CN115541557A - 一种塑料表面生物膜中藻类和矿物的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于塑料中生物膜的检测技术领域，具体涉及一种塑料表面生物膜中藻类和矿物的检测方法。本发明提供了一种生物膜中藻类和矿物的检测方法，包括以下步骤：将待测塑料进行激光拉曼光谱测定，分别选择胡萝卜素和矿物的特征波长，若得到胡萝卜素的特征谱图和分布图，则说明塑料表面生物膜中含有藻类；若得到矿物的特征谱图和分布图，则说明塑料表面生物膜中含有矿物；所述激光拉曼光谱测定的激发波长为532nm，光谱扫描范围为40～4000cm‑1，扫描次数为1～20次；二维呈像位移平台信号的移动补偿为3μm。所述方法在不损坏塑料表面生物膜的前提下，能够定性分析生物膜中藻类和矿物成分，并识别藻类和矿物在生物膜中的分布。
Description
技术领域
本发明属于塑料中生物膜的检测技术领域，具体涉及一种塑料表面生物膜中藻类和矿物的检测方法。
背景技术
近年来，塑料的过度使用造成全球范围内严重的白色污染。塑料在环境中老化和破碎后形成的粒径小于5mm的塑料颗粒称为微塑料，由于微塑料潜在的生态风险，使得微塑料成为引起社会广泛关注的新污染物。
自然水体是微塑料的赋存介质之一，微塑料在水体中的垂向迁移机制是研究其归趋及生态风险的重要基础。生物膜包裹微塑料是造成其下沉的关键因素。
目前，用于检测生物膜组成的方法主要是采用生物染色检测生物膜中的藻类，采用消解或X射线光电子能谱仪检测矿物。但这些方法只能检测生物膜中的单一信息，无法同时直观展现不同成分的分布情况，且会对生物膜造成损害。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种塑料表面生物膜中藻类和矿物的检测方法。本发明提供的方法不损坏塑料表面生物膜的前提下，能够定性分析生物膜中藻类和矿物成分，并识别藻类和矿物在生物膜中的分布。
为了解决上述问题，本发明提供了一种塑料表面生物膜中藻类和矿物的检测方法，包括以下步骤：
将待测塑料进行激光拉曼光谱测定，分别选择胡萝卜素和矿物的特征波长，若得到胡萝卜素的特征谱图和分布图，则说明塑料表面生物膜中含有藻类；若得到矿物的特征谱图和分布图，则说明塑料表面生物膜中含有矿物；
所述矿物包括CaCO3；
所述激光拉曼光谱测定的激发波长为532nm，光谱扫描范围为40～4000cm-1，扫描次数为1～20次；二维呈像位移平台信号的移动补偿为3μm。
优选地，所述激光拉曼光谱测定的物镜放大倍数为5倍。
优选地，所述激光拉曼光谱测定的激光功率为3～4mW，曝光时间为0.03～0.05sec。
优选地，所述胡萝卜素的特征波长为1469～1563cm-1。
优选地，所述矿物的特征波长为1105～1065cm-1。
本发明提供了一种塑料表面生物膜中藻类和矿物的检测方法，包括以下步骤：将待测塑料进行激光拉曼光谱测定，分别选择胡萝卜素和矿物的特征波长，若得到胡萝卜素的特征谱图和分布图，则说明塑料表面生物膜中含有藻类；若得到矿物的特征谱图和分布图，则说明塑料表面生物膜中含有矿物；所述矿物包括CaCO3；所述激光拉曼光谱测定的激发波长为532nm，光谱扫描范围为40～4000cm-1，扫描次数为1～20次；二维呈像位移平台信号的移动补偿为3μm。本发明利用激光拉曼光谱技术测定塑料表面生物膜中藻类和矿物，测试过程无需使用化学药剂，不会对生物膜造成损害，而且，可以同时得到生物膜中藻类和矿物的分布情况。
附图说明
图1为本发明实施例1中未选择特征波长时，测试得到的扫描图；
图2为本发明实施例1中选择胡萝卜素的特征波长后，测试得到的胡萝卜素的扫描分布图；
图3为本发明实施例1中选择碳酸钙的特征波长后，测试得到的碳酸钙的扫描分布图；
图4为本发明实施例1得到的胡萝卜素的特征谱图和标准谱库中胡萝卜素谱图的对比图；
图5为本发明实施例1得到的碳酸钙的特征谱图和标准谱库中碳酸钙谱图的对比图。
具体实施方式
本发明提供了一种生物膜中藻类和矿物的检测方法，包括以下步骤：
将待测塑料进行激光拉曼光谱测定，分别选择胡萝卜素和矿物的特征波长，若得到胡萝卜素的特征谱图和分布图，则说明塑料表面生物膜中含有藻类；若得到矿物的特征谱图和分布图，则说明塑料表面生物膜中含有矿物；所述矿物包括CaCO3。
本发明将待测塑料进行激光拉曼光谱测定，分别选择胡萝卜素和矿物的特征波长，得到待测塑料中胡萝卜素和矿物的的特征谱图和分布图。
在本发明中，用胡萝卜素对藻类进行定性表征。
在本发明中，所述激光拉曼光谱测定的激发波长为532nm。在本发明中，所述激光拉曼光谱测定的物镜放大倍数优选为5倍。在本发明中，所述激光拉曼光谱测定的激光功率优选为3～4mW，更优选为3.3mW。在本发明中，所述激光拉曼光谱测定的曝光时间优选为0.03～0.05sec，更优选为0.04sec。所述激光拉曼光谱测定的二维呈像位移平台信号的移动补偿为3μm；采样区域优选为一个100μm×100μm的正方形区域。在本发明中，所述激光拉曼光谱测定优选在面扫拉曼光谱呈像系统完成。
在本发明中，所述胡萝卜素的特征波长优选为1469～1563cm-1；所述矿物的特征波长为1105～1065cm-1。在本发明中，所述特征波长的选择优选在Chemigram模式下进行。
在本发明中，所述激光拉曼光谱测定优选为依次测定待测塑料的胡萝卜素和矿物。
在本发明中，当测试待测塑料的胡萝卜素时，所述待测塑料优选保持湿润状态，具体优选为为将待测塑料置于载玻片和盖玻片之间，然后将载玻片与盖玻片之间注满超纯水。在本发明中，湿润状态下测试待测塑料生物膜中国的胡萝卜素时，扫描次数优选为1次。当测试待测塑料的胡萝卜素时，将待测塑料保持湿润是因为湿润情况下胡萝卜素的信号比干燥时强。
在本发明中，所述待测塑料的矿物的测试时，所述待测塑料优选保持干燥状态。具体优选为，待待测塑料中的水分挥发后，进行测试。在本发明中，干燥状态下测试待测塑料生物膜中的矿物时，扫描次数优选为20次。当测试待测塑料的矿物时，将待测塑料保持干燥是因为多次扫描叠加得到的信号强度更高，且多次扫描耗时较长，不会因生物膜水分蒸发过程导致扫描位置发生变化。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细叙述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将自然水体中的微塑料(待测塑料)用镊子轻轻取出，放置于载玻片上，并小心将盖玻片盖在样品上。随后用移液枪吸取超纯水，将载玻片与盖玻片之间注满超纯水，进行激光拉曼光谱测定，激光拉曼光谱测定的条件为：物镜放大倍数为50倍；激发波长为532nm，功率为3.3mW，曝光时间为0.04sec，扫描次数为1，二维呈像位移平台信号的移动补偿为3μm；采用的采样区域为一个100μm×100μm的正方形区域。选择胡萝卜素特征波长优选为1469～1563cm-1，得到待测塑料中胡萝卜素的特征谱图。
去掉盖玻片，待超纯水挥发后，将扫描次数改为20次(其他条件不变)，进行激光拉曼光谱测定，选择矿物(CaCO3)特征波长优选为1105～1065cm-1，得到待测塑料中CaCO3的特征谱图。
图1为本发明实施例1中未选择特征波长时，测试得到的扫描图，从图1可知：无法判断藻类和矿物的分布，图中匹配信息仅为塑料基底。
图2为本发明实施例1中选择胡萝卜素的特征波长后，测试得到的胡萝卜素的扫描分布图，从图2可知：采用本发明提供的方法可清楚地看到胡萝卜素在待测塑料表面的分布图。
图3为本发明实施例1中选择碳酸钙的特征波长后，测试得到的碳酸钙的扫描分布图，从图3可知：采用本发明提供的方法可清楚地看到碳酸钙在待测塑料表面的分布图。
图4为本发明实施例1得到的胡萝卜素的特征谱图和标准谱库中胡萝卜素谱图的对比图，从图4可知：采用本发明的数据分析方法可准确分离胡萝卜素，即藻类。
图5为本发明实施例1得到的碳酸钙的特征谱图和标准谱库中碳酸钙谱图的对比图，从图5可知：采用本发明的数据分析方法可准确分离碳酸钙。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种塑料表面生物膜中藻类和矿物的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
将待测塑料进行激光拉曼光谱测定，分别选择胡萝卜素和矿物的特征波长，若得到胡萝卜素的特征谱图和分布图，则说明塑料表面生物膜中含有藻类；若得到矿物的特征谱图和分布图，则说明塑料表面生物膜中含有矿物；
所述矿物包括CaCO3；
所述激光拉曼光谱测定的激发波长为532nm，光谱扫描范围为40～4000cm-1，扫描次数为1～20次；二维呈像位移平台信号的移动补偿为3μm。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述激光拉曼光谱测定的物镜放大倍数为5倍。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述激光拉曼光谱测定的激光功率为3～4mW，曝光时间为0.03～0.05sec。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述胡萝卜素的特征波长为1469～1563cm-1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述矿物的特征波长为1105～1065cm-1。
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