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微塑料污染已成为一个亟待解决的问题,因为它会对生态环境产生不利的影响。然而,检测和表征塑料微粒的有效方法仍处于发展阶段。作者基于近红外高光谱成像在900-1700 nm波长范围内进行了一系列实验室评估,报告了(i)11种类型的塑料和(ii)11种类型的过滤器基底的基本光谱特征。
不同的塑料聚合物在1150-1250 nm、1350-1450 nm和1600-1700 nm表现出不同的光谱特征,从而可以利用光谱分离算法对其进行自动识别。使用改进的高光谱成像系统,我们检测了直径不超过100 μm的3种类型的塑料微粒(聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯)。作为过滤器基材,镀金的聚碳酸酯过滤器(GPC0847-BA)相对于装载的塑料微粒在900-1700 nm处显示出恒定的反射率和较大的辐射对比度。玻璃纤维过滤器(GF10 and GF/F)因其成本低和易于商业应用而成为合适的基材。本研究为应用高光谱成像技术检测微塑料提供了关键参数。
方法:
高光谱成像:利用高光谱成像系统(PIKA NIR-640,安阳Resonon Inc., USA)在近红外范围(900-1700 nm)采集塑料和过滤器基底的高光谱图像作为数据立方体。
结果:
11种塑料聚合物的光谱
不同颜色聚丙烯(pp)的高光谱特征:(a)光谱,(b)在1100 nm、1300 nm和1500 nm处施加强度产生的假彩色图像,(c)真彩色照片。
a)聚丙烯(PP),(b)聚碳酸酯(PC),(c)聚氯乙烯(PVC)和(d)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)不同颜色塑料聚合物的比较。
镀金聚碳酸酯过滤器(a)300 mm和(b)100 mm聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)的高光谱特征:(左)光谱,(中)RGB图像和(右)基于参考光谱的分类图像。
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