光谱标准可以帮助彻底改变塑料的分析

塑料污染是一种正在进行的环境灾难。我们使用逃离环境的塑料中的32％，目前只能回收九个百分之九。逃逸塑料制品经常经常进行各种形式的环境降解，这导致微薄的形成。如果他们逃脱废物流，英国公司Polymateria已经为常规塑料产生了促进生物降解的添加剂。这种新的方法也是一个严格的方法。Polymatea的团队指出，常规方法确定羰基指数，塑料耐久性或腐烂的衡量标准，缺乏一致性：行业没有达成协议，关于什么类型的分析效果最佳。他们的提案 - 以标准化带（Seaum）分析下的指定区域进行标准化以确定羰基指数 - 现已被美国测试和材料和英国标准研究所为评估塑料的首选方法转型。

2015年，全球共制造了3.81亿吨塑料，约占全球人口总量的三分之二(《数据中的世界》)。合成塑料是旧,但不到一个世纪以来大规模扩张的塑料生产的50年代,58亿吨的塑料生产已被处理,只有百分之九的回收和惊人的32%估计逃到自然环境。

塑料包装是塑料生产的主要驱动因素，占全球塑料生产的近50%。在这种情况下，很难忽视塑料如此受欢迎的原因:它便宜、多用途、可塑、轻便，最重要的是，它不易分解。塑料有时使用得太方便，出于同样的原因，经常会被毫不考虑地丢弃。

的塑料微粒mega-problem
但我们对环境中的塑料了解多少?为什么它的前景如此令人担忧?

全球塑料垃圾的年产量持续以巨大的规模增长，每年都在增加。与此同时，全球垃圾管理未能跟上全球人口增长和消费主义的增长。每年有百万吨的合成塑料泄漏到环境中，其中约有1000万吨进入海洋。剩下的，多达4000万吨，仍然留在陆地上，被认为是“陆地上的易降解塑料”。

当这些塑料产品分解时，它们会形成被称为微塑料的微小碎片。关键的环境风险在于它们在生物上是惰性的。因此，随着时间的推移，它们在自然环境中生物积累。

我们知道我们需要限制塑料和微塑料污染的数量，但这并不像关掉“塑料水龙头”那么简单。为了使标准塑料产品从生产中消失，必须确保可持续的、合适的替代品，因为塑料具有过多的重要用途。这些措施包括:一次性使用无菌医疗设备，以减少医院中交叉污染的风险;卫生的食品运输和储存解决方案，减少食品浪费;轻质运输和高效隔热，减少基于化石燃料的能源消耗。考虑到目前塑料使用的规模，一些人逃到环境中是不可避免的。那么，我们可以做些什么来解决这个问题呢?

有问题的是，许多研究表明羰基指数的值有很大的不同，这使得比较没有意义。

Polymateria的解决方案
英国公司Polycarderia正在运作“为塑料制定塑料技术，赋予生物降解性应该成为我们环境中的土地上的塑性污染”。

Polymateria为各种类型的普通塑料产品设计了一种“内部创新”和制造技术，旨在提供延时生物降解性。他们的技术可以与聚乙烯或聚丙烯等普通塑料一起使用。他们的目标是确保他们的塑料产品成为生物可降解的蜡，而不是破碎成微塑料，如果它们滑过废物管理系统的网，最终进入环境，从而避免进一步加剧塑料污染问题。

为创造这一新技术，聚合物的科学家团队必须在不同的环境条件下彻底改变不同塑料的崩溃过程的科学思考。这意味着超出了标准化的测试实践，并导致了增强的塑性分析方法的开发。

制定新标准
塑料降解是由许多因素造成的，包括产品的挤压制造和由于使用而老化，特别是在户外应用的情况下。预测塑料产品使用寿命的能力，对塑料制造商和消费者都是至关重要的。此外，证明材料在自然环境压力(阳光、风、雨等)下的耐久性的潜力，对于帮助和推进新型环境惰性材料的理解和开发至关重要，这些材料不会增加塑料污染、生物积累和随后的环境破坏。

红外方法通常用于测试塑料，如聚丙烯和聚乙烯，并提供一个称为羰基指数(CI)的值，这是用于解释材料分解的许多指标之一。然而，到目前为止，对于应该使用哪一种可能的技术来计算CI作为确定的技术，还没有达成共识。Polymateria的研究小组通过对使用相同材料的每种技术进行比较和对比，发现不同的计算方法提供了截然不同的CI值;由于不同技术之间存在如此多的不一致性，指标变得无用。

比较羰基指数
在今年早些时候发布的论文中，Polymateria的科学家比较了几种用于确定羰基指数的方法的精度和准确性。最传统的IR光谱方法依赖于光通过材料的透射，但这种方法大多是过时的：它只适用于塑料薄膜，因为需要将较大的块压入形状以实现可能难以浮动的测试通过风化脆弱。

测量塑料的羰基指数需要将羰基光谱中的峰与另一参考峰进行比较。当使用透射光谱分析较厚或更不透明材料时，参考峰变饱和，给出羰基指数的不准确值。这可能会发生材料，即使薄为0.1毫米。

ATR-FTIR（衰减的总反射 - 傅立叶变换红外线）光谱具有大量取代的透射红外光谱。在ATR-FTIR中，与材料表面接触的晶体通过样品的表面，并反射向检测器。几乎不需要样品制备，并且可以以低成本快速分析样品。

ATR-FTIR方法有多种，不同的光角度和晶体类型都会影响光穿透材料的深度。有问题的是，许多研究在陈述CI值时没有说明所使用的光谱类型，有些甚至在测试材料厚达半毫米(是所需厚度的五倍)的情况下描述使用透射红外光谱，导致获得的CI值的有效性存在问题。

在曲线下看
Polymateria小组回顾了常用的光谱方法，并进行了自己的测试，提出生成CI值的方法应该标准化。

他们的测试发现，用于确定一致的羰基索引的最可靠方法是带（Seaum）方法下的特定区域，一种从ATR-FTIR光谱解释相同的光谱数据的新方法。而不是将羰基峰的高度与参考峰的高度相比，Seub方法在羰基峰下取出该区域，并将其与聚乙烯和聚丙烯塑料的通用参考峰下的区域进行比较。

与传统技术相比，它有一些明显的优势:最显著的是，它指定了正在分析的信号，并定义了每一种情况下要测量的区域，从而消除了操作员对哪一个是要分析的正确参考峰的任意决定的需要。

在Polymateria的方法中，峰的面积为CI物种的总浓度提供了更准确的信息。

它也比使用峰值更直观。在红外光谱中，峰的高度(或强度)与化学物质的浓度有关。但在红外光谱中，非常相似但化学上不同的物种会在光谱的同一区域，相互重叠。这意味着山峰的高度不如高度和宽度的结合，即山峰下的面积所提供的信息。高度可能表明一种化学物质的浓度高于其他化学物质，但峰的面积给出了测试样品中所有化学相似物质的总浓度，这是一个更有用的指标。因此，峰面积更可靠地代表了在光谱过程中理想的测量结果——所有羰基物种的浓度作为塑料所经历的化学变化程度的指标。

通过他们的工作，Polymateria的团队清楚地认识到，红外测量信号区域的变化在观察塑料样品随时间的化学变化时要准确得多。他们已经证明，SAUB方法优于其他确定CI的方法，甚至可以用来比较一个塑料测试样品与另一个。他们还证明了这种方法对聚乙烯和聚丙烯都有效，可以对这两种不同类型的塑料进行比较。

该团队还通过分析经历型加速风化来强调其优选的方法。SEUB的结果显示出比其他方法更好的灵活性，提高可靠性和更好的精度来识别在风化过程中的变化，包括当塑料高度脆弱并且难以物理地处理时。

我们可以相信塑料分析
Polymateria的团队热衷于确保他们的发现不再是学术界的知识宝库。尽管在发表他们的研究成果时成功地满足了学术同行评审的严格标准，他们现在在将SAUB方法转化为标准化测试方法方面又走了一步。通过美国测试和材料协会(ASTM)的一个工作组，SAUB方法正在进行进一步的技术审查和审查，以成为ASTM国际测试方法。

目标是给塑料公司，以及环保主义者，可用于评估化学改变水平的可信工具，该工具在其设计的使用或滥用中经历了塑料，作为陆地上的逃亡塑料，或者海洋环境。

此外，尽管今年才公布，但SAUB红外光谱是英国标准协会(BSI)新标准规范的关键部分，旨在确定塑料在露天陆地环境中的生物降解性。在这种情况下，SAUB CI方法提供了评估塑料可生物降解性能的关键指标之一，以验证塑料公司关于其产品可生物降解的声明。在这个BSI标准中，实现生物降解的关键目标是将塑料材料化学转化为生物可利用的蜡。SAUB CI测量这种转换的程度，并允许为蜡分配一个数字，以确定其CI。这与其他分析相结合，可以确定生物可利用蜡是否已经成功生产出来。这里的关键转变是远离未经证实的声明，并根据其他国际标准提供有关塑料材料性能的数字数据。

相信塑料可以“留”或“走”
塑料污染是我们这个时代的关键环境问题之一。鉴于塑料对全球经济和我们的生活方式如此重要和有价值，它的生产将不可避免地继续下去。与此同时，我们需要改进废物管理系统，让更多的塑料被成功回收，更多的塑料被负责任地收集起来，以便尽可能少的塑料最终进入陆地和海洋。

像聚合物的那样的科学家正在做些什么来帮助减少这个问题正在创新，以创造塑料的新技术，以及新的塑料材料。这些材料需要更耐用（即，如果乱扔垃圾的环境腐烂）或者在乱扔垃圾的环境衰减（即，使用环境来帮助将自己改为可生物降解的材料，如果它们变得乱扔垃圾）。

在这两种情况下，需要新的分析工具来证明这些新颖创新的表现。由学术界严格精确的世界所接受的方法，但也可以由行业积极使用，可以提供明确的途径，以便对公众带来更大的信心，即塑料材料将耐用或腐烂。Seub CI方法和它创建的方式是这种合作方法的一个很好的例子，可带来可靠的创新，以评估我们在日常生活中所有使用的塑料制品类型。