(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210141428.2 (22)申请日 2022.02.16 (71)申请人 北京化工大 学 地址 100029 北京市朝阳区北三环东路15 号 申请人 西派特 （北京） 科技有限公司 (72)发明人 宋春风　袁洪福　张佩玉　江伟　 (74)专利代理 机构 北京思海天达知识产权代理 有限公司 1 1203 专利代理师 刘萍 (51)Int.Cl. G01N 21/65(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种海洋环境微塑料混合物成分定量分析 方法 (57)摘要 本发明公开了一种海洋环境微塑料混合物 成分定量分析方法， 包括定标样品制备， 光谱采 集， 光谱数据前处理， 微塑料混合物成分光谱分 量提取， 校准曲线建立， 预测等。 本发明从海洋环 境微塑料混合物光谱中提取出其成分光谱分量， 使用其强度或面积对其含量进行线性拟合， 建立 校准曲线。 使用提取的微塑料混合物的成分光谱 分量， 依据校准曲线， 实现海洋环境微塑料混合 物成分定量 分析。 与常用的显微红外光谱法或显 微拉曼光谱法仅能对微塑料混合物成分颗粒进 行计数相比， 本发明最大优势在于实现了海洋环 境微塑料混合物成分准确定量分析， 将检测周期 从几天缩短至15分钟左右， 对海洋环境污染状况 的日常监控具有重要的理论和实际意 义。 权利要求书2页 说明书8页 附图5页 CN 114674803 A 2022.06.28 CN 114674803 A 1.一种海洋环境 微塑料混合物成分定量分析 方法， 其特 征在于： S1、 收集海洋环境中微塑料混合物中常见种类塑料样品， 将每种塑料分别制成粒径为 250 μm‑2mm的微塑料样品； 收集海洋环境中常见的生物质样品， 制成粒径小于3mm的生物质 样品； 将不同种类微塑料样品和不同种类生物质的细颗粒样品， 分别按不同质量比进行混 合， 配制一系列微塑料混合物， 使微塑料混合物中各种不同种类塑料浓度变化范围覆盖实 际海洋微塑料混合物成分含量的变化范围； S2、 采用激光拉曼光谱采集装置， 分别 采集不同种类微塑料样品、 生物质细颗粒样品和 它们混合物样品的拉曼光谱； S3、 对S2中采集的拉曼光谱进行 预处理； S4、 基于海洋微塑料混合物拉曼光谱是由混合物所包含的不同种类微塑料成分光谱和 不同种类生物质成分光谱的线性组合构成， 提出一种混合物拉曼光谱成分提取方法， 将所 含各种微塑料成分光谱分量从海洋微塑料混合物光谱中分离出来； S5、 使用一组已知种类微塑料成分含量的海洋微塑料混合物样品作为定标样品， 使用 S3对其光谱进行预处理； 使用S4将定标样品中各种微塑料成分拉曼光谱分量提取出来； 采 用各种微 塑料成分拉曼光谱分量中任何一个特征峰或多个特征峰或全谱或峰面积， 对其含 量值进行线性回归拟合， 分别建立各种微塑料成分含量的校准曲线； S6、 按照S2， 采集待测实际海洋微塑料混合物的拉曼光谱， 按照S4， 将该混合物样品中 各种微塑料成分的拉曼光谱分量提取出来， 依据S5建立的校准曲线， 预测其各种微塑料成 分的含量。 2.根据权利要求1中所述的一种海洋环境微塑料混合物成分定量分析方法， 其特征在 于： 常见种类塑料样品包括但不不限于PP、 PE、 PET、 PA、 PS、 EVA、 PV C、 PEVA、 PMMA、 ABS、 P U、 PC、 PAN； 常见的生物质样品包括但不限于鱼、 虾、 海带、 贝类。 3.根据权利要求1中所述的一种海洋环境微塑料混合物成分定量分析方法， 其特征在 于： 步骤S1中所述的将不同种类微塑料样品和不同种类生物质的细颗粒样品， 分别按不同 质量比进行混合， 使微塑料混合物样品中每一种微塑料成分含量变化范围涵盖 0‑100％。 4.根据权利要求1中所述的一种海洋环境微塑料混合物成分快速定量分析方法， 其特 征在于： S2中激光拉曼光谱仪的激光 光斑直径从几百微米至几厘米。 5.根据权利要求1中所述的一种海洋环境微塑料混合物成分定量分析方法， 其特征在 于： S2中拉曼光谱的采集具体步骤为： 将微塑料样品放入铝盒中， 压表面使其平整， 每个样 品重复装样至少3次以上， 每次 随机采集至少5个区域的光谱， 每个区域连续采集5～10张光 谱。 6.根据权利要求1中所述的一种海洋环境微塑料混合物成分定量分析方法， 其特征在 于： S3中预处理方法为平滑、 微分、 小波变换、 迭代自适应加权惩罚最小二乘法消除荧光或 平均光谱方法。 7.根据权利要求1中所述的一种海洋环境微塑料混合物成分定量分析方法， 其特征在 于： S4中混合物拉曼光谱成分提取 方法如下： A定标 (1)获得微塑料混合物定标样品拉曼光谱mi， 混合物拉曼光谱mi是n种纯微塑料按不同 质量比混合后的拉曼光谱；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114674803 A 2定标样品中每种微塑料成分质量含量浓度梯度均为c1,c2,…ci…ck； (2)获得z个混合物定标样品的拉曼光谱m1,m2,…,mi,…,mz， 构筑混合物 定标样品光谱张量空间， M＝[m1,m2,…,mi,…,mz]； M为构筑的混合光谱张量 空间； (3)n种纯微塑料的拉曼光谱分别为s1,s2,…,si,…,sn； (4)构筑纯微塑料光谱张量空间， S＝[s1,s2,…,si,…,sn]； S为构筑的纯微塑料光谱 张 量空间； (5)正交化变换， Sor＝F(S)； F()为 正交化变换； (6)提取系 列浓度微塑料成分正交光谱分量空间， Scor(i)＝Sor(i)*M； Scor(i)为正交化后第 i种微塑料的系列浓度光谱分量空间， Sor(i)为正交化变换后第i列； (7)成分正交光谱分量空间反变换， Sci＝RF(Scor(i))； RF()为成分正分量反变换； Sci＝ [Sci1,Sci2,…,Scik]； Sci1～Scik分别为第i种微塑料的1～k个浓度梯度的光谱分量； (8)构筑定标样品中所有种类微塑料成分的系列浓度光谱分量空间， Sc＝[Sc1,Sc2,…, Sci,…,Scn]； (9)分别寻找Sc中每种微 塑料的特征峰值及峰位， [Pi,Li]＝findpeaks(Sci)； findpeaks ()为寻峰； 第i种微 塑料的光谱分量峰值Pi＝[Pi1,Pi2,…,Pik]； Pi1～Pik分别为第i种微 塑料 的1～k个浓度梯度的光谱分量的峰值； 第i种微塑料的光谱分量峰位 Li； (10)构筑所有种类微塑料的光谱分量峰值空间P＝[ P1,P2,…,Pi,…,Pn]； (11)分别计算P中每种微塑料成分的峰值与浓度的线性拟合， [ai,bi]＝polyfit(Pi,C) polyfit()为一次线性拟合运算； 其 中， 定标样品中每种微塑料成分浓度梯度空间均为C＝ [c1,c2,…ck]； 得到的所有种类微塑料的拟合方程斜率空间a＝[a1,a2,…,ai,…,an]； 截距 空间b＝[b1,b2,…,bi,…,bn]； (12)校准方程， yi＝ai*xi+bi yi为第i种微 塑料的光谱分量特征峰值即Pi； ai和bi为斜率 和截距， 通过(1 1)拟合得到； xi为第i种微塑料的浓度即C； B预测 (1)提取系列浓度微塑料成分正交光谱分量空间， Scor(j)＝Sor(j)*H； H为待预测的微塑料 混合物光谱空间， H＝[H1,H2,…,Hj,…,Hz]； (2)成分正交光谱分量空间反变换， Scj＝RF(Scor(j))； (3)构筑预测样品中所有种类微塑料成分的系列浓度光谱分量空间Sc＝[Sc1,Sc2,…, Scj,…,Scn]； (4)分别寻找Sc中每种微塑料的特 征峰值及峰位， [ Pj,Lj]＝findpeaks(Scj)； (5)Pj代入校准方程预测第j种微塑料的质量含量xj， yj＝a*xj+b。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114674803 A 3