治理塑料污染,光譜技術(shù)顯神通
“塑料看起來(lái)很便宜,背后的代價(jià)卻很高昂?!睆?950年到2015年,全球生產(chǎn)的初***塑料產(chǎn)品共計(jì)830億噸,其中490億噸已經(jīng)被廢棄。這些被主人丟掉的塑料,不僅占據(jù)了地球大量空間,而且在大氣、水體、土壤中無(wú)處不在。作為世界上塑料生產(chǎn)量和使用量***大的******,中***面臨的挑戰(zhàn)尤為嚴(yán)峻。加之外賣(mài)、快遞等產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展,塑料廢棄物的增量顯著,造成的壓力之大可想而知。
在生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的海洋環(huán)境狀況公報(bào)中,不論是海面漂浮垃圾、海灘垃圾還是海底垃圾,塑料袋、塑料瓶等塑料類(lèi)垃圾數(shù)量都是***多的,約占海洋垃圾的77.5%-88.7%。而塑料垃圾的主要制造者就是人類(lèi),我***經(jīng)過(guò)對(duì)57個(gè)區(qū)域的垃圾進(jìn)行監(jiān)測(cè)后發(fā)現(xiàn),海洋垃圾密度較高的區(qū)域主要分布在旅游休閑娛樂(lè)區(qū)、港口航運(yùn)及臨近海域。其中,尤其是人類(lèi)活動(dòng)密集的海灘區(qū)域,垃圾的平均個(gè)數(shù)和平均密度都高于其他區(qū)域。
當(dāng)微塑料進(jìn)***步分解為更小的微粒后,很可能被人體循環(huán)系統(tǒng)吸收,進(jìn)而進(jìn)入人體器官。此外,這些塑料在制造過(guò)程中可能有***些化學(xué)物,能傷害甚至殺死細(xì)胞。細(xì)胞可能會(huì)被成功替代,也可能不會(huì),蛋白質(zhì)及DNA都可能受到傷害。且廢塑料隨垃圾填埋不僅會(huì)占用大量土地,而且被占用的土地長(zhǎng)期得不到恢復(fù),影響土地的可持續(xù)利用。進(jìn)入生活垃圾中的廢塑料制品如果將其填埋,200年的時(shí)間不降解。對(duì)土地有極大的危害,改變其酸堿度,影響農(nóng)作物吸收養(yǎng)分和水分,導(dǎo)致農(nóng)業(yè)減產(chǎn),至于拋棄在水里或陸地上的塑料制品,不僅影響環(huán)境,而且若被動(dòng)的吞食,則會(huì)導(dǎo)致死亡。
研究微塑料對(duì)人體的影響,不僅需要對(duì)微塑料進(jìn)行定性與定量分析,而且還需要檢測(cè)微塑料添加劑和吸附污染物等成分,這些都離不開(kāi)專(zhuān)業(yè)、先進(jìn)的科學(xué)儀器?,F(xiàn)階段,檢測(cè)微塑料的方法包括拉曼光譜法、紅外光譜成像法與熱裂解—?dú)赓|(zhì)聯(lián)用法等手段,對(duì)于微塑料中的化學(xué)物質(zhì)、添加劑與污染物等,則可通過(guò)色譜質(zhì)譜聯(lián)用與原子光譜等技術(shù)進(jìn)行測(cè)定。而在微塑料對(duì)人體健康的影響方面,也可以利用高端質(zhì)譜與細(xì)胞分析等技術(shù)進(jìn)行分析。
據(jù)了解,目前,常用的微塑料鑒別技術(shù)是傅里葉變換紅外光譜和拉曼光譜。但是兩者在檢查過(guò)程只能對(duì)單獨(dú)的粒子進(jìn)行分析,并且在進(jìn)行光譜分析之前還需要在視覺(jué)上識(shí)別可疑微塑料粒子。而環(huán)境樣品中微塑料的研究需要分析大量微粒,這導(dǎo)致檢測(cè)需要消耗大量時(shí)間。
高光譜成像技術(shù)將傳統(tǒng)的二維 RGB 圖像與光譜技術(shù)相結(jié)合,通過(guò)將圖像上每個(gè)空間像素點(diǎn)的光譜特性與對(duì)應(yīng)的空間信息聯(lián)系,來(lái)確定每個(gè)像素點(diǎn)所代表物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),從而完成對(duì)不同樣品的詳細(xì)檢測(cè)分類(lèi)。與傅里葉變換紅外光譜和拉曼光譜相比,高光譜成像技術(shù)可以同時(shí)對(duì)大量的樣品進(jìn)行光譜分析,極大提高了檢測(cè)效率,并且可以獲得微塑料的大小、形狀和豐度等其他信息。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,高科技產(chǎn)品也運(yùn)用到監(jiān)測(cè)塑料環(huán)境污染中,如:來(lái)自英***普利茅斯海洋實(shí)驗(yàn)室研究人員勞倫·比爾曼及其同事根據(jù)漂浮物吸收和反射的可見(jiàn)光與紅外光波長(zhǎng)不同的光譜特征,利用歐洲空間局“哨兵2”號(hào)衛(wèi)星提供的數(shù)據(jù),訓(xùn)練了***種機(jī)器學(xué)習(xí)算法,可將塑料從海藻、木質(zhì)物、泡沫等天然材料中區(qū)分出來(lái)。測(cè)試顯示,這***技術(shù)的平均準(zhǔn)確率為86%,局部區(qū)域?yàn)?**。研究人員表示,這***方法有望與無(wú)人機(jī)或高分辨率衛(wèi)星聯(lián)用,實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋塑料垃圾的全球監(jiān)測(cè)。
雖然塑料制品仍是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展所離不開(kāi)的產(chǎn)物,但人們已經(jīng)意識(shí)到了塑料給環(huán)境造成的影響以及對(duì)人類(lèi)生存帶來(lái)的危害,開(kāi)始采取積極措施,而先進(jìn)的科學(xué)儀器設(shè)備將是消滅塑料垃圾***有力的武器。
注:文章來(lái)源于化工儀器網(wǎng)