導讀：
近日，東南大學蘇宇老師團隊和合作者利用非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統—mIRage研究發現清潔海綿在擦除頑固污漬受磨損時，每月可釋放1.55萬億微塑料，這些微塑料可能會污染環境進入食物鏈。該成果以“Mechanochemical Formation of Poly(melamine-formaldehyde) Microplastic Fibers During Abrasion of Cleaning Sponges”為題，發表于環境領域高水平期刊《Environmental science technology》上。
文中使用的非接觸式亞微米紅外拉曼同步光譜顯微系統-mIRage，因其500 nm空間分辨率、不因顆粒尺寸變化而發生散射且無需接觸測量對樣品無污染等優勢，為本研究提供了關鍵性技術支持。
研究概述：
微塑料（MPs）是指小于5 毫米的塑料顆粒，與常見的塑料袋和飲料瓶等塑料制品不同，微塑料常常難以用肉眼觀察，而其一旦釋放到環境中，就可能會進入食物鏈，對人體造成未知的健康風險。
日常使用的清潔海綿由三聚氰胺和甲醛的聚合物制成，在使用過程中，會磨損產生環境微塑料纖維（MPFs）。蘇宇老師和其合作者購買了三個知名品牌的清潔海綿，反復在不同粗糙度的金屬表面摩擦，通過非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統—mIRage等多種技術手段表征了海綿的結構組成和釋放的MPF。結果發現，海綿的密度對微塑料釋放有顯著的影響，密度越大，微塑料纖維的釋放量越少。
實驗詳情：
研究團隊使用基于O-PTIR基于光學光熱紅外全新技術的非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統—mIRage觀察了磨損海綿釋放的MPF（直徑為7.4 ± 1.2 μm）上的原始聚合物分子結構的變化。獲得了亞微米尺度下聚合物的組成和微結構參數。
O-PTIR光譜點1 - 4與未磨損海綿的O-PTIR光譜不同。海綿的碳氮雙譜帶（1558和1506 cm?1）在MPFs（范圍從1600到1456 cm?1）中表現出增寬，相對強度略有變化。MPF上1340 cm?1（芳基C-N帶）與1558 cm?1（C-N帶）的吸收強度之比增加或減少。此外，在磨損海綿的洗滌沃茨中檢測到較小的微塑料碎片（3 - 10 μm）（圖e），其O-PTIR光譜（圖d，點5和6）與長I型MPF（圖d，點1）相似。摩擦熱不會導致MPF上的聚合物分解，因為海綿磨損期間金屬表面的溫度升高（從21.5 ° C至24.9 °C）低于三聚氰胺熱解引發的閾值（379?387°C。然而，在海綿中存在水和甲醛殘留物的情況下，機械能可能通過縮醛胺基團（? NH-CH2-NH-）和羥甲基基團（? NH-CH2-OH）之間的交替水解和縮合反應，誘導破壞或形成三聚氰胺-三聚氰胺交聯。
從磨損海綿中釋放的微塑料圖示。其中 (a)為沉積的海綿磨損顆粒的全景和局部投影圖像。(b) 和（c）為S1-S3樣品的放大圖像（I、II和III型MPF），S4-S6的反射光圖像。(d) c和e中位置1 - 6的歸一化O-PTIR紅外光熱光譜。(e)從磨損海綿釋放的小微塑料碎片（直徑5.8和8.3 μm）的投影、反射光、可見激光和OPTIR光熱紅外光譜圖（1340 cm?1，芳基C-N吸收帶）。
基于O-PTIR技術的mIRage產品：
革命性的非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統—mIRage，采用光熱誘導共振技術（O-PTIR），突破了傳統紅外光譜衍射極限，空間分辨率可達500 nm且無散射偽影。創新性的技術使其具備了以下優異的科研級別分析優勢：
? 500nm左右的空間分辨率，無散射偽影；
? 基本無需樣品前處理，樣品即放即測；
? 光源“探針”對樣品無污染、無損傷；
? 可分析固體、液體等多物態樣品；
? 同時、同位置紅外、拉曼光譜共表征，提供相互佐證的分析結果；
? 光譜表征、光學成像共表征，提供多維度科研分析信息；
? 微塑料顆粒分析功能，自動搜索微塑料顆粒、自動測量微塑料顆粒尺寸、自動微塑料光譜表征。
非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統—mIRage
樣機體驗
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參考文獻
[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
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