CN113959971B

CN113959971B - 基于焦平面阵列红外技术快速全检小粒径塑料的方法

Info

Publication number: CN113959971B
Application number: CN202111157023.XA
Authority: CN
Inventors: 郭辉革; 王晓晨; 陈泓哲; 张元标; 林坤宁; 黄舒元; 林辉
Original assignee: Third Institute of Oceanography MNR
Current assignee: Third Institute of Oceanography MNR
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2024-02-20
Anticipated expiration: 2041-09-30
Also published as: CN113959971A

Abstract

基于焦平面阵列红外技术快速全检小粒径塑料的方法，涉及海洋新型污染物检测。将微小粒径的塑料置于定量海水中，低速离心，取上清经石英膜过滤、洗脱、H₂O₂消解、酸性饱和氯化锌配合加长型分液漏斗浮选，通过小口径过滤装置富集于氧化铝膜；滤膜采用焦平面阵列FT‑IR面扫描，采集全域谱图，提取谱峰，分析面扫描积分图，获取结果。样品低速离心除去高密度异物，减少杂质，加长型分液漏斗增强分层效果，小口径过滤器提高富集和回收效率，缩小采集面积，省时，按粒径优化红外参数，面扫描方式检测的粒径可低至5μm，膜上直接全检和RGB成像，便捷获取信息，解决微小颗粒回收率低、挑取困难、误差大、聚焦不准、费时及难全检等问题。

Description

基于焦平面阵列红外技术快速全检小粒径塑料的方法

技术领域

本发明属于海洋新型污染物检测领域，涉及一种基于焦平面阵列红外技术快速全检小粒径塑料的方法，用于快速、全面检测海水样品中粒径范围在5～50μm微塑料颗粒。

背景技术

海洋是微塑料(粒径范围在1～1000μm之间的塑料颗粒、纤维、碎片、微珠等)的最终汇集地，微塑料广泛分布于海洋的不同垂直层级中。粒径小、密度低的特点利于微塑料在水体中远距离输送，比表面积大、孔隙率高以及疏水性强的特点增强微塑料对有机污染物的吸附。已有研究表明微塑料以及其携带的添加剂(双酚A、多溴二苯醚等)危害海洋中多种生物的生存和生殖发育，对海洋生态系统构成威胁。

环境中微塑料检测与鉴定技术尚不成熟，目前的研究多集中于粒径>100μm的颗粒，具体模式为前处理、目视镜检、人工分拣、红外或拉曼单点与扫描检测相结合。前处理手段主要包含无机物的分离与生物质的消解，其中无机沙砾主要通过密度分离的方式分层去除，而生物质的消解目前包括酸性、碱性、氧化剂与酶消解四种主流手段去除。另外还可以通过升温、表面活性剂、搅拌等手段辅助杂质的去除，最后将颗粒富集于滤膜上。应用这种传统的检测手段明显不适用于5～50μm微塑料，试剂腐蚀、气泡粘附、分选与过滤损失等导致前处理后的回收率较低，具有显著的检测误差，检测数据不能表明环境中微塑料的真实丰度。进一步地，对于接近纳米级别的1～10μm粒径的颗粒的量化与鉴定需要尽可能降低富集过程中塑料的损失，避免人工识别的风险，减少手动搜寻与单点检测造成的不确定性。

傅里叶变换红外光谱仪已被广泛的应用于微塑料的快速分析。改进的微塑料前处理方法，有效提高样品富集效率，优化配置的焦平面阵列探测器，具备极高的空间分辨率，可以在极短的时间内同步采集数千个光谱，并且凭借其成像和高自动化测量系统，快速呈现样品区域的化学图像，避免人工抽检产生的重复性差和准确率低等方法系统性问题，实现对海水样品中的微塑料快速精确的识别与鉴定。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的小粒径塑料颗粒回收率低、挑取困难、误差大、聚焦不准、费时及难全检等问题，提供基于焦平面阵列红外技术快速全检小粒径塑料的方法；该方法是一种基于焦平面阵列结合高效前处理方案而实现的FT-IR光谱数据的大规模自动化检测与分析方法。所述小粒径塑料指粒径范围在5～50μm微塑料颗粒。

本发明包括以下步骤：

1)采集待测海水水样，并添加不同种类的微塑料颗粒，混匀后得待测水样；

2)待测水样离心，取上清，抽滤至孔径石英滤膜上初步过滤，滤膜放入容器中，加入超纯水，密封杯口后超声，所得洗脱液中加入H₂O₂和催化剂消解样品，用酸性饱和ZnCl₂溶液进行密度浮选，采用加长型分液漏斗增强分层效果，静置分层后，浮选液通过小口径长颈砂芯过滤器抽滤至氧化铝滤膜上，自然风干；

3)风干后的滤膜显微镜拍照，并采集滤膜红外光谱数据；

4)选取区域内不同种类的颗粒进行积分，生成原位RGB图像；

5)结合RGB图像与实际滤膜照片，快速获得微塑料颗粒的种类、数量、尺寸信息。

在步骤1)中，所述采集待测海水水样，并添加不同种类的微塑料颗粒，可为在近岸海域范围内，利用不锈钢材质采水器采集表层海水1L装入玻璃瓶暂存，向其中添加不同种类或大小的微塑料颗粒，微塑料颗粒可采用为化学纯级别标准品，微塑料颗粒为标准品，微塑料颗粒采用聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等；微塑料颗粒的粒径可为5～50μm；优选添加5μm的聚苯乙烯颗粒、20μm的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒、50μm的聚苯乙烯颗粒，每一种颗粒个数定位20～100个，混合均匀。

在步骤2)中，所述待测水样离心采用低速离心，离心的速率可为3000～4000rpm，离心的时间可为5～10min；优选离心速率3500rpm，离心时间可为10min；所述石英滤膜可采用孔径2.0μm、Ф47mm的石英滤膜；所述密封杯口可采用铝箔纸密封杯口；所述超声的时间可为20min，功率100％，用酸性饱和氯化锌溶液反冲洗滤膜得洗脱液；所述H₂O₂的体积分数可为30％；所述催化剂可采用FeSO₄溶液，FeSO₄溶液的摩尔浓度可为0.05M；H₂O₂和催化剂的体积比可为5︰1；所述消解时间可为20～30min，可通过磁力搅拌与升温辅助消解，所述升温的幅度控制在60～70℃，视样品消解情况做适当调整；酸性饱和ZnCl₂溶液可采用pH 1.0稀盐酸配制密度1.6～1.8g/cm³的酸性饱和ZnCl₂溶液；所述加长型分液漏斗的长度可为35cm；所述静置分层的时间可为4～6h，优选5h，可进一步地依据分层效果调整静置时间；所述小口径长颈砂芯过滤器的口径可为8mm，抽滤配合真空泵抽滤；所述氧化铝滤膜可采用孔径0.2μm、直径Ф13mm的氧化铝滤膜，其孔隙结构规则。

在步骤3)中，所述风干后的滤膜显微镜拍照，并采集滤膜红外光谱数据的具体步骤可为：应用FT-IR显微镜采集滤膜全貌图片，FT-IR光谱仪提供红外辐射，一次性大面积盖章式扫描检测步骤2)中得到的滤膜，焦平面阵列检测器采集原始的光谱信号；进一步的，所述FT-IR显微镜可采用放大倍数为36×的物镜进行成像，结合64×64焦平面阵列检测器，空间物理分辨率为1.1μm，以提高探测微塑料颗粒的检出限；采集滤膜红外光谱数据采用FPA透射模式，按粒径分级优化组合参数，采集1200～3300cm^-1波段之间的谱图，此时单个焦平面阵列(FPA)包含64×64个同步检测的像素点，像素间距仅1.1μm，单个FPA所需检测时间约50s，单张谱图获取仅需0.012s。

在步骤4)中，所述选取区域内不同种类的颗粒进行积分，积分特征波段分别为：PS:1562～1628cm^-1；PMMA：1658～1767cm^-1波段，各特征波段分别标记不同的颜色，对积分后的轨迹数据进行自动RGB计算，生成与照片对应的化学成像原位图；若检测其他种类与粒径的塑料颗粒，积分波段按照待测塑料的特征峰调整；所述生成原位RGB图像可通过OPUS软件的RGB功能自动拟合化学图像。

在步骤5)中，所述快速获得微塑料颗粒的种类、数量、尺寸信息，是依据实际滤膜照片对比步骤4)拟合的化学图像中的不同色度颗粒，识别整个氧化铝滤膜上的所有塑料颗粒的类别，并按类别统计各类塑料颗粒的数目与尺寸信息，计算回收率。

与现有技术相比，本发明具有以下突出的优点和技术效果：

1、本发明可根据不同粒径大小的塑料颗粒，优化焦平面阵列检测器的参数配置(扫描次数、分辨率、阵列数等)，更大范围适用小粒径微塑料的快速检测，解决单点挑取困难，聚焦不准确、检测不到信号等现有问题。

2、本发明采用适用于小口径颗粒塑料过滤的长颈砂芯过滤装置，不仅加快冲刷水流、减少内壁吸附，同时缩小滤饼面积，在一定程度上增加滤膜上颗粒的密度，提高回收率，减少无效数据的采集。

3.本发明能够提供可靠性较高的结果，前处理过程中先加入密度低速离心步骤，初步去除高密度杂质，减少杂质影响，选用pH 1.0的盐酸溶液配制酸性饱和氯化锌消除絮状物，有效减少氯化锌溶液絮状物的生成，避免堵塞滤膜，加速分层，提高过滤效率；加长型分液漏斗等手段尽可能地减少检测前颗粒的损失量，并利用0.2μm的氧化铝滤膜富集微塑料，直接上样和膜上面扫描检测。采用特制35cm加长型分液漏斗，增强密度浮选的分层效果。

4.本发明提供利用焦平面阵列红外技术检测环境样品中微塑料的思路，突破50μm以下的微塑料人工挑选、识别难度较大和不易显微聚焦的难题，将颗粒的最低检出尺寸下探至5μm；焦平面阵列检测器可以对氧化铝滤膜进行区域性无缝盖章式扫描，取代传统的单点检测，在50s内一次性可同步采集4096张光谱，扫描范围覆盖整张滤膜，提高数据质量的同时降低统计学误差，光谱数据丰富且耗时短。

5.本发明以自动化识别与分析技术取代人工鉴别，消除人为偏差，红外显微镜的阵列像素间距分辨率优化至1.1μm，显著地提高检测精度。

6.本发明方法具有普适性，可适用于检出不同粒径的塑料颗粒，不仅适用于5～50um粒径范围的塑料颗粒检测，应用广泛，适用性强。

附图说明

图1为本发明实施例制备塑料悬浮液过程中添加的塑料颗粒的显微拍摄图。倒置荧光显微镜拍摄，放大倍数为400倍。

图2为本发明实施例中使用的孔径为2μm的石英滤膜扫描电镜图。

图3为本发明实施例所述加长型分液漏斗照片。

图4为本发明实施例所述加长型分液漏斗的尺寸示意图。

图5为本发明实施例所述小口径长颈玻璃砂芯过滤装置照片。

图6为本发明实施例所述小口径长颈玻璃砂芯过滤装置的尺寸示意图。

图7为本发明实施例中使用的孔径为2μm的氧化铝滤膜扫描电镜图。

图8为本发明实施例中两类塑料颗粒的红外谱图。

图9为本发明实施例中两类塑料颗粒的红外光谱二阶导数图。

图10为本发明实施例中氧化铝滤膜表面的粒径为5μm的PS颗粒拍摄原图与积分所得原位化学图像。FT-IR显微镜拍摄，放大倍数为36倍。

图11为本发明实施例中氧化铝滤膜表面的粒径为20μm的PMMA颗粒拍摄原图与积分所得原位化学图像。FT-IR显微镜拍摄，放大倍数为36倍。

图12为本发明实施例中氧化铝滤膜表面的粒径为50μm的PS颗粒拍摄原图与积分所得原位化学图像。FT-IR显微镜拍摄，放大倍数为36倍。

图13为本发明实施例中氧化铝滤膜表面的粒径为5μm和20μm的PS颗粒混合样品拍摄原图与积分所得原位化学图像。FT-IR显微镜拍摄，放大倍数为36倍。

图14为本发明实施例的流程示意图。

具体实施方式

为突出本发明在环境样品中塑料颗粒检测应用中的优势，以及更清楚地阐述本发明的技术方案，将结合具体的实施例进行详细的叙述。需要强调的是，详细的说明具有示例性，不包括本发明中的全部实施例。

参见图1～14，本发明实施例包括如下步骤：

1)在某近岸海域范围内，利用不锈钢采水器采集表层海水于1000mL的广口玻璃瓶中暂存，并采集几组平行水样。

2)向1L的海水样品中添加聚苯乙烯颗粒(5μm)、聚甲基丙烯酸甲酯颗粒(20μm)、聚苯乙烯颗粒(50μm)，混合均匀，本发明不限于所述微塑料包含但不限于此三类，材质包括但不限于标准品。优选地，本发明所用的颗粒样品为化学纯级别标准品；塑料颗粒的显微拍摄图如图1所示。

3)过滤前，液体配平放入离心机，以3000～4000RPM的低速度，离心5～10min，降低杂质影响，加快后续过滤速度；之后，上清中的塑料颗粒及其它不溶物通过真空抽滤装置转移至2.0μm石英滤膜上(Ф47mm)；石英滤膜扫描电镜图片见图2。

4)将滤后的滤膜置于200mL烧杯中，加入50mL超纯水，铝箔纸密封杯口，超声20min，使得滤膜表层与空隙间的塑料颗粒脱落，酸性饱和氯化锌溶液洗脱滤膜正反面，减少颗粒吸附。

5)超声后的滤膜洗脱液加入50mL体积分数30％H₂O₂，添加0.05M的FeSO₄溶液作为催化剂，加快消解速度，加热搅拌辅助消解，升温幅度控制在60～70℃，不高于70℃，优选为30min，视样品消解状态与混合溶液颜色做适当调整；

6)用pH1.0稀盐酸配制密度为1.6～1.8g/cm³的酸性饱和ZnCl₂溶液，放入加长型分液漏斗(如图3和4)，静置4～6h，优选5h，可进一步地依据分层效果调整，排出下层沉淀，实现对消解后的残余固体进行密度浮选；优选的，所述加长型分液漏斗的长度可为35mm，加长型分液漏斗的杯内径可为100mm，杯柱高度可为150mm，斜坡长度可为200mm；

7)优选地，组装小口径长颈玻璃砂芯过滤装置(如图5和6)，将上层浮选液抽滤至氧化铝滤膜上，待滤膜自然风干后检测；所述小口径长颈玻璃砂芯过滤装置从上至下依次包括长颈滤杯、滤膜、砂芯过滤器、锥形瓶；所述长颈滤杯包括杯体与玻璃垂直中空管；杯体的内径可为80mm，杯体高度可为100mm，杯体的下部采用陡坡度内壁连接30mm长度、8mm孔径的长颈玻璃垂直中空管，坡度设计可为60°，以加快水流冲刷，降低微塑料颗粒吸附内壁几率，减少样品残留；长颈滤杯与直径8mm的砂芯过滤器可以紧密贴合，滤膜选取直径13mm，孔径0.2μm的无机氧化铝膜，叠加在直径47mm，孔径2μm的石英膜上，组装时，滤膜放入砂芯过滤器中，再配合双外置金属夹可牢固组装；工作时，砂芯过滤器与真空泵连接，水样从滤杯上方倒入，将水样中的悬浮物汇集在8mm直径的圆形区域内，高效截留塑料颗粒，提高滤膜上塑料颗粒的密度，减少识别时的筛选范围。进一步的，所述长颈玻璃垂直中空管的外径可为25mm，锥形瓶的容量可采用1.0L。氧化铝滤膜扫描电镜图片如图7。

8)风干后的氧化铝滤膜直接置于FT-IR显微镜载物台上，优选地，所述显微单元采用放大倍数为36×的物镜进行成像，结合64×64焦平面阵列检测器，空间物理分辨率为1.1μm，提高探测微塑料颗粒的检出限。调节焦距至视野清晰，选定滤膜边界，显微镜拍照并自动组合照片；

9)进行红外光谱采集时，本发明优选地，选择FPA透射模式，按粒径分级优化组合参数下，采集1200～3300cm^-1波段之间的谱图，此时单个焦平面阵列(FPA)包含64×64个同步检测的像素点，像素间距仅1.1μm，单个FPA所需检测时间约50s，单张谱图获取仅需0.012s。在上述条件下，能够实现膜上样品的快速全检；所述参数组合的优点在于，在省时的条件下，能够获得完整且高质量的光谱数据。

10)分别打开PS、PMMA三类塑料的谱线，优选地，按照各自的特征峰积分，PS、PMMA的特征峰波段优选为1562～1628cm^-1、1658～1767cm^-1；

11)在OPUS软件中，对积分后的轨迹数据进行自动RGB计算，PS、PMMA分别匹配红色、黄色，生成与照片对应的化学成像原位图，综合实际图像与原位化学图像，依据红黄蓝三种色度颗粒识别氧化铝膜上的塑料颗粒种类，并按类别统计颗粒数量与尺寸，计算回收率。

本发明可采用分级优化参数采集颗粒红外谱图。即：5μm及以下扫描次数设为256次，扫描范围1200～3300cm^-1，像素阵列为64×64，分辨率设为4cm^-1；5～20μm颗粒的扫描次数优化为150次，像素阵列为64×64，分辨率设为4cm^-1；20～50μm颗粒的扫描次数优化为64次，像素阵列为32×32，分辨率设为4cm^-1，>50μm颗粒的扫描次数优化为32次，像素阵列为32×32，分辨率设为8cm^-1。测试所用的仪器设备包括：水冷却高性能中红外光源、36倍1.1μm分辨率的红外镜头，再配合64×64阵列FPA检测器，盖章式同步采集70×70μm滤膜区域内的4096个像点光谱，单点检测耗时降至0.012s，设置加强30～100％谱图信号强度，之后在滤膜原位照片的基础上，自动组合化学成像，从而快速、全面、精确地反映整个滤饼中的塑料颗粒的信息。

图8给出两类塑料颗粒的红外谱图。图9给出两类塑料颗粒的红外光谱二阶导数图。图10给出氧化铝滤膜表面的粒径为5μm的PS颗粒拍摄原图与积分所得原位化学图像。图11给出氧化铝滤膜表面的粒径为20μm的PMMA颗粒拍摄原图与积分所得原位化学图像。图12给出氧化铝滤膜表面的粒径为50μm的PS颗粒拍摄原图与积分所得原位化学图像。图13给出氧化铝滤膜表面的粒径为5μm和20μm的PS颗粒混合样品拍摄原图与积分所得原位化学图像。

以下给出具体实施例。表1给出具体实施例中添加的塑料颗粒信息，表2给出具体实施例中所使用的试剂信息，表3给出具体实施例中所用的仪器设备。

需要注意的是，没有注明自行设计、组装或特制说明的，均为市售。样品制备、处理与检测过程中，均穿着棉质衣物，烧杯口注意密封，减少外部塑料颗粒的引入，避免因外部污染影响实验结果。

表1

表2

表3

实施例1

基于焦平面阵列(FPA)红外技术快速定量、定性海水样品中的塑料标准品颗粒，具体操作步骤如下：

PS(5μm)、PS(50μm)、PMMA(20μm)借助显微镜各挑选30个颗粒置于1L的海水中(所用海水为采集时的平行样)；3500RPM离心10min后，取上清，利用真空抽滤装置过滤到孔径为2.0μm的石英膜，用不锈钢镊子夹取石英膜置于1000mL的烧杯中，添加50mL超纯水，烧杯经过铝箔纸密闭封口后放入超声波清洗机反冲洗20min；使用超纯水反复冲洗超声后的石英膜，防止颗粒粘附；加入体积分数为30％的H₂O₂与浓度为0.05M的FeSO₄溶液，加热消解样品中的有机杂质，降低干扰风险，约30min后向烧杯中加入1L 1.6～1.8g/cm³的酸性ZnCl₂饱和溶液，并将液体转移至1L的加长型分液漏斗中，静置。促进样品中的塑料颗粒与无机沙砾等杂质进行密度浮选，实现良好的分层效果。4h后，打开下方旋钮，分次逐渐排出下层沉淀，直至漏斗中液体接近250mL；剩余液体从分液漏斗上方转移至自行组装的小粒径颗粒过滤器，将颗粒过滤至孔径0.2μm的氧化铝滤膜(Ф13mm)上，自然晾干，于体式显微镜下对每张滤膜上的颗粒进行计数，分别计算回收率；将晾干的滤膜直接置于FT-IR显微镜的载物台，采集滤膜整体图像，在发明优选的参数条件下，即光谱范围1200～3300cm^-1、透射模式、分辨率4cm^-1、扫描次数32次(粒径为5μm的PS颗粒扫描次数为256次)、像点组合64×64的条件下，选用滤膜空白部位作为背景(除法模式扣除背景)，采集滤膜全域的红外光谱数据；对每张滤膜上的塑料的光谱进行特征峰积分，使用RGB功能，合成原位化学图像，综合照片、化学图像识别滤膜上的颗粒数目，进一步地验证回收率。

实施例1中前处理后颗粒回收率见表4。

表4

实施例2

基于焦平面阵列(FPA)红外技术，快速全检海水样品中粒径为100～200μm的塑料颗粒。具体操作步骤如下：

PA(100μm)、PS(150μm)、PE(200μm)借助显微镜各挑选30个颗粒置于1L的海水中(所用海水为采集时的平行样)；3500RPM离心10min后，取上清，利用真空抽滤装置过滤到孔径为2.0μm的石英膜，用不锈钢镊子夹取石英膜置于1000mL的烧杯中，添加50mL超纯水，烧杯经过铝箔纸密闭封口后放入超声波清洗机反冲洗20min；使用超纯水反复冲洗超声后的石英膜，防止颗粒粘附；加入体积分数为30％的H₂O₂与浓度为0.05M的FeSO₄溶液，加热消解样品中的有机杂质，降低干扰风险，约30min后向烧杯中加入1L 1.6～1.8g/cm³的酸性ZnCl₂饱和溶液，并将液体转移至1L的加长型分液漏斗中，静置。促进样品中的塑料颗粒与无机沙砾等杂质进行密度浮选，实现良好的分层效果。4h后，打开下方旋钮，分次逐渐排出下层沉淀，直至漏斗中液体接近100mL；剩余液体从分液漏斗上方转移至自行组装的小粒径颗粒过滤器，将颗粒过滤至孔径0.2μm的氧化铝滤膜(Ф13mm)上，自然晾干，于体式显微镜下对每张滤膜上的颗粒进行计数，分别计算回收率；将晾干的滤膜直接置于FT-IR显微镜的载物台，采集滤膜整体图像，按照如下参数：光谱范围1200～3300cm^-1、分辨率8cm^-1、扫描次数32次、像点组合32×32，选用滤膜空白部位作为背景，采集滤膜全域的红外光谱数据；对每张滤膜上的塑料的光谱进行特征峰积分，使用RGB功能，合成原位化学图像，综合照片、化学图像识别滤膜上的颗粒数目，进一步地验证回收率。

实施例2中前处理后颗粒回收率见表5。

表5

本发明可依据塑料粒径优化分级测试参数，按成像轮廓清晰度与红外光谱信号将微塑料分组确定为：～5μm、5～20μm、20～50μm、50μm～，共四组粒径分级，综合分辨率、扫描次数、像素组合三个参数呈现最优效果，对现有研究关注较广的粒径为100～200μm的微塑料同样具有显著的检出优势，通过适度降低所述3个参数，有效节省测试时间，且能够保证检出率高于95％。

本发明将微小粒径的塑料置于定量海水中，低速离心，取上清经石英膜过滤、洗脱、H₂O₂消解、酸性饱和氯化锌配合加长型分液漏斗再浮选，通过小口径长颈过滤装置，富集于氧化铝膜；滤膜采用焦平面阵列FT-IR面扫描，采集全域谱图，提取谱峰，分析面扫描积分图，获取结果。样品低速离心除去高密度异物，减少杂质影响，加长型分液漏斗增强分层效果，特制小口径过滤器的应用，提高富集和回收效率，缩小采集面积，省时，按粒径优化红外参数，面扫描方式检测的粒径可低至5μm，膜上直接全检和RGB成像，便捷获取信息，解决微小颗粒回收率低、挑取困难、误差大、聚焦不准、费时及难全检等问题。

Claims

1.基于焦平面阵列红外技术快速全检小粒径塑料的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）采集待测海水水样，并添加不同种类的微塑料颗粒，混匀后得待测水样；微塑料颗粒采用为化学纯级别标准品，微塑料颗粒采用聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯；微塑料颗粒的粒径为5～50 μm；每一种微塑料颗粒的添加量为20～100个；

2）待测水样离心，取上清，抽滤至孔径石英滤膜上初步过滤，滤膜放入容器中，加入超纯水，密封杯口后超声，所得洗脱液中加入 H₂O₂和催化剂消解样品，用酸性饱和ZnCl₂溶液进行密度浮选，采用加长型分液漏斗增强分层效果，静置分层后，浮选液通过小口径长颈砂芯过滤器抽滤至氧化铝滤膜上，自然风干；

3）风干后的滤膜显微镜拍照，并采集滤膜红外光谱数据，具体步骤为：应用FT-IR显微镜采集滤膜全貌图片，FT-IR光谱仪提供红外辐射，一次性大面积盖章式扫描检测步骤2）中得到的滤膜，焦平面阵列检测器采集原始的光谱信号；

4）选取区域内不同种类的颗粒进行积分，生成原位RGB图像；所述选取区域内不同种类的颗粒进行积分，积分特征波段分别为：PS:1562～1628 cm^-1；PMMA：1658～1767 cm^-1波段，各特征波段分别标记不同的颜色，对积分后的轨迹数据进行自动RGB计算，生成与照片对应的化学成像原位图；若检测其他种类与粒径的塑料颗粒，积分波段按照待测塑料的特征峰调整；所述生成原位RGB图像通过OPUS软件的RGB功能自动拟合化学图像；

5）结合RGB图像与实际滤膜照片，快速获得微塑料颗粒的种类、数量、尺寸信息；所述快速获得微塑料颗粒的种类、数量、尺寸信息，是依据实际滤膜照片对比步骤4）拟合的化学图像中的不同色度颗粒，识别整个氧化铝滤膜上的所有塑料颗粒的类别，并按类别统计各类塑料颗粒的数目与尺寸信息，计算回收率。

2.如权利要求1所述基于焦平面阵列红外技术快速全检小粒径塑料的方法，其特征在于在步骤1）中，所述采集待测海水水样，并添加不同种类的微塑料颗粒，是在近岸海域范围内，利用不锈钢材质采水器采集表层海水1 L装入玻璃瓶暂存，向其中添加不同种类或大小的微塑料颗粒。

3.如权利要求1所述基于焦平面阵列红外技术快速全检小粒径塑料的方法，其特征在于在步骤2）中，所述待测水样离心采用低速离心，离心的速率为3000～4000rpm，离心的时间为5～10min。

4.如权利要求3所述基于焦平面阵列红外技术快速全检小粒径塑料的方法，其特征在于在步骤2）中，所述离心速率3500 rpm，离心时间为10min。

5.如权利要求1所述基于焦平面阵列红外技术快速全检小粒径塑料的方法，其特征在于在步骤2）中，所述石英滤膜采用孔径2.0μm、Ф 47 mm的石英滤膜；所述密封杯口采用铝箔纸密封杯口；所述超声的时间为20min，功率100%，用酸性饱和氯化锌溶液反冲洗滤膜得洗脱液；所述H₂O₂的体积分数为30%；所述催化剂采用FeSO₄溶液，FeSO₄溶液的摩尔浓度为0.05M；H₂O₂和催化剂的体积比为5︰1；消解样品的时间为20～30 min，通过磁力搅拌与升温辅助消解，所述升温的幅度控制在60～70 ℃。

6.如权利要求1所述基于焦平面阵列红外技术快速全检小粒径塑料的方法，其特征在于在步骤2）中，所述酸性饱和ZnCl₂溶液采用pH 1.0稀盐酸配制密度1.6～1.8g/cm³的酸性饱和ZnCl₂溶液；所述加长型分液漏斗的长度为35cm；所述静置分层的时间为4～6 h；所述小口径长颈砂芯过滤器的口径为8mm，抽滤配合真空泵抽滤；所述氧化铝滤膜采用孔径0.2μm、直径Ф13 mm的氧化铝滤膜，其孔隙结构规则。

7.如权利要求6所述基于焦平面阵列红外技术快速全检小粒径塑料的方法，其特征在于在步骤2）中，所述静置分层的时间为5h。

8.如权利要求1所述基于焦平面阵列红外技术快速全检小粒径塑料的方法，其特征在于在步骤3）中，所述FT-IR显微镜采用放大倍数为36×的物镜进行成像，结合64×64焦平面阵列检测器，空间物理分辨率为1.1μm，以提高探测微塑料颗粒的检出限；采集滤膜红外光谱数据采用FPA透射模式，按粒径分级优化组合参数，采集1200～3300cm^-1波段之间的谱图，此时单个焦平面阵列包含64×64个同步检测的像素点，像素间距仅1.1 μm，单个FPA所需检测时间约50s，单张谱图获取仅需0.012s。