革命性的微塑料检测，激光直接红外光谱技术的突破
环境中的微塑料污染日益令人担忧，因为它会对生态系统和人类健康产生不利影响。传统的检测方法一直难以提供精确、可扩展且无损的分析。然而，微塑料检测领域的最新突破——激光直接红外 (LDIR) 光谱法，提供了一种有希望的解决方案。这种尖端技术能够快速、高通量、精确地识别环境样本（如沉积物和海水）中的微塑料。通过分析微塑料颗粒的红外光谱，LDIR 可以根据其独特的分子特征识别聚合物，即使尺寸非常小。
激光直接红外 (LDIR) 光谱法是一项用于识别和量化环境样本中微塑料 (MP) 的先进技术，它可以通过用红外区域的激光直接扫描样品来快速检测材料。LDIR 擅长提供有关环境样品中颗粒的化学成分、大小和形状的详细信息，具有高度自动化和高通量分析的优势，该技术旨在解决准确检测微塑料的挑战，这对于评估各种生态系统中的污染至关重要。
而另外一种傅里叶变换红外 (FTIR) 光谱法通过测量样品对红外光的吸收，以产生可用于根据分子振动识别材料的光谱。FTIR 广泛用于分析有机化合物、聚合物和生物材料等。
LDIR与其他常用技术（包括视觉显微镜和傅里叶变换红外 (FTIR) 光谱）相比，LDIR 可以更快、更准确地识别 MP，LDIR 能够直接从环境样本中分析 MP，而无需进行大量预处理，这使其成为环境机构和研究机构的颠覆性技术。
激光直接红外 (LDIR) 光谱法利用量子级联激光器发射红外光，红外光与样本相互作用，从而根据其光谱特征识别材料。识别微塑料的关键步骤如下：
- 样品制备：通过分离潜在的微塑料颗粒来制备水、沉积物或空气过滤器等样品以供分析。在某些情况下，可能需要进行预处理以消除非塑料干扰 。
- 激光扫描：用激光（通常是量子级联激光）扫描样品，该激光以特定波长激发粒子。该系统捕获红外吸收光谱，这是不同聚合物类型的特征。
- 数据分析：使用专门的软件分析红外光谱，将观察到的光谱与已知的塑料聚合物概况进行比较，以确定微塑料的类型。这包括大小、形状和化学成分。
- 量化：先进的 LDIR 系统可以通过计数并根据颗粒的大小和聚合物类型对其进行分类来量化微塑料。
Whiting 等人在2022年的研究中探索了 LDIR 作为微塑料分析高通量技术的效率。研究表明，LDIR 可以根据聚合物的类型、大小和形状自动识别环境样品中的微塑料。研究结果表明，LDIR 为 MP 分析提供了一种快速、准确且无损的方法，可以促进大规模环境监测并提高环境研究的可靠性。
YL Cheng 等人在2022年的研究中，使用 LDIR 分析了沉积物中的微塑料，表明 LDIR 可以高精度地检测和表征环境样品中的微塑料。该研究表明，LDIR 在分析复杂的沉积物混合物时特别有效，而传统方法往往难以做到这一点。研究结果表明，LDIR 可以显著改善对沉积物等各种环境区域微塑料污染的检测和研究。
Mélanie Ourgaud等人在2022年的一项研究中，评估了 LDIR 在海洋环境中识别和量化微塑料的有效性。结果证实，LDIR 可以非常精确地识别海水和沉积物中的微塑料。该研究强调了 LDIR 在提高海洋污染研究准确性方面的作用及其支持大规模监测计划的潜力。
最近的一项研究，PJI Chandran (2024)等人研究人员将 LDIR 与其他传统的微塑料检测技术（如视觉显微镜和拉曼光谱）进行比较。结果表明，LDIR 可以更快、更可靠地识别微塑料，尤其是对于混合或受污染的样品。研究发现，LDIR 光谱法在识别各种塑料聚合物方面表现出色，包括海洋环境中的塑料聚合物。LDIR 能够精确识别和量化环境样品中的 MP，而无需进行大量的样品制备，该技术可以根据聚合物类型、大小和形状对微塑料进行无损分析，区分不同类型的聚合物，从而能够准确量化和表征微塑料。与通常需要复杂样品制备的传统方法不同，LDIR 是自动化的，可以在较短的时间内分析大量样品，使其成为广泛环境监测的可行工具。
在这些研究中，主要发现突出表明 LDIR 光谱法是微塑料检测领域的一项突破性技术。LDIR 比传统方法具有多项优势，例如能够分析更大的样本量、实现流程自动化，并根据聚合物类型提供高精度的微塑料识别。
思考
虽然 LDIR 技术已被证明能够有效识别和量化微塑料 (MP)，但其在较小尺寸范围（小于 10 µm）内的灵敏度仍然是一个挑战。如何进一步优化 LDIR 以检测这些对环境研究至关重要的极小颗粒？微塑料样品通常存在于复杂的环境基质中（例如土壤、水、食物），来自其他有机和无机材料的干扰可能会影响检测准确性。如何改进 LDIR 方法以最大限度地减少此类干扰？LDIR 对检测新鲜微塑料非常有效，但它如何应对检测风化和降解的微塑料的挑战，因为这些微塑料的光谱特性可能会发生改变？LDIR 能否可靠地区分更广泛的聚合物类型，尤其是在环境中发现的不同塑料材料混合物？
这些有趣的问题旨在激发你的思考，助你更深入地理解，希望能为你带来新的启示和帮助~~~
参考文献：Prince Jebedass Isaac Chandran,S. Veerasingam，Laser Direct Infrared Spectroscopy: A cutting-edge approach to microplastic detection in environmental samples. Talanta Volume 284, 1 March 2025, 127284，doi.org/10.1016/j.talanta.2024.127284
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