应用加速器质谱仪定量检测生物基塑料含量的探讨

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　　摘 要：在当今世界，各个国家的生物基塑料产品大多为生物基塑料与石油基塑料相互混合的产品，然而这其中的生物基含量可以依靠西南在的技术所推算的现代碳含量在碳总量中占的百分比来表示。但是加速质谱仪有着高效、精确这样的特点，所以说加速器质谱仪在生物基塑料产品监测领域中有很光明的市场前景。现在，世界上其他国家已经有很多机构在开展相关的研究，我国国内的研究工作现在也在刚刚起步的阶段。
　　关键词：加速质谱仪 生物基塑料检测 应用情况
　　中图分类号：TQ320.77 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（a）-0085-02
　　根据目前世界上已知的加速器质谱仪在生物基塑料检测中的应用情况来看，加速器质谱仪在我国的发展是很有必要的，以下笔者将从加速器质谱仪的原理以及优势、生物基塑料的优势、加速器质谱仪的发展等方面阐述一下我对加速器质谱仪在生物基塑料檢测中的应用的观点。
　　1 加速器质谱仪与生物基塑料简介
　　加速器质谱仪在我国尚是一种新型的检测仪器，而生物基塑料也尚在发展阶段，与传统的方式方法有着很大的不同，下面我将从两个方面进行阐述。
　　1.1 加速器质谱仪的原理以及优势
　　加速器质谱是1977年美国和加拿大大学的科学家应用一台离子加速器作为高能质谱计，它是一种基于加速器技术与质量分析器技术建立的一套高灵敏度质谱分析的方法，它指的是将加速器与质谱分析结合在一起的一种核分析技术。该技术是指将准备测验的样品在加速器的离子源中电离，然后将离子束从离子源中引出并加速，然后再借助电荷态、能量、荷质比和原子序数的选择，以此来鉴别被加速的离子并加以记录，实现同位素比值的测定。一般而言，加速器质谱仪主要是由五个大部分组成的，首先是注入系统，然后是低能质量分析系统，加速器，高能质量分析器，在这说一下高能质量分析器是通过电分析与磁分析等技术来派出干扰的，对待测验同位素进行鉴别和测量，最后是计算机控制及数据处理系统，该系统是综合了低能量质量分析系统与高能量质量分析系统的两套数据，进行数据处理以及分析。这就是加速器质谱仪的主要原理以及系统构造，在下面我将分列三条详细的介绍加速器质谱仪法的优势。
　　1.1.1 加速器质谱仪精确度高
　　加速器质谱仪与LSC、BI这两种方法的优势在于加速器质谱仪拥有三者之中最高的精确度，根据测试的样品的量的不同，测试生物基含量精确度最高能达到±5%。加速器质谱仪在使用石墨靶固体进样的条件下，加速器质谱仪的测试精确度能够在±3%之间，明显的要优于LSC、BI这两种方法。
　　1.1.2 加速器质谱仪效率最高
　　另外加速器质谱仪法的测试效率是最高的，LSC与BI两种方法需要的时间长达3d左右，并且一次只能测试单个样品，而加速器质谱仪能够在不到30min的时间内测试单个样品，如果按照这样的效率计算的话，一台应用加速器质谱仪的仪器每年可以测试的样品将超过10000个。
　　1.1.3 加速器质谱仪消耗少
　　加速器质谱仪还有的一个优点就是加速器质谱仪法消耗的样品少，与BI和LSC消耗样品数量基数不同，加速器质谱仪以毫克计算，加速器质谱仪进行一次测试所需要的样品的数量大约需要10～100μg之间，然而另外的两种方法以克计算，他们需要数10g甚至是数千克的样品才能提供足够一次测量的二氧化碳气体。这是加速器质谱仪的又一大优势。加速器质谱仪的巨大优势在很多方面都得到了展示，加速器质谱仪同样可以应用在医药、生物、考古等领域，并且具有广泛的应用前景。
　　1.2 生物基塑料的优势
　　生物基塑料的发展时间虽然没有那么长，但是在现在科学技术的发展前景下，已经生产出来很多的产品，生物基塑料，是指部分或者全部以淀粉等天然的、可再生的为基础的在微生物的作用下而生成制作的塑料。目前主要有两种被广泛接受的分类方式，其中之一是以合成途径和制备方式区分，还有一种就是以生物降解性区分。生物基塑料中的生物基含量指的是其中的生物基原料所占的比重，生物基塑料与传统的塑料依靠石油化工原料不同，因为生物基塑料是由农业生产随处可见的植物秸秆、淀粉等自然植物为原料，生物基塑料的研制都是从纯植物中获取，植物含有大量的淀粉和蛋白质，生物基塑料在很大程度上避免了对环境的污染和破坏，它有传统塑料无法比拟的优越性。它不仅具有很强的可再生性，而且生物基塑料十分具有环保性。目前有许多国家都在对这一领域进行研究，而我国在2016年的规划中就已经提出，推动我国的生物制造技术向这种环保、持续的领域渗透，实现可再生的方式逐步替代传统的高能耗、高污染的方式，这是我国转变经济发展方式，推动我国的经济向着更快更好发展的重要环节。目前，生物基塑料已经成为现在科研领域的热门，其在推动我国经济可持续发展具有重要的意义。
　　1.3 生物基塑料的发展前景
　　根据有关的报告指出，全球的生物基塑料的科技发展是极快的，全球的生物基塑料市场前景十分明朗，市场的需求在快速增长，预计每年的增长速度将达到8%。在现在全球都在追寻新能源，发展绿色科技，在不久的未来，类似于生物基塑料技术的科技将会占据很大的席位，虽然目前生物基塑料在包装方面的市场前景很好，但是随着科学技术的发展，生物基塑料技术的改进，以后在汽车、医疗和电子技术等领域都会有涉及。所以说，生物基塑料在我国乃至全世界都有着很大的发展空间。
　　2 加速器质谱仪国内的发展情况与发展前景
　　目前在世界上主要是荷兰、瑞士和美国的三家公司在商品化加速器质谱仪设备的制造方面处于领先地位。经过很长时间的发展，世界上的加速器质谱仪已经有很多。而我国的加速器质谱仪起步较慢，国内的产品出口还面临着各种各样的贸易壁垒，我国的生物基塑料技术仍还有待发展，企业要想马上发展会有很大的困难，但我们不能因此而被击退，虽然近几年，我国的加速器质谱仪发展速度较快，因为我们也已经认识到了生物基塑料的优势，通过这几年的发展，我国陆续有厦门、天津等地建设。这表明生物基塑料在我国开始收到了重视，我们的发展将会越来越好，尽管现在可能会受到来自国外的技术方面的封闭，但是依靠我国的科学技术发展能力，一定能逐步追赶到世界领先水平。
　　3 结语
　　综上所述，生物基塑料的发展会越来越受到那些追求发展与环境相适应的国家的重视，发展前景十分光明，而随着生物基塑料的快速发展，生物基塑料的评级与检测服务的市场需求量也将会大大的增加。而目前我国的加速器质谱仪发展仍然在起步阶段，我国现在的检测能力完全无法满足生物基塑料这一领域的需要。但我国已经在积极研究并且引进设备，相信在不久的将来，我国现在所研究的加速器质谱仪能够为生物基塑料这一行业发展提供更多的帮助。
　　参考文献
　　[1] 翁云宣，金兰英，许国志.中国生物基与生物分解塑料现状及发展建议[J].现代化工，2010（1）：25.
　　[2] 余巧玲，王万卷，刘志健，等.生物基塑料中三种14C含量检测方法的对比[J].中国塑料，2016（30）：7.
　　[3] 唐赛珍.生物基塑料发展前景展望[J].新材料产业， 2013（3）：3.
　　[4] 董克军，何明，姜山.一门十分活跃的核分析技术—— 加速器质谱（AMS）最新进展[J].物理，2006，35（6）：509-513.
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