Application of Infrared and Raman Spectroscopic Techniques in Microplastic Detection：Principles，Scenarios，and Prospects

XU Can; LIANG Yue; ZHU Xiao-yan; DONG Ben; SU Qi-zhi; WANG Xiao-hui; LI Dan; ZHONG Huai-ning

doi:10.12452/j.fxcsxb.25020873

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Application of Infrared and Raman Spectroscopic Techniques in Microplastic Detection：Principles，Scenarios，and Prospects

Reviews | 更新时间：2025-12-03

- Application of Infrared and Raman Spectroscopic Techniques in Microplastic Detection：Principles，Scenarios，and Prospects
- Journal of Instrumental Analysis Vol. 44, Issue 12, Pages: 2649-2656(2025)
- 作者机构：
  
  1.华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广东广州 510641
  2.广州海关技术中心国家食品接触材料检测重点实验室（广东），广东广州 510075
  3.宁波海关技术中心，浙江宁波 315192
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12452/j.fxcsxb.25020873
  CLC： O657.3;TB484.3
- Received：08 February 2025，
  
  Revised：2025-03-12，
  
  Accepted：20 March 2025，
  
  Published Online：20 October 2025，
  
  Published：15 December 2025
- 稿件说明：
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徐灿,梁约,朱晓艳,董犇,苏启枝,王小慧,李丹,钟怀宁.红外和拉曼光谱技术在微塑料检测中的应用：原理、场景及展望[J].分析测试学报,2025,44(12):2649-2656.

XU Can,LIANG Yue,ZHU Xiao-yan,DONG Ben,SU Qi-zhi,WANG Xiao-hui,LI Dan,ZHONG Huai-ning.Application of Infrared and Raman Spectroscopic Techniques in Microplastic Detection：Principles，Scenarios，and Prospects[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(12):2649-2656.
徐灿,梁约,朱晓艳,董犇,苏启枝,王小慧,李丹,钟怀宁.红外和拉曼光谱技术在微塑料检测中的应用：原理、场景及展望[J].分析测试学报,2025,44(12):2649-2656. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.25020873.

XU Can,LIANG Yue,ZHU Xiao-yan,DONG Ben,SU Qi-zhi,WANG Xiao-hui,LI Dan,ZHONG Huai-ning.Application of Infrared and Raman Spectroscopic Techniques in Microplastic Detection：Principles，Scenarios，and Prospects[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(12):2649-2656. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.25020873.

摘要

微塑料作为全球性新污染物，对生态环境和人类健康具有潜在风险，准确检测其丰度及赋存状态至关重要。光谱技术凭借可识别微塑料类型和无损检测的优势成为主流，其中红外光谱和拉曼光谱的应用最为广泛。该文系统梳理了光谱技术检测原理与应用场景。红外光谱涵盖中红外、近红外和高光谱成像技术，在不同尺寸微塑料检测及多环境介质分析中各有优劣。拉曼光谱中，显微拉曼光谱在小尺寸微塑料检测方面表现突出，增强拉曼和拉曼成像技术也各具特点。当前，光谱技术在检测小尺寸、复杂基质中的微塑料时仍面临挑战。通过发展新的高分辨率技术、优化算法、统一检测标准等措施，有望提升光谱技术在微塑料检测中的效能，为微塑料污染研究与治理提供有力的技术支持。

Abstract

As a novel global pollutant，microplastics carry potential risks to the ecological environment and human health. Thus，accurately detecting the abundance and occurrence state of microplastics is of critical importance. Spectroscopic techniques have become the mainstream，leveraging their advantages in identifying microplastic types and conducting non-destructive testing. Among them，infrared spectroscopy and Raman spectroscopy are applied most extensively. This paper systematically reviews the detection principles and application scenarios of spectroscopic techniques. Infrared spectroscopy encompasses mid-infrared，near-infrared，and hyperspectral imaging technologies，each having its own merits and demerits in detecting microplastics of varying sizes and analyzing different environmental media. In Raman spectroscopy，micro-Raman spectroscopy excels in detecting small-sized microplastics，while enhanced Raman and Raman imaging technologies also have their distinct characteristics. Currently，spectroscopic techniques still face challenges when detecting microplastics in small sizes and complex matrices. By developing new high-resolution technologies，optimizing algorithms，and unifying detection standards，it may be possible to enhance the effectiveness of spectroscopic techniques in microplastic detection，providing powerful technical support for the research and control of microplastic pollution.

关键词

Keywords

references

Cui Q ， Wang F ， Wang X ， Chen T ， Guo X T . Trends Anal. Chem. ， 2023 ， 164 ： 117092 .

Yoganandham S T ， Hamid N ， Junaid M ， Duan J J ， Pei D S . Environ. Res. ， 2023 ， 236 ： 116858 .

Geyer R ， Jambeck J R ， Law K L . Sci. Adv. ， 2017 ， 3 （ 7 ）： e1700782 .

Gündoğdu S ， Mihai F C ， Fischer E K ， Blettler M C ， Turgay O C ， Akça M O ， Aydoğan B ， Ayat B . Trends Anal. Chem. ， 2023 ， 165 ： 117119 .

Rillig M C ， Lehmann A . Science ， 2020 ， 368 （ 6498 ）： 1430 - 1431 .

Cox K D ， Covernton G A ， Davies H L ， Dower J F ， Juanes F ， Dudas S E . Environ. Sci. Technol. ， 2019 ， 53 （ 12 ）： 7068 - 7074 .

Vethaak A D ， Legler J . Science ， 2021 ， 371 （ 6530 ）： 672 - 674 .

Adhikari S ， Kelkar V ， Kumar R ， Halden R U . Polym. Int. ， 2022 ， 71 （ 5 ）： 543 - 551 .

Bhavsar P S ， Dongare P R ， Shimada Y ， Gore A H . ACS Food Sci . Technol. ， 2023 ， 3 （ 12 ）： 2001 - 2017 .

Dong H ， Wang X ， Niu X ， Zeng J ， Zhou Y ， Suona Z ， Yuan Y ， Chen X . TrAC Trends Anal. Chem. ， 2023 ， 167 ： 117261 .

Murugan P ， Sivaperumal P ， Balu S ， Arya S ， Atchudan R ， Sundramoorthy A K . RSC Adv. ， 2023 ， 13 （ 51 ）： 36223 - 36241 .

Tripathy B ， Dash A ， Das A P . Crit. Rev. Anal. Chem. ， 2024 ， 54 （ 7 ）： 1925 - 1935 .

Zhou Q ， Ma S F ， Liu B S ， Zhang J ， Chen J T ， Zhang D Y ， Pan X L . TrAC Trends Anal . Chem. ， 2023 ， 167 ： 117259 .

Lei J ， Ma Q ， Ding X ， Pang Y ， Liu Q ， Wu J ， Zhang H ， Zhang T . Environ. Chem. Lett. ， 2024 ， 22 （ 6 ）： 2913 - 2941 .

Lim J ， Shin G ， Shin D . Anal. Chem. ， 2024 ， 96 （ 17 ）： 6819 - 6825 .

Araujo C F ， Nolasco M M ， Ribeiro A M ， Ribeiro-Claro P J . Water Res. ， 2018 ， 142 ： 426 - 440 .

Fang C ， Luo Y ， Naidu R . Trends Anal . Chem. ， 2023 ， 166 ： 117158 .

Ozaki Y . Anal. Sci. ， 2021 ， 37 （ 9 ）： 1193 - 1212 .

Käppler A ， Fischer D ， Oberbeckmann S ， Schernewski G ， Labrenz M ， Eichhorn K J ， Voit B . Anal. Bioanal. Chem. ， 2016 ， 408 ： 8377 - 8391 .

Xie L ， Gong K ， Liu Y ， Zhang L . Environ. Sci. Technol. ， 2022 ， 57 （ 1 ）： 25 - 43 .

Thompson R C ， Olsen Y ， Mitchell R P ， Davis A ， Rowland S J ， John A W ， McGonigle D ， Russell A E . Science ， 2004 ， 304 （ 5672 ）： 838 .

Liu S ， You H ， Mu H ， Cheng J ， Kuang S ， Wang F ， Chen H ， Zheng M ， Xu Y ， Liu T . Waste Manag. ， 2023 ， 172 ： 326 - 334 .

Mukhopadhyay P ， Valsalan S A . Environ. Monit. Assess. ， 2024 ， 196 （ 7 ）： 679 .

Bec K B ， Grabska J ， Pfeifer F ， Siesler H W ， Huck C W . J. Hazard. Mater. ， 2024 ， 480 ： 135967 .

Zheng S ， Zhou B ， Guo N ， Li N ， Wu J ， Chen Y ， Han Z . Waste Manag. ， 2024 ， 183 ： 260 - 270 .

Liao Z ， Ji X ， Ma Y ， Lv B ， Huang W ， Zhu X ， Fang M ， Wang Q ， Wang X ， Dahlgren R . J. Hazard. Mater. ， 2021 ， 417 ： 126007 .

Chen Y ， Li X ， Zhang X ， Zhang Y ， Gao W ， Wang R ， He D . Environ. Pollut. ， 2022 ， 292 ： 118465 .

Battaglini E ， Miralles P ， Lotti N ， Soccio M ， Fiorini M ， Coscolla C . Food Chem. ， 2024 ， 443 ： 138567 .

Hu J L ， Zhang T L ， Chen J ， Lin Q B ， Zhong H N ， Mu J L . J. Instrum. Anal. （胡佳玲，张天龙，陈杰，林勤保，钟怀宁，穆景利. 分析测试学报）， 2021 ， 40 （ 11 ）： 1672 - 1680 .

Mukhopadhyay P ， Valsalan S A . Environ. Pollut. ， 2024 ， 345 ： 123529 .

Li H ， Yang Z ， Jiang F ， Li L ， Li Y ， Zhang M ， Qi Z ， Ma R ， Zhang Y ， Fang J . Environ. Res. ， 2023 ， 216 ： 114623 .

Primpke S ， Christiansen S H ， Cowger W ， De Frond H ， Deshpande A ， Fischer M ， Holland E B ， Meyns M ， O'Donnell B A ， Ossmann B E . Appl. Spectrosc. ， 2020 ， 74 （ 9 ）： 1012 - 1047 .

Ivleva N P ， Wiesheu A C ， Niessner R . Angew. Chem. Int. Ed. ， 2017 ， 56 （ 7 ）： 1720 - 1739 .

Griffiths P R ， Miseo E V . Infrared and Raman Spectroscopic Imaging . Second，Completely Revised and Updated Edition，New York ： Wiley ， 2014 ： 1 - 56 .

Hernandez L M ， Earner J M ， Claveau-Mallet D ， Okshevsky M ， Jahandideh H ， Matthews S ， Roy R ， Yaylayan V ， Tufenkji N . ACS EST Water ， 2023 ， 3 （ 4 ）： 1029 - 1038 .

Mikulec V ， Adamović P ， Cvetković Ž ， Ivešić M ， Gajdoš Kljusurić J . Processes ， 2023 ， 11 （ 8 ）： 2360 .

Ivleva N P . Chem. Rev. ， 2021 ， 121 （ 19 ）： 11886 - 11936 .

Wu R ， Hao L ， Tian H ， Liu J ， Dong C ， Xue J . J. Hazard. Mater. ， 2024 ， 469 ： 133971 .

Zou H H ， He P J ， Peng W ， Lan D Y ， Xian H Y ， Lu F ， Zhang H . J. Environ. Sci. ， 2025 ， 147 ： 512 - 522 .

Bec K B ， Grabska J ， Pfeifer F ， Siesler H W ， Huck C W . J. Hazard. Mater. ， 2024 ， 480 ： 135967 .

Abimbola I ， McAfee M ， Creedon L ， Gharbia S . Sci. Total Environ. ， 2024 ， 934 ： 173111 .

Ishmukhametov I ， Batasheva S ， Fakhrullin R . Analyst ， 2022 ， 147 （ 20 ）： 4616 - 4628 .

Goyetche R ， Kortazar L ， Amigo J M . Trends Anal . Chem. ， 2023 ， 166 ： 117221 .

Xu L ， Chen Y ， Feng A ， Shi X ， Feng Y ， Yang Y ， Wang Y ， Wu Z ， Zou Z ， Ma W ， He Y ， Yang N ， Feng J . Environ. Res. ， 2023 ， 232 ： 116389 .

Chen H ， Shin T ， Park B ， Ro K ， Jeong C ， Jeon H J ， Tan P L . J. Hazard. Mater. ， 2024 ， 471 ： 134346 .

Ali M A ， Lyu X ， Ersan M S ， Xiao F . J. Hazard. Mater. ， 2024 ， 476 ： 135041 .

Chakraborty I ， Banik S ， Biswas R ， Yamamoto T ， Noothalapati H ， Mazumder N . Int. J. Environ. Sci. Technol. ， 2023 ， 20 （ 9 ）： 10435 - 10448 .

Chen Q ， Wang J ， Yao F ， Zhang W ， Qi X ， Gao X ， Liu Y ， Wang J ， Zou M ， Liang P . Microchim. Acta ， 2023 ， 190 （ 12 ）： 465 .

Xu C ， Hu J L ， Dong B ， Lin Q B ， Wu S L ， Chen J ， Wang J ， Li D ， Zhong H N . Food Packag. Shelf Life ， 2024 ， 44 ： 101307 .

Zhang T L ， Hu J L ， Duan Y P ， Chen S ， Li D ， Dong B ， Mo M Z ， Wang J ， Zheng J G ， Zhong H N . Food Control ， 2023 ， 153 ： 109901 .

Hu J L ， Duan Y P ， Zhong H N ， Lin Q B ， Zhang T L ， Zhao C C ， Chen S ， Dong B ， Li D ， Wang J . Food Addit . Contam. A ， 2023 ， 40 （ 2 ）： 305 - 318 .

Anger P M ， von der Esch E ， Baumann T ， Elsner M ， Niessner R ， Ivleva N P . Trends Anal. Chem. ， 2018 ， 109 ： 214 - 226 .

Ziajahromi S ， Lu H C ， Dwyer J ， Fernandes M ， Griffith M ， Leusch F D L . Environ. Sci. Technol. ， 2024 ， 58 （ 38 ）： 17048 - 17057 .

Yun X ， Liang L ， Tian J ， Li N ， Chen Z ， Zheng Y ， Duan S ， Zhang L . J. Hazard. Mater. ， 2024 ， 477 ： 135271 .

Silva A B ， Bastos A S ， Justino C I ， da Costa J P ， Duarte A C ， Rocha-Santos T A . Anal. Chim. Acta ， 2018 ， 1017 ： 1 - 19 .

Tse Y T ， Chan S M N ， Sze E T P . Int. J. Environ. Res. Public Health ， 2022 ， 19 （ 20 ）： 13432 .

Zada L ， Leslie H A ， Vethaak A D ， Tinnevelt G H ， Jansen J J ， de Boer J F ， Ariese F . J. Raman Spectrosc. ， 2018 ， 49 （ 7 ）： 1136 - 1144 .

Ribeiro-Claro P ， Nolasco M M ， Araújo C . Compr. Anal. Chem. ， 2017 ， 75 ： 119 - 151 .

Dai H ， Li H ， Qiu W ， Deng S ， Han J ， Aminabhavi T . Trends Anal. Chem. ， 2024 ， 176 ： 117750 .

Ruan X ， Xie L ， Liu J ， Ge Q ， Liu Y ， Li K ， You W ， Huang T ， Zhang L . J. Hazard. Mater. ， 2024 ， 462 ： 132702 .

Qi G ， Zhao L ， Liu J ， Tian C ， Zhang S . Mater. Today Commun. ， 2024 ， 38 ： 108293 .

Zhao M ， Ma Y ， Leng J ， Qin S Y ， Huang J X ， Hu W ， Zhao M G ， Ma Y . Sens. Actuators B ， 2024 ， 420 ： 136504 .

Wu M Y ， Ling D X ， Ling L ， Li W ， Li Y Q . Sci. Rep. ， 2017 ， 7 （ 1 ）： 42930 .

Yeo B S ， Amstad E ， Schmid T ， Stadler J ， Zenobi R . Small ， 2009 ， 5 （ 8 ）： 952 - 960 .

Kann B ， Offerhaus H L ， Windbergs M ， Otto C . Adv . Drug Deliv. Rev. ， 2015 ， 89 ： 71 - 90 .

Tian M ， Morais C L ， Shen H ， Pang W ， Xu L ， Huang Q ， Martin F L . J. Hazard. Mater. ， 2022 ， 422 ： 126892 .

Grand C ， Scotte C ， Prado E ， El Rakwe M ， Fauvarque O ， Rigneault H . Environ. Technol. Innov. ， 2024 ， 34 ： 103622 .

Jiao C ， Liao J ， He S . J. Hazard. Mater. ， 2024 ， 470 ： 134191 .

Fang C ， Sobhani Z ， Zhang X ， Gibson C T ， Tang Y ， Naidu R . Water Res. ， 2020 ， 183 ： 116046 .

Sobhani Z ， Zhang X ， Gibson C ， Naidu R ， Megharaj M ， Fang C . Water Res. ， 2020 ， 174 ： 115658 .

Meyns M ， Dietz F ， Weinhold C S ， Züge H ， Finckh S ， Gerdts G . Anal. Methods ， 2023 ， 15 （ 5 ）： 606 - 617 .

Li Y ， Zhang C ， Tian Z ， Cai X ， Guan B . J. Hazard. Mater. ， 2024 ， 463 ： 132933 .

Yan F F ， Wang X C ， Sun H R ， Zhu Z X ， Sun W H ， Shi X L ， Zhang J P ， Zhang L ， Wang X F ， Liu M Y ， Cai M G ， Zhang Y . Front. Mar. Sci. ， 2022 ， 9 ： 845062 .

Upadhyay S ， Sharma P K ， Dogra K ， Bhattacharya P ， Kumar M ， Tripathi V ， Karmakar R . Groundw . Sustain. Dev. ， 2024 ， 26 ： 101185 .

Zhu Z ， Han K ， Feng Y ， Li Z ， Zhang A ， Wang T ， Zhang M ， Zhang W . ACS Appl . Mater. Interfaces ， 2023 ， 15 （ 30 ）： 36988 - 36998 .

Fang C ， Luo Y ， Naidu R . Trends Anal. Chem. ， 2023 ， 166 ： 117158 .

Piyathilake U ， Lin C ， Bundschuh J ， Herath I . Environ. Pollut. ， 2023 ， 335 ： 122320 .

Hufnagl B ， Stibi M ， Martirosyan H ， Wilczek U ， Möller J N ， Löder M G ， Laforsch C ， Lohninger H . Environ. Sci. Technol. Lett. ， 2021 ， 9 （ 1 ）： 90 - 95 .

Lei B ， Bissonnette J R ， Hogan Ú E ， Bec A E ， Feng X ， Smith R D . Anal. Chem. ， 2022 ， 94 （ 49 ）： 17011 - 17019 .

Thangagiri B ， Sivakumar R . Water Air Soil Pollut. ， 2024 ， 235 （ 6 ）： 362 .

Sunil M ， Pallikkavaliyaveetil N ， Mithun N ， Gopinath A ， Chidangil S ， Kumar S ， Lukose J . J. Water Process Eng. ， 2024 ， 60 ： 105150 .

ISO 24187 - 2023 . Principles for the Analysis of Microplastics Present in the Environment. International Organization for Standardization .

ASTM D8333-20 . Standard Practice for Preparation of Water Samples with High，Medium，or Low Suspended Solids for Identification and Quantification of Microplastic Particles and Fibers Using Raman Spectroscopy，IR Spectroscopy，or Pyrolysis-GC/MS .

GB/T 40146 - 2021 . Determination of Plastic Microbead in Cosmetics. National Standards of the People’s Republic of China（化妆品中塑料微珠的测定. 中华人民共和国国家标准） .

DB 21 /T 2751 - 2017 . Determination of Microplastics in Seawater—Micro-Fourier Transform Infrared Spectroscopy. Local Standards in Liaoning Province of the People's Republic of China（海水中微塑料的测定傅里叶变换显微红外光谱法. 中华人民共和国辽宁省地方标准） .

T/CSTM 00885 - 2024 . Determination of Microplastics in Soil—Fourier Transform Infrared Microspectroscopy. Group Standard of Chinese Society for Testing & Materials，Zhongguancun （土壤中微塑料的测定傅里叶变换显微红外光谱法. 中关村材料试验技术联盟团体标准） .

T/CSTM 00887 - 2024 . Determination of Microplastics in Seafood—Fourier Transform Microscopic Infrared Spectroscopy. Group Standard of Chinese Society for Testing & Materials，Zhongguancun （海产品中微塑料测试傅里叶变换显微红外光谱法. 中关村材料试验技术联盟团体标准） .

Tang Q F ， Li Q M ， Wei X X ， Shao P ， Gao L J ， Chen Q R ， Hu G H ， Liu W L ， Gao X . J. Instrum. Anal. （汤庆峰，李琴梅，魏晓晓，邵鹏，高丽娟，陈啟荣，胡光辉，刘伟丽，高峡. 分析测试学报）， 2019 ， 38 （ 8 ）： 1009 - 1019 .

Wang J M ， Gao X . J. Instrum. Anal. （王佳敏，高峡. 分析测试学报）， 2025 ， 44 （ 5 ）： 936 - 946 .

Prata J C ， Reis V ， da Costa J P ， Mouneyrac C ， Duarte A C ， Rocha-Santos T . J. Hazard. Mater. ， 2021 ， 403 ： 123660 .

Zhang Y ， Shi P ， Cui L . Mar. Pollut. Bull. ， 2024 ， 207 ： 116950 .

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