一种基于双重荧光光谱的微塑料分选系统及方法技术方案

本发明专利技术提出一种基于双重荧光光谱的微塑料分选系统及方法，系统包括：样品采集模块；荧光分选模块，其位于所述双向检测点的一侧；所述荧光分选模块包括激光器和荧光检测器，所述激光器向所述双向检测点发射激光，所述荧光检测器采集待测液经激光激发所产生的荧光信号；拉曼定性分析模块，其与样品采集模块集成设置，当所述荧光分选模块采集到对应的荧光信号后触发所述拉曼定性分析模块启动

【技术实现步骤摘要】
一种基于双重荧光光谱的微塑料分选系统及方法


[0001]本专利技术涉及环境监测的
，具体涉及一种基于双重荧光光谱的微塑料分选系统及方法
。

技术介绍

[0002]微塑料通常指粒径低于
5 mm
的塑料颗粒
、
碎片
、
纤维等，一般是形态多样
、
成分复杂的不均匀塑料混合体
。
环境中的微塑料广泛存在于水体
、
沉积物
、
生物体
、
乃至大气中，具有体积小
、
比表面积大
、
吸附污染物能力强的特点，能够随着食物链迁移进入人体，造成危害
。
[0003]水体中微塑料的检测通常以实验室检测为主，通常将现场采集的样品带回实验室经过消化处理
、
人工筛选和鉴定技术予以甄别
。
在人工筛选的干预下，通常获取的微塑料样品颗粒较大，微小样品难以直接检出
。
荧光法是近年来新兴的一种微塑料检测方法，通常采用尼罗红的有机溶液进行微塑料染色并通过荧光成像观察予以鉴别，通过荧光信号的识别可以准确定位微塑料的位置，免除直接人工拣选的误差与繁琐
。
[0004]但使用尼罗红荧光探针进行微塑料分选时，需要预先除去样品中混杂的浮游植物，以免对实验结果造成显著干扰
。
这种干扰的显著性主要来源于以下两个方面，第一，尼罗红是一种疏水性的亲脂类荧光探针，通常应用于生物学中细胞脂质的标记与检测
。
由于尼罗红这种特异性的脂质染色机理，微塑料样品中混杂的大量浮游植物等会同时染色，从而造成误判；第二，微塑料的粒径范围与浮游植物相近，但在水体中的含量低于浮游植物，在未进行前处理的情况下，样品中被染色的浮游植物会强烈干扰微塑料的测定
。
若要避免这种干扰，使用化学试剂消解去除样品中的浮游植物是必不可少的，但繁琐的化学消解过程往往会造成样品转移
、
处理
、
干燥等步骤中微塑料的损失，引入误差
。
[0005]综上，现需要设计一种基于双重荧光光谱的微塑料分选系统及方法来解决上述问题
。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出了一种基于双重荧光光谱的微塑料分选系统及方法，解决了浮游植物会对微塑料的检测结果造成影响的问题
。
[0007]为达到解决上述技术问题的目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于双重荧光光谱的微塑料分选系统，包括：样品采集模块，其设有样品池和显微成像单元，所述样品池的进样口接入样品支路和荧光探针支路，所述样品池设有双向检测点，所述显微成像单元位于所述双向检测点的一侧；荧光分选模块，其位于所述双向检测点的另一侧；所述荧光分选模块包括激光器和荧光检测器，所述激光器向所述双向检测点发射激光，所述荧光检测器采集待测液经激光激发所产生的荧光信号；
拉曼定性分析模块，其与所述显微成像单元集成设置，当所述荧光分选模块采集到对应的荧光信号后触发所述拉曼定性分析模块启动
。
[0008]在本专利技术的一些实施例中，所述荧光分选模块还包括第一光路和第二光路；所述第一光路设置有第一滤光片和第一荧光检测器；所述第二光路设置有第二滤光片和第二荧光检测器；所述第一滤光片的滤波波长为
670nm
，所述第二滤光片的滤波波长为
525nm。
[0009]在本专利技术的一些实施例中，所述激光器的激发波长为
450nm
；所述荧光探针为尼罗红的甲醇溶液
。
[0010]在本专利技术的一些实施例中，所述样品支路和所述荧光探针支路均通过步进电机注入所述样品池内，所述样品池的进样口连接有流通管，所述样品与所述荧光探针在所述流通管内形成待测液；所述样品池的末端还设有废液口，用于排出所述待测液
。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，所述拉曼分析模块包括拉曼探头和光谱仪，所述拉曼探头用于向所述待测液发射激光，所述光谱仪用于采集样品的拉曼光谱进行定性分析
。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述显微成像单元包括物镜
、
光源和
CCD
相机；所述光源设置于所述样品池的下方，所述
CCD
相机通过所述物镜对样品进行采集
。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述分选系统的分选方法包括以下步骤：
S1、
将样品进行预处理后将其与所述荧光探针同时注入到所述样品池中；
S2、
所述显微成像单元实时获取流经双向检测点的样品图像并定位样品，当视野中出现样品时，样品流暂停并触发所述荧光分选模块开启；
S3、
所述荧光分选模块的所述第一光路和所述第二光路采集荧光信号，然后根据荧光信号判定是否触发所述拉曼分析模块；
S4、
若仅所述第二光路采集到荧光信号，则启动所述拉曼分析模块对所述待测液进行定性分析，否则恢复所述样品流等待下一次检测
。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述步骤
S3
中所述荧光信号的判定结果包括：当所述第一光路未采集到荧光信号，且所述第二光路采集到荧光信号，则判定当前检测探头处的所述待测液内疑似微塑料样品；当所述第一光路和所述第二光路均采集到荧光信号，则判定当前检测探头处的所述待测液为浮游植物；当所述第一光路和所述第二光路均未采集到荧光信号，则判定当前检测探头处的所述待测液为其他杂质
。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述步骤
S3
中荧光分选的具体步骤包括：
S31、
所述激光器经二向色镜向所述双向检测点的待测液发射激光信号；
S32、
所述待测液产生的荧光信号通过分束镜后形成两路；
S33、
一路透过第一滤光片进入第一荧光检测器，所述第一荧光检测器采集样品中浮游植物被激发的叶绿素荧光；另一路透过第二滤光片进入第二荧光检测器，所述第二荧光检测器采集待测液发出的尼罗红荧光
。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述步骤
S1
的预处理包括采集近岸表层海水，使用滤网过滤，取滤液经专用微塑料滤网过滤后，用去离子水冲洗滤网，得到微塑料样品
。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述步骤
S1
中的样品池内的流通管的直径根据所述专用微塑料滤网的孔径选配
。
[0018]本专利技术的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：本专利技术提出了一种基于双重荧光光谱的微塑料分选系统及方法，增加荧光分选模块，利用浮游植物与微塑料对激光会发出不同的荧光信号，根据两个荧光信号差，可以有效筛选出能被尼罗红染色但是不具有叶绿素荧光的微塑料样品，最后通过拉曼定性分析模块判定被检出的物质是否为微塑料达到准确分选
、
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于双重荧光光谱的微塑料分选系统，其特征在于，包括：样品采集模块，其设有样品池和显微成像单元，所述样品池的进样口接入样品支路和荧光探针支路，所述样品池设有双向检测点，所述显微成像单元位于所述双向检测点的一侧；荧光分选模块，其位于所述双向检测点的另一侧；所述荧光分选模块包括激光器和荧光检测器，所述激光器向所述双向检测点发射激光，所述荧光检测器采集待测液经激光激发所产生的荧光信号；拉曼定性分析模块，其与所述显微成像单元集成设置，当所述荧光分选模块采集到对应的荧光信号后触发所述拉曼定性分析模块启动
。2.
根据权利要求1所述的一种基于双重荧光光谱的微塑料分选系统，其特征在于，所述荧光分选模块还包括第一光路和第二光路；所述第一光路设置有第一滤光片和第一荧光检测器；所述第二光路设置有第二滤光片和第二荧光检测器；所述第一滤光片的滤波波长为
670nm
，所述第二滤光片的滤波波长为
525nm。3.
根据权利要求1所述的一种基于双重荧光光谱的微塑料分选系统，其特征在于，所述激光器的激发波长为
450nm
；所述荧光探针为尼罗红的甲醇溶液
。4.
根据权利要求1所述的一种基于双重荧光光谱的微塑料分选系统，其特征在于，所述样品支路和所述荧光探针支路均通过步进电机注入所述样品池内，所述样品池的进样口连接有流通管，所述样品与所述荧光探针在所述流通管内形成待测液；所述样品池的末端还设有废液口，用于排出所述待测液
。5.
根据权利要求1所述的一种基于双重荧光光谱的微塑料分选系统，其特征在于，所述拉曼分析模块包括拉曼探头和光谱仪，所述拉曼探头用于向所述待测液发射激光，所述光谱仪用于采集样品的拉曼光谱进行定性分析
。6.
根据权利要求1所述的一种基于双重荧光光谱的微塑料分选系统，其特征在于，所述显微成像单元包括物镜
、
光源和
CCD
相机；所述光源设置于所述样品池的下方，所述
CCD
相机通过所述物镜对样品进行采集

【专利技术属性】
技术研发人员：高楠，孔祥峰，王婧茹，王阳，孙开明，高杨，刘岩，
申请(专利权)人：山东省科学院海洋仪器仪表研究所，
类型：发明
国别省市：