4月22日是聯(lián)合國設(shè)立的「世界地球日」，本年度主題為「地球與塑料的較量」，呼吁全球國家采取有效措施應(yīng)對(duì)塑料污染危機(jī)，目標(biāo)至2040年減少60%塑料產(chǎn)量。在今年的全國兩會(huì)上，“塑料污染治理”首次出現(xiàn)在了政府工作報(bào)告中，與固體廢物治理并列，作為今年度政府的重要工作任務(wù)之一。在以往的政府工作報(bào)告中，塑料污染作為固體廢物污染的一部分，從未單獨(dú)作為工作任務(wù)列出。此次塑料污染治理任務(wù)的提出，標(biāo)志著這一嚴(yán)峻緊迫的污染問題將受到政府的重點(diǎn)關(guān)注。
北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司提供從塑料分類、塑料有害重金屬檢驗(yàn)到塑料污染對(duì)動(dòng)植物生理生態(tài)效應(yīng)評(píng)估的產(chǎn)品和系統(tǒng)解決方案。
● 高光譜成像塑料分撿技術(shù)方案
● LIBS塑料重金屬分析檢測技術(shù)方案
● 塑料生態(tài)毒理研究檢測技術(shù)方案
左圖：FX50中波紅外高光譜成像技術(shù)用于黑色塑料分選；右圖：FireFly LIBS元素分析系統(tǒng)
左圖：葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)；右圖：斑馬魚呼吸代謝測量系統(tǒng)
1.FX50中波紅外高光譜成像技術(shù)用于黑色塑料分選
在汽車、電子、食品包裝和塑料袋中，黑色塑料無處不在。由于缺乏有效的分選技術(shù)，這些塑料通常被焚燒或填埋，而非回收?，F(xiàn)在，F(xiàn)X50中波紅外高光譜成像系統(tǒng)為黑色塑料的分類和回收帶來了革命性的變化：通過高光譜成像快速、準(zhǔn)確地區(qū)分PS、PE、PP、ABS和PVC等黑色塑料以及橡膠和非黑色塑料。FX50中波紅外高光譜成像系統(tǒng)是市場上能夠覆蓋黑色塑料分類所需全MWIR光譜范圍的系統(tǒng)。它能夠以每分鐘300公斤的速度，對(duì)2×2厘米的塑料片進(jìn)行分類，極大提高了回收行業(yè)的成本效益。
圖1. 塑料標(biāo)簽和代碼編號(hào)
圖2. FX50中波紅外高光譜成像系統(tǒng)能夠（左圖）準(zhǔn)確地對(duì)ABS、PS和PE進(jìn)行分類（每類塑料樣品一半表面光滑反光，一半表面漫反射）；（右圖）對(duì)PS、ABS、PE、PA和PC塑料進(jìn)行分類。
√ 全MWIR光譜范圍：覆蓋2.7 – 5.3 μm，專為黑色塑料和其他難以識(shí)別材料的分類設(shè)計(jì)
√ 高幀率和信噪比：確保快速且準(zhǔn)確的分類
√ 優(yōu)化的熱管理：保護(hù)傳感器，延長使用壽命，縮短停機(jī)時(shí)間
√ 堅(jiān)固緊湊的設(shè)計(jì)：適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，易于安裝和維護(hù)
√ 易于集成：標(biāo)準(zhǔn)GigE Vision接口，無縫連接商業(yè)分析軟件
√ 定制化掃描成像平臺(tái)
2.FireFly LIBS元素分析技術(shù)用于塑料有害金屬達(dá)標(biāo)檢測
通過檢測塑料中的有害金屬含量，可以防止這些有害物質(zhì)通過塑料垃圾進(jìn)入環(huán)境，減少對(duì)土壤、水源和生態(tài)系統(tǒng)的污染。
歐洲的塑料制品中的有害金屬元素含量需要符合RoHS、WEEE和REACH標(biāo)準(zhǔn)，因此評(píng)估制造流程是否達(dá)標(biāo)，需要對(duì)有害元素例如Cd、Pb、Hg以及Cr(VI)等進(jìn)行定性定量分析。傳統(tǒng)上作為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法的ICP-OES等存在如下不足之處：
1)只有樣品中總體元素含量數(shù)據(jù)，無法獲得元素空間分布數(shù)據(jù)；
2)樣品制備需要消解，污染環(huán)境，耗費(fèi)人力物力；
3)ICP-OES對(duì)于隨機(jī)選取的不同材質(zhì)樣品，測量的可重復(fù)性差。
CEITEC（歐洲工程技術(shù)中心）的Lightigo公司與捷克國家塑料集團(tuán)合作，開發(fā)了新一代的FireFly LIBS元素分析系統(tǒng)，有效解決了塑料有害重金屬檢驗(yàn)中的上述問題，并且數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，是替代傳統(tǒng)元素分析方法的重要可行方案。
圖1. 左：整塊塑料樣品；右：各種塑料碎屑的均勻混合物；圖2. 所測樣品的Pb元素特征譜線
圖3. Pb在樣品中的定性定量分布情況。成像分辨率為100 μm；圖標(biāo)表示元素含量
圖4. FireFly系統(tǒng)測量、XRF測量、ICP-OES測量數(shù)據(jù)對(duì)比，證明FireFly元素檢測的可靠性
FireFly LIBS元素分布成像快速分析系統(tǒng)是一款基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）技術(shù)的高度先進(jìn)的分析設(shè)備。它能夠快速檢測幾乎所有元素周期表中的元素，無需樣品預(yù)處理，對(duì)樣品幾乎無損傷。
√ 廣譜元素檢測：能夠檢測元素周期表中幾乎所有元素，包括Li、Be、Mg、Na、N、C等。
√ 高空間分辨率：提供10-150 μm的高空間分辨率，適用于微區(qū)分析。
√ 2D和縱深成像：能夠進(jìn)行2D元素分布成像測量和縱深成像測量。
√ 快速測量速度：最大測量速度可達(dá)100HZ，提高工作效率。
√ 低成本運(yùn)行：實(shí)驗(yàn)近乎零成本，適合頻繁和大規(guī)模的元素分析。
√ 靈活的測量模式：支持多點(diǎn)測量、區(qū)域掃描、線性掃描等多種測量方式。
√ 高級(jí)數(shù)據(jù)分析：配備ImageLab數(shù)據(jù)分析處理軟件，支持多元統(tǒng)計(jì)分析和圖像分析。
3.FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)用于評(píng)估塑料污染對(duì)植物的生理生態(tài)效應(yīng)
輪胎磨損顆粒（TWP）是道路磨損過程中產(chǎn)生的污染物，對(duì)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)具有潛在毒性。加拿大麥吉爾大學(xué)（McGill University）的研究人員探究了TWP對(duì)三種淡水生物——綠藻（Chlorella vulgaris）、浮萍（Lemna minor）和水蚤（Daphnia magna）的毒性影響。發(fā)現(xiàn)TWP的浸出液包含溶解化學(xué)物質(zhì)和納米顆粒，這些成分對(duì)測試生物體產(chǎn)生了不同程度的毒性。特別是對(duì)于濾食性生物水蚤，納米顆粒和溶解化學(xué)物質(zhì)之間存在加性效應(yīng)，表明兩者共同對(duì)生物體產(chǎn)生毒性。此外，研究發(fā)現(xiàn)不同生物體對(duì)TWP浸出液各組分的敏感性存在物種特異性差異，且隨著生物體復(fù)雜性的增加，總體敏感性也隨之增加。
在本研究使用了FluorCam葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)測量了浮萍的光合作用效率參數(shù)：非光化學(xué)淬滅系數(shù)（NPQ）、光系統(tǒng)II（PSII）的最大量子產(chǎn)額（Fv/Fm）以及光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）。這些參數(shù)對(duì)于評(píng)估TWP浸出液對(duì)水生植物光合作用的影響至關(guān)重要。通過FluorCam的精確測量，研究人員能夠發(fā)現(xiàn)TWP浸出液中溶解化學(xué)物質(zhì)對(duì)浮萍的光合作用有顯著影響，這為理解TWP對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)潛在影響提供了重要見解。
圖1. 圖形摘要：輪胎磨損顆粒（TWP）對(duì)三種淡水生物的毒性影響
圖2. 暗場圖像（上圖）和葉綠素?zé)晒鈭D像（下圖）展示了暴露于三種不同輪胎磨損顆粒（TWP）浸出液組分7天的浮萍（Lemna minor）。葉綠素?zé)晒鈭D像與光合作用效率參數(shù)相關(guān)，其中NPQ是穩(wěn)態(tài)非光化學(xué)淬滅；穩(wěn)態(tài)Fv/Fm是光系統(tǒng)II（PSII）在光照適應(yīng)狀態(tài)下的最大量子產(chǎn)額；Fv/Fm是光系統(tǒng)II在暗適應(yīng)狀態(tài)下的最大量子產(chǎn)額
FluorCam葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)結(jié)合了PAM脈沖調(diào)制式葉綠素?zé)晒鈩?dòng)態(tài)成像和多光譜熒光成像測量，能夠?qū)Πㄈ~片、果實(shí)、花朵、整株植株、苔蘚、微藻、大型藻類及特定動(dòng)物樣品在內(nèi)的多種活體植物樣品進(jìn)行成像分析。
√ 葉綠素?zé)晒獬上瘢号c植物光合電子傳遞鏈及光反應(yīng)中心狀態(tài)緊密相關(guān)，用于光合能力評(píng)估
√ UV紫外光激發(fā)多光譜熒光：用于評(píng)估植物次生代謝總體水平與分布狀況
√ 熒光蛋白成像：可對(duì)GFP、RFP等熒光蛋白和熒光染料進(jìn)行成像
√ 廣泛的測量參數(shù)：能夠顯示對(duì)應(yīng)二維熒光彩色圖像的50多個(gè)葉綠素?zé)晒鈪?shù)
√ 全自動(dòng)測量程序：具備自動(dòng)重復(fù)成像測量和無人值守監(jiān)測功能，可按預(yù)設(shè)程序自動(dòng)循環(huán)成像測量
4.斑馬魚呼吸代謝測量系統(tǒng)用于評(píng)估塑料污染對(duì)水生動(dòng)物的生理生態(tài)效應(yīng)
作為一種廣泛用于塑料制品中的內(nèi)分泌干擾化合物，雙酚A（BPA）通過污染水體對(duì)水生生物產(chǎn)生影響，是塑料污染對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅的一個(gè)代表性問題。
澳大利亞悉尼大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院的研究人員探究了氣候變暖和雙酚A（BPA）污染對(duì)斑馬魚（Danio rerio）能量轉(zhuǎn)換效率、表現(xiàn)和跨代適應(yīng)性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，溫暖的溫度和BPA暴露共同增加了斑馬魚產(chǎn)生新生物量所需的能量，這些效應(yīng)至少部分通過DNA甲基化跨代傳遞。實(shí)驗(yàn)中，不同基因型的斑馬魚在不同溫度（24°C和30°C）和BPA濃度（0和10 μg/l）下被飼養(yǎng)，以測試BPA效應(yīng)是否特定于溫度、是否由DNA甲基化介導(dǎo)，以及是否即使后代未暴露于BPA也能跨代傳遞。結(jié)果顯示，在溫暖的溫度和BPA存在的條件下，野生型魚的生長代謝成本最高，而DNA甲基轉(zhuǎn)移酶3a敲除（DNMT3a?/?）魚未表現(xiàn)出這種響應(yīng)，表明DNA甲基化至少部分介導(dǎo)了這些效應(yīng)。此外，BPA暴露在溫暖溫度下降低了魚的繁殖力和后代存活率，表明BPA和變暖可能共同影響自然系統(tǒng)中的能量流動(dòng)，從而可能對(duì)食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)造成影響。
圖1. 左圖：圖形摘要-氣候變暖和雙酚A（BPA）污染對(duì)斑馬魚（Danio rerio）能量轉(zhuǎn)換效率、表現(xiàn)和跨代適應(yīng)性的影響；右圖：親代（F0）和子代（F1）的代謝率
在本研究中，斑馬魚呼吸代謝測量系統(tǒng)用于測量斑馬魚的代謝率和氧氣消耗。這對(duì)于評(píng)估溫度和雙酚A暴露對(duì)斑馬魚能量轉(zhuǎn)換效率的影響至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈兲峁┝酥苯拥拇x活動(dòng)指標(biāo)。通過這些數(shù)據(jù)，研究人員能夠估計(jì)生長的能源成本，并進(jìn)一步推斷環(huán)境因素如何影響個(gè)體的生態(tài)適應(yīng)性和整個(gè)種群的生態(tài)功能。因此，斑馬魚呼吸代謝測量系統(tǒng)在本研究中發(fā)揮了基礎(chǔ)性作用，為理解環(huán)境壓力對(duì)水生生物能量平衡的影響提供了關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
水生動(dòng)物呼吸代謝測量系統(tǒng)用于自動(dòng)化測量水生生物的氧氣消耗率，適用于多種大小的魚類和無脊椎動(dòng)物的標(biāo)準(zhǔn)/最小/常規(guī)代謝率研究。
√ 4通道/4室靜息呼吸測量系統(tǒng)，適用于水生生物
√ 全自動(dòng)計(jì)算機(jī)化間歇流動(dòng)呼吸測量
√ 深入分析、統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能
√ 可以構(gòu)建多通道設(shè)置，用于高通量實(shí)驗(yàn)（多達(dá)20個(gè)室?。?/p>
√ 提供多種不同尺寸和容量的室，以匹配您的模型生物
√ 適用于淡水和全強(qiáng)度海水
√ 實(shí)時(shí)氧氣消耗率測量和分析
參考論文
1.Roubeau Dumont, E., Gao, X., Zheng, J., Macairan, J., Hernandez, L.M., Baesu, A., Bayen, S., Robinson, S.A., Ghoshal, S., Tufenkji, N., 2023. Unraveling the toxicity of tire wear contamination in three freshwater species: From chemical mixture to nanoparticles. Journal of Hazardous Materials 453, 131402.
2.Seebacher, F., Bamford, S.M., 2024. Warming and pollution interact to alter energy transfer efficiency, performance and fitness across generations in zebrafish (Danio rerio). Science of The Total Environment 912, 168942
