4月22日是聯合國設立的「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對塑料污染危機，目標至2040年減少60%塑料產量。在今年的全國兩會上，“塑料污染治理”S次出現在了政府工作報告中，與固體廢物治理并列，作為今年度政府的重要工作任務之一。在以往的政府工作報告中，塑料污染作為固體廢物污染的

一部分，從未單獨作為工作任務列出。此次塑料污染治理任務的提出，標志著這一嚴峻緊迫的污染問題將受到政府的重點關注。

北京易科泰生態技術有限公司提供從塑料分類、塑料有害重金屬檢驗到塑料污染對動植物生理生態效應評估的產品和系統解決方案。

◆高光譜成像塑料分撿技術方案

◆LIBS塑料重金屬分析檢測技術方案

◆塑料生態毒理研究檢測技術方案

左圖：FX50中波紅外高光譜成像技術用于黑色塑料分選；右圖：FireFly LIBS元素分析系統

左圖：葉綠素熒光成像系統；右圖：斑馬魚呼吸代謝測量系統

1.  FX50中波紅外高光譜成像技術用于黑色塑料分選

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，這些塑料通常被焚燒或填埋，而非回收。現在，FX50中波紅外高光譜成像系統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、準確地區分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是市場上唯 一能夠覆蓋黑色塑料分類所需全MWIR光譜范圍的系統。它能夠以每分鐘300公斤的速度，對2×2厘米的塑料片進行分類，極大提高了回收行業的成本效益。

圖1. 塑料標簽和代碼編號

圖2. FX50中波紅外高光譜成像系統能夠（左圖）準確地對ABS、PS和PE進行分類（每類塑料樣品一半表面光滑反光，一半表面漫反射）；（右圖）對PS、ABS、PE、PA和PC塑料進行分類。

●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別材料的分類設計

●高幀率和信噪比：確保快速且準確的分類

●優化的熱管理： 保護傳感器，延長使用壽命，縮短停機時間

●堅固緊湊的設計： 適應惡劣的工業環境，易于安裝和維護

●易于集成： 標準GigE Vision接口，無縫連接商業分析軟件

●定制化掃描成像平臺

2. FireFly LIBS元素分析技術用于塑料有害金屬達標檢測

通過檢測塑料中的有害金屬含量，可以防止這些有害物質通過塑料垃圾進入環境，減少對土壤、水源和生態系統的污染。

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標準，因此評估制造流程是否達標，需要對有害元素例如Cd、Pb、Hg以及Cr(VI)等進行定性定量分析。傳統上作為檢驗標準方法的ICP-OES等存在如下不足之處：

1) 只有樣品中總體元素含量數據，無法獲得元素空間分布數據；

2) 樣品制備需要消解，污染環境，耗費人力物力；

3) ICP-OES對于隨機選取的不同材質樣品，測量的可重復性差。

CEITEC（歐洲工程技術中心）的Lightigo公司與捷克國家塑料集團合作，開發了新一代的FireFly LIBS元素分析系統，有效解決了塑料有害重金屬檢驗中的上述問題，并且數據穩定可靠，是替代傳統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；圖標表示元素含量

圖4. FireFly系統測量、XRF測量、ICP-OES測量數據對比，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是一款基于激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術的高度先進的分析設備。它能夠快速檢測幾乎所有元素周期表中的元素，無需樣品預處理，對樣品幾乎無損傷。

●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，適用于微區分析。

●2D和縱深成像：能夠進行2D元素分布成像測量和縱深成像測量。

●快速測量速度：Z大測量速度可達100HZ，提高工作效率。

●低成本運行：實驗近乎零成本，適合頻繁和大規模的元素分析。

●靈活的測量模式：支持多點測量、區域掃描、線性掃描等多種測量方式。

●高級數據分析：配備ImageLab數據分析處理軟件，支持多元統計分析和圖像分析。 

3. FluorCam葉綠素熒光成像技術用于評估塑料污染對植物的生理生態效應

 輪胎磨損顆粒（TWP）是道路磨損過程中產生的污染物，對環境和生態系統具有潛在毒性。加拿大麥吉爾大學（McGill University）的研究人員探究了TWP對三種淡水生物——綠藻（Chlorella vulgaris）、浮萍（Lemna minor）和水蚤（Daphnia magna）的毒性影響。發現TWP的浸出液包含溶解化學物質和納米顆粒，這些成分對測試生物體產生了不同程度的毒性。特別是對于濾食性生物水蚤，納米顆粒和溶解化學物質之間存在加性效應，表明兩者共同對生物體產生毒性。此外，研究發現不同生物體對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葉綠素熒光成像系統測量了浮萍的光合作用效率參數：非光化學淬滅系數（NPQ）、光系統II（PSII）的Z大量子產額（Fv/Fm）以及光化學淬滅系數（qP）。這些參數對于評估TWP浸出液對水生植物光合作用的影響至關重要。通過FluorCam的精確測量，研究人員能夠發現TWP浸出液中溶解化學物質對浮萍的光合作用有顯著影響，這為理解TWP對水生生態系統潛在影響提供了重要見解。

圖1. 圖形摘要：輪胎磨損顆粒（TWP）對三種淡水生物的毒性影響

圖2. 暗場圖像（上圖）和葉綠素熒光圖像（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）。葉綠素熒光圖像與光合作用效率參數相關，其中NPQ是穩態非光化學淬滅；穩態Fv/Fm是光系統II（PSII）在光照適應狀態下的Z大量子產額；Fv/Fm是光系統II在暗適應狀態下的Z大量子產額

FluorCam葉綠素熒光成像系統結合了PAM脈沖調制式葉綠素熒光動態成像和多光譜熒光成像測量，能夠對包括葉片、果實、花朵、整株植株、苔蘚、微藻、大型藻類及特定動物樣品在內的多種活體植物樣品進行成像分析。

● 葉綠素熒光成像：與植物光合電子傳遞鏈及光反應中心狀態緊密相關，用于光合能力評估

●UV紫外光激發多光譜熒光：用于評估植物次生代謝總體水平與分布狀況

●熒光蛋白成像：可對GFP、RFP等熒光蛋白和熒光染料進行成像

●廣泛的測量參數：能夠顯示對應二維熒光彩色圖像的50多個葉綠素熒光參數

●全自動測量程序：具備自動重復成像測量和無人值守監測功能，可按預設程序自動循環成像測量

4.  斑馬魚呼吸代謝測量系統用于評估塑料污染對水生動物的生理生態效應

作為一種廣泛用于塑料制品中的內分泌干擾化合物，雙酚A（BPA）通過污染水體對水生生物產生影響，是塑料污染對生態環境構成威脅的一個代表性問題。

澳大利亞悉尼大學生命與環境科學學院的研究人員探究了氣候變暖和雙酚A（BPA）污染對斑馬魚（Danio rerio）能量轉換效率、表現和跨代適應性的影響。研究發現，溫暖的溫度和BPA暴露共同增加了斑馬魚產生新生物量所需的能量，這些效應至少部分通過DNA甲基化跨代傳遞。實驗中，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，以測試BPA效應是否特定于溫度、是否由DNA甲基化介導，以及是否即使后代未暴露于BPA也能跨代傳遞。結果顯示，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Z高，而DNA甲基轉移酶3a敲除（DNMT3a?/?）魚未表現出這種響應，表明DNA甲基化至少部分介導了這些效應。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中的能量流動，從而可能對食物網結構造成影響。

圖1. 左圖：圖形摘要-氣候變暖和雙酚A（BPA）污染對斑馬魚（Danio rerio）能量轉換效率、表現和跨代適應性的影響；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用于測量斑馬魚的代謝率和氧氣消耗。這對于評估溫度和雙酚A暴露對斑馬魚能量轉換效率的影響至關重要，因為它們提供了直接的代謝活動指標。通過這些數據，研究人員能夠估計生長的能源成本，并進一步推斷環境因素如何影響個體的生態適應性和整個種群的生態功能。因此，斑馬魚呼吸代謝測量系統在本研究中發揮了基礎性作用，為理解環境壓力對水生生物能量平衡的影響提供了關鍵的實驗數據。

水生動物呼吸代謝測量系統用于自動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物的標準/Z小/常規代謝率研究。

●4通道/4室靜息呼吸測量系統，適用于水生生物

●全自動計算機化間歇流動呼吸測量

●深入分析、統計和數據導出功能

●可以構建多通道設置，用于高通量實驗（多達20個室！）

●提供多種不同尺寸和容量的室，以匹配您的模型生物

●適用于淡水和全強度海水

●實時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.