和饮料供应链的完整性。

挑战瓶装水的假设

真正激发了我们的兴趣对这些样本,然而,它如何与我们的分析塑料微粒的瓶装水——通常被认为是纯净和比自来水更健康。

一项研究调查了之后瓶装水的塑料微粒含量的产品2018年,PerkinElmer然后测试发现的假设在这个研究塑料微粒颗粒小于200µm的起源。(见一个塑料微粒究竟是什么?下面的框)使用我们关注400红外成像系统,我们分析了五个瓶装水品牌和比较结果的样本过滤自来水。¹

准备傅立叶变换红外光谱分析是简单的水与食物或海滩样本。水只需要过滤到IR-compatible过滤媒体直接与傅立叶变换红外显微镜分析之前。这把个体的塑料微粒从瓶装水和允许使用成像技术发现和识别它们。

尽管我们发现更多的碎片在自来水过滤——通常是低于瓶装水,其他结果是最有说服力的。所有样本包含塑料微粒大小在20 - 200之间µm和纤维较长。然而,我们注意到,这些化学物质产生的光谱峰值对应于常见塑料包括聚丙烯、聚乙烯和宠物,纤维是纤维素基材料。

确定塑料微粒在瓶装水立即让我们问显而易见的后续问题:他们是如何到达那里的?也许最普遍的假设是介绍了粒子在瓶子的制造过程。或者,他们是剪切运动的结果当打开瓶子。大多数瓶子是由聚丙烯,聚乙烯和宠物——确切的聚合物中确定我们的研究给了这一理论更大的信任。

虽然它可能是一个可行的解释,这三种聚合物与发现只有5%的粒子。聚酰胺、聚乙烯醇和聚丙烯腈,以及纤维素或纤维素醋酸分子通常从服装,由另外的95%。纤维素粒子通常来源于面料,在清洁的环境就像一个意想不到的瓶装水工厂。因此,这些纤维素材料的存在是目前仍不确定。加上额外的聚合物的存在,这些发现扰乱假设塑料微粒污染是唯一生产过程的结果,表明他们不是来自其他手段。

塑料微粒在我们的食物链

的一个主要担忧塑料微粒污染是它进入我们的全球食物链。由于塑料的流行在我们的海洋,一个最明显的来源是通过海鲜。

世界各地的研究人员花费数年时间调查如何塑料微粒渗入我们的食物链。浮游动物、微生物食物链底部的,已经知道摄取塑料微粒颗粒,biomagnified之前最终到达我们的盘子。³

2017年,据估计,欧洲的平均饮食包括海鲜每年消耗11000塑料微粒颗粒。⁴目前估计这一数字大约在每年70000粒子。⁵此外,最近在奥地利维也纳医科大学的确认在人类粪便中塑料微粒颗粒第一次。

很明显,他们在各种水性毒素或污染物积累,这意味着他们可以biomagnify食物链并可能危及消费者。因此,为了保护消费者安全,有必要监控塑料微粒的存在在所有类型的样品。这包括海洋和其他水路、海鲜和瓶装水。

有效地分析塑料微粒

作为我们的工作和热情为塑料微粒的研究,包括项目与绿色和平组织这样的组织,我们开发了全球创新的技术和方法来帮助科学家分析这个问题在更高级的方法。

的一个主要因素在分析塑料微粒围绕样品制备。以不同的方式对待不同类型的食物之前,傅立叶变换红外光谱仪器分析。例如,生物材料的去除海鲜是必要的,以避免干涉的红外光谱,并允许清洁分析纯塑料微粒颗粒。在这个例子中是常用的一种数学方法消化,与科学家能够选择酸性,氧化物酶变异,根据样品类型。⁶

相比之下,海滩相对干净的塑料微粒收集样本。暴露在阳光、海浪和水不仅塑料分解成小块,也消除了大多数外部污染物。样品制备——可以在特定应用程序的冗长的塑料微粒分析-是相对简单的。兰萨罗特岛的样本收集和英国海滩,是常规分析。清洗后的样品将沙子和生物物质,我们使用PerkinElmer频谱两个红外光谱直接测量较大的粒子。颗粒小于200µm使用傅立叶变换红外成像显微镜测量。

这个行业正在标准化塑料微粒分析的方方面面,从样品制备、数据分析

研究世界改变了自从我们开始分析塑料微粒,现在重点放在避免塑料微粒的不同群体之间出现差异,研究人员。有鉴于此,该行业正在标准化塑料微粒分析的方方面面,从样品制备、数据分析。许多全球机构——欧盟委员会(European Commission)的联合研究中心和JPI海洋——与公司和其他合作组织协调相关分析和防止谎报。

虽然这个机会发现兰萨罗特岛成为我个人的激情也促成了全球科学和文化运动。科学家们正在帮助解决塑料微粒的连接通过创新的挑战,解决方案和方法。我们应该利用科学的力量和先进的分析来完成我们的目标,我们努力使我们的世界和我们自己更健康。

伊恩·罗伯逊高级应用科学家PerkinElmer光谱组。