利用光学技术追踪海洋中的微塑料流向
发布时间：2023-03-23 08:00:00 阅读数： 431
微塑料是直径小于5毫米的微小塑料颗粒，已经成为一种新的海洋环境污染物。微塑料通常是由较大的塑料碎片分解产生的，但也可以由个人护理产品中使用的塑料微珠产生。
多年来，微塑料污染物在我们的海洋中大量积聚，最近估计世界海洋中含有超过24.4万亿块微塑料，重量在82,000至578,000吨。微塑料极有可能被海洋生物所吞噬，并已渗透到水生食物链中。
此外，微塑料已经对海洋生态系统产生了负面影响，因为它阻碍了海水中的光线传输。这破坏了浮游植物和藻类等光合作用生物的功能，这可能导致对整个食物链的连带影响。因此，当务之急是评估微塑料的辐射特性（吸收和散射），以确定它们对光传播的破坏程度。
幸运的是，在一项发表在《光学工程》上的新研究中，来自中国和新加坡的研究人员站到了这个场合。在他们的研究中，他们确定了聚酰胺-12（PA12）的吸收系数和反射率，这是一种常见的海洋微塑料污染物，在服装、化妆品和包装行业产生。
研究人员特别专注于测量两个重要的参数：吸收系数和消光系数，前者表示吸收的光量，后者说明被颗粒衰减（吸收和散射）的光。
因此，他们建造了一个光学实验装置，其中包括一个光源、光纤、一个可调节的比色皿支架，以容纳被检查的微塑料溶液，以及一个光谱仪，以评估通过样品的光量。对于微塑料溶液，他们准备了含有平均直径约为97.8微米的PA12颗粒的悬浮液。
为了评估光散射的程度，他们测量了通过含有无任何污染物的去离子水的玻璃比色皿的光量，以设定一个基准值。然后他们用石英玻璃比色皿中的微塑料粉末悬浮液重复这一实验。根据这些测量，他们估计了PA12的消光系数。
吸收参数的测量也是类似的。研究人员使用一个积分球来收集微塑料悬浮液在不同方向的散射光，并将其引向光谱仪进行分析。
分析显示，PA12悬浮液的散射反照率（散射效率与总消光效率之比）为0.7，意味着通过它的大部分光线都被散射了。"该研究的通讯作者马春阳博士说："PA12的散射为主的特性改变了海水中的光线分布，这反过来影响了海洋生态。
此外，PA12颗粒被发现在某些特定的波长上吸收入射辐射。"在692、728、764、800、835和940纳米的波长处观察到PA12的吸收峰。这些对应于亚甲基和酰胺基的振动吸收，"Ma说。
有了这些见解，研究人员建议，PA12的辐射特性可用于光学监测进入海洋的微型塑料的流动。这反过来可以帮助我们防止它们进入水生和陆生食物链，减轻其对包括人类在内的所有生命形式的威胁。
参考信息
Hua Wen et al, Thermal radiative properties of polyamide-12 from 0.2 to 1.1 μm, Optical Engineering (2023). DOI: 10.1117/1.OE.62.3.034102
