使用光学追踪海洋中微塑料的流动

微塑料是直径小于5毫米的微小塑料颗粒，已成为一种新型海洋环境污染物。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，我们海洋中的微塑料污染物大量积累，最近估计世界海洋含有超过24.4万亿块微塑料，重量在82,000至578,000吨之间。微塑料极有可能被海洋生物消耗并渗透到水生食物链中。

此外，微塑料阻碍了光在海水中的传输，从而对海洋生态系统产生了负面影响。这扰乱了浮游植物和藻类等光合生物的功能，可能对整个食物链产生级联效应。因此，必须评估微塑料的辐射特性(吸收和散射)以确定它们对光传播造成的破坏程度。

幸运的是，在《光学工程》杂志上发表的一项新研究中，来自中国和新加坡的研究人员挺身而出。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、化妆品和包装行业中产生。

研究人员特别专注于测量两个重要参数：吸收系数，表示吸收的光量，以及消光系数，表示粒子衰减(吸收和散射)的光。

因此，他们构建了一个光学实验装置，其中包含一个光源、光纤、一个可调节的比色杯架来固定被检查的微塑料溶液，以及一个光谱仪来评估通过样品传输的光量。对于微塑料溶液，他们制备了一种含有平均直径约为97.8µm的PA12颗粒的悬浮液。

为了评估光散射的程度，他们测量了透过装有去离子水且不含任何污染物的玻璃比色皿的光量，以设定基准。然后，他们在石英玻璃比色皿中用微塑料粉末悬浮液重复了实验。通过这些测量，他们估算了PA12的消光系数。

类似地测量吸收参数。研究人员使用积分球收集微塑料悬浮液在不同方向散射的光，并将其导向光谱仪进行分析。

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，这意味着大部分穿过它的光都被散射了。“PA12的散射主导特性改变了海水中光的分布，进而影响海洋生态，”该研究的通讯作者马春阳博士说。

此外，发现PA12颗粒可以吸收某些特定波长的入射辐射。“在692、728、764、800、835和940nm的波长处观察到PA12的吸收峰。这些对应于亚甲基和酰胺基团的振动吸收，”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微塑料流入海洋的情况。反过来，这可以帮助我们防止它们进入水生和陆地食物链，减轻其对包括人类在内的所有生命形式的威胁。

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