microplastics ( النواب ) هي واحدة من الملوثات البيئية العالمية ، مع حجم الجسيمات تتراوح من 5 ملم إلى 5 نانومتر ، أشكال مختلفة ، ويمكن بسهولة استيعاب الملوثات الأخرى على شكل مركب نظام التلوث . هناك العديد من القيود التقليدية في أساليب الكشف ، مثل " تحليل مورفولوجيا وتكوينها تجزئة " و " عينة العلاج المدمر " . مايكرو رامان الطيفي ( مايكرو رامان الطيفي ) أصبحت التكنولوجيا الرئيسية في سلسلة كاملة من تحليل microplastics بسبب submicron القرار المكانية ، التعرف على بصمات الأصابع الاهتزاز الجزيئي ، ومقاومة الماء تدخل .

مبدأ التقنية : submicron فك الاهتزاز الجزيئي بصمة

جوهر مايكرو رامان الطيفي هو التقاط الاهتزاز الجزيئي المعلومات من البلاستيك الصغيرة من خلال " الفوتون جزيء غير مرن نثر " ، وتحقيق وظيفة مزدوجة من " عنصر تحديد المواقع الفضائية " مع الجمع بين التصميم البصري عالية الدقة .

تشتت الضوء وآلية تصميم الأجهزة الأساسية

عندما الليزر الطول الموجي محددة ( عادة 532 نانومتر أو 785 نانومتر ) المشع microplastics ، الفوتون الطاقة تتفاعل مع مستوى الطاقة الذبذبات الجزيئية ، مما أدى إلى انحراف الطاقة ( أي " رامان التحول " ) ، والفرق في التركيب الجزيئي microplastics من مواد مختلفة سوف تشكل فريدة من نوعها " رامان بصمة الطيف " ( الشكل 1 ) . من أجل الكشف عن حساسية عالية ، ونظام يحسن الأداء من خلال تصميم الأجهزة الأساسية الثلاثة :

م .وحدة الليزر الطول الموجي المزدوج : 532 نانومتر ليزر مناسبة لعينات خلفية منخفضة الفلورية ( مثل حبيبات البولي ايثيلين في التربة ) ؛ 785 نانومتر ليزر الأشعة تحت الحمراء القريبة يمكن أن تمنع بشكل كبير من مضان عفوي من الأنسجة البيولوجية ، والحد من الضرر الحراري من العينات إلى * * * * * * * * * * * * * * 0.5 ℃ مناسبة للكشف عن microplastics في الجسم الحي .

م .متحد البؤر نظام المسار الضوئي : الجمع بين 20 ميكرون مع 50 × عدسة الهدف ( نا = 0.9 ) يمكن تصفية ضوء شارد ، وتحقيق 1 ميكرون عرضية القرار 3 ميكرون المحوري القرار ، وتحديد المواقع بدقة الموقف المكاني من البلاستيك الصغيرة . . . . . . .

م .em-ccd الكشف عن التكنولوجيا : التبريد الكاشف ( درجة حرارة التشغيل - 70 ℃ ) يرفع نسبة الإشارة إلى الضوضاء ( الأب ) * * * * * * * * * * * * * * > > 80 ديسيبل ، دقة الكشف عن عدد موجي يمكن أن تصل إلى 0.1 سم ⁻ يمكن التقاط إشارة ضعيفة رامان من انخفاض تركيز microplastic . . . . . . .

الطيفية فك واستخراج المعلومات المتعددة الأبعاد

من خلال الحصول على البيانات وتجهيزها intellectualized العملية ، متعدد الأبعاد تحليل المعلومات يمكن أن تتحقق من " الجسيمات واحدة " إلى " macrosample " :

م .نقطة واحدة تستهدف التحليل : في 50 μ م ۹ بقعة ضوء ، جزءا لا يتجزأ من 10 ق ، جنبا إلى جنب مع savitzky غولاي تجانس خوارزمية للقضاء على الضوضاء ، البولي ايثيلين ( 2845 سم ⁻ ¹ ) ، بولي كلوريد الفينيل ( 638 سم ⁻ ¹ ) وغيرها من البلاستيك الصغيرة المشتركة ذروة الاعتراف دقة 94 ٪ ( ن = 200 ) .

م .رسم الخرائط المكانية التصوير : 47 ملم غشاء الترشيح عينات تم مسحها ضوئيا مع 2 μ م خطوة لتوليد خريطة توزيع المواد الكيميائية الحرارية ( كما هو مبين في الشكل 2 ب ) و توزيع حجم الجسيمات المعلمات ( على سبيل المثال ، D10 = 5 μ م ، D50 = 32 μ م ) حسبت في وقت واحد .

م .الجمع بين استخدام وسائط متعددة : مايكرو الأشعة تحت الحمراء ( μ - FTIR ) وحدة متكاملة لتحقيق نفس المنطقة من " رامان + امتصاص الأشعة تحت الحمراء " الكشف المتزامن ، لتعويض تحديد المنطقة العمياء من الطيف تقنية واحدة ( على سبيل المثال ، رامان حساسة القطبية بوند ، الأشعة تحت الحمراء حساسة القطبية الرئيسية ) .

تطبيق السيناريو : تحليل التلوث الجزئي البلاستيك سلسلة متوسطة

مع مزايا " اختبار غير تدميري " ، " المضادة للتشويش " و " عالية الدقة " ، مايكرو رامان التكنولوجيا قد غطت سلسلة كاملة من تحليل البيئة تتبع المخاطر البيولوجية سلامة الأغذية من مايكرو البلاستيك التلوث .

تتبع تحليل البيئة المتوسطة

من خلال الاستفادة المثلى من أساليب المعالجة ، وكفاءة عالية للكشف عن تتبع مكونات microplastics يمكن أن تتحقق في بيئة مختلفة مثل مياه البحر والتربة والغلاف الجوي .

2-2 تقييم مخاطر الأنسجة البيولوجية

التركيز على bioaccumulation والسمية تأثير microplastics ، هذه التكنولوجيا يمكن تحقيق " في الجسم الحي التعريب + تحليل السمية " :

م .التعرض البشري دراسة : في عام 2024 ، فريق من جامعة بكين باستخدام الليزر 785 نانومتر لتجنب تدخل biofluorescence 12 بي microplastics ( أقل من 10 ميكرون ) تم الكشف عنها في أنسجة المشيمة البشرية ، مما يدل على أن microplastics يمكن نقلها إلى الجنين من خلال الأم .

م .خلية واحدة تحليل السموم : airsight النظام يمكن أن تتبع ملاحظة ( البوليسترين ) حبيبات ( ذروة مميزة 1002 سم ⁻ 185 ) في الضامة ، وتحليل مدى الضرر من البلاستيك الصغيرة على غشاء الخلية هيكل من خلال تغيير البروتين أميد أنا باند ( 1650 سم ⁻ 185 ) .

2-3 مراقبة سلامة الأغذية

تهدف إلى تلوث المواد الغذائية الاتصال مع المواد الغذائية البلاستيكية الصغيرة ، وتوفير دقة الكشف عن البرنامج :

م .قياس الهجرة : 2-8 μ م microplastic الجسيمات تم الكشف عنها في محاكاة المشهد من البولي بروبلين ( بي بي ) زجاجة الرضاعة .

م .مجمع التلوث التحليل : تحديد بي ( 2845 سم ⁻ 185 ) phenanthrene ( 1004 سم ⁻ 185 ) في وقت واحد في عينات المأكولات البحرية من خلال colocalization التكنولوجيا ، وكشف عن آلية تشكيل مجمع التلوث من خلال

ثالثاً - المزايا التكنولوجية والتحديات القائمة

3-1 المزايا الأساسية : مقارنة الأداء مع تقنيات الكشف الرئيسية

بالمقارنة مع التقنيات التقليدية مثل الأشعة تحت الحمراء الصغيرة ، الانحلال الحراري القيادة العامة ، وما إلى ذلك ، مايكرو رامان لديها مزايا واضحة في القرار المكانية وحماية العينات .

رابعاً - التقدم المحرز والاتجاهات المستقبلية

4-1 الابتكارات التكنولوجية في مجال الكشف

م .تعزيز رامان ( ثالثا )مجهر القوة الذرية ( فؤاد ) جنبا إلى جنب مع رامان10 نانومترتوزيع المجموعات الوظيفية ( على سبيل المثال ، مجموعات الهيدروكسيل ، مجموعات الكربوكسيل ) على سطح 50 نانومتر جزيئات البوليسترين تم تحليلها بنجاح .

م .منظمة العفو الدولية بمساعدة التحليل الطيفيعلى أساس resnet-50 نموذج التعلم العميق ، بعد التدريب على 10 ، 000 + مايكرو البلاستيك أطياف رامان ، دقة التصنيف من 12 مشترك مايكرو البلاستيك مثل البولي ايثيلين ، الصفحات ، بولي كلوريد الفينيل يمكن أن تصل إلى1 ف - 4تحليل الوقت هو تقصير من 30 دقيقة إلى 2 دقيقة ( الشكل 5 ) .

4-2 توسيع نطاق تطبيق النظام

م .في الموقع في الوقت الحقيقي رصد: تطوير مسبار رامان تحت الماء ، والتي يمكن استخدامها فيم في أعماق البحارفائدة نموذج مناسبة لأنّ طويلة الأجل رصد المحيطات والبحيرات وغيرها من المسطحات المائية الكبيرة .

م .مجموعة الفضاءنبذة مختصرة : التفاعل بين الميكروبات و microplastics تم تحليلها من خلال الجمع بين رامان الطيفي الشامل ( ماجستير ) تقنية .

خامساً - الاستنتاجات والتوقعات

من خلال الجمع بين " البصمة الجزيئية الاعتراف " و " submicron التحليل المكاني " ، مايكرو رامان الطيفي أصبح أداة ثورية في دراسة microplastic التلوث . ويركز التركيز في المستقبل على ثلاثة اتجاهات رئيسية :

1 - وضع " رامان - الأشعة تحت الحمراء - المجهر الإلكتروني " نظام متكامل متعدد الوسائط ، وتحقيق " تكوين - شكل - هيكل " تحليل محطة واحدة ؛ 2 - تعزيز بناء نظام عالمي موحد معايير الاختبار ، حل مشكلة المقارنة بين مختلف نتائج المختبر . 3 . تعميق تطبيق الذكاء الاصطناعي في تحليل عينات من ركائز معقدة ( مثل الأنسجة البيولوجية ، وارتفاع ملوحة مياه البحر ) ، وتحسين كفاءة ودقة الكشف .

التقدم المستمر في هذه التكنولوجيا سوف توفر الدعم التقني من أجل تنفيذ الاتفاقية العالمية بشأن البلاستيك