Analysis of Microplastics Samples Using Pyrolysis Gas Chromatography Mass Spectrometry

Význam tématu

V posledních letech se stalo znečištění vody mikroplasty a nanoplasty jedním z nejpalčivějších environmentálních problémů. Tyto částice pronikají potravním řetězcem od planktonu přes ryby až k člověku a mohou nést toxické látky nebo uvolňovat aditiva. Spolehlivá identifikace a kvantifikace mikroplastů je proto klíčová pro hodnocení rizik a návrh účinných opatření v oblasti ochrany životního prostředí a veřejného zdraví.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie je demonstrovat využití kombinace pyrolytického rozkladu a plynové chromatografie spojené s hmotnostní spektrometrií (Py–GC/MS) pro analýzu mikroplastů v prostředí Velkých jezer a v komerčních výrobcích osobní péče. Studie porovnává klasickou fractionated pyrolysis s režimem Smart Ramped Pyrolysis (SRP) a ilustruje jejich přínos pro zjednodušení metodického vývoje i pro rozeznání složitých vzorků.

Použitá metodika

• Podstatou metody je pyrolytický rozklad vzorku ve třech frakcích (120 °C, 300 °C, 600 °C) a zároveň SRP režim s plynulým nárůstem teploty 300 °C → 800 °C rychlostí 5 °C/s.
• Vzorky mikroplastů (polyethylen, polypropylen a jejich směsi) byly vybírány z plovoucích částí i sedimentu a z osobních přípravků (tuhé čisticí prostředky, peelingy).
• Suché kousky plastu nebo suspenze sedimentu v kapiláře byly analyzovány režimy fractionated PYRO a SRP na automatizovaném systému.

Použitá instrumentace

• Automatický vzorkovač GERSTEL MPS s modulem TDU PYRO a vstupním PTV CIS 4.
• Pyrolyzer GERSTEL TDU 2 s programovatelným PTV modulem CIS 4.
• Gas chromatograf Agilent 7890A s kolonkou DB-5MS UI (30 m × 0,25 mm, 0,25 µm) a hmotnostní spektrometr Agilent 5975C.
• Nitrogen jako nosný plyn konstantním průtokem 1 mL/min.

Hlavní výsledky a diskuse

• Fractionated pyrolysis umožnila oddělit glycerol a další nízkomolekulární přísady od polystyrénu, polyesterů a dalších složek osobních přípravků.
• SRP režim zkracuje vývoj metody na jediný běh a poskytuje chromatogramy s minimem sekundárních produktů pyrolytického rozkladu.
• V analyzovaných vzorcích z Velkých jezer dominovaly polyethylen a polypropylen, v sedimentu se objevily polymery spolu s plastifikátory (bis(2-ethylhexyl)ftalát) a aromatickými monomery.
• Analýza komerčního peelingu odhalila mix monomerů, siloxanů a plastifikátorů, typických pro složení kosmetiky.

Přínosy a praktické využití metody

Py–GC/MS s frakcionovaným a SRP režimem poskytuje rychlé a citlivé rozlišení hlavních typů plastů a příměsí v komplexních vzorcích. Umožňuje efektivní screening vody, sedimentu či vybraných produktů pro potřeby výzkumu, regulace kvality vody i průmyslovou kontrolu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalším krokem je integrace kvantitativního stanovení pomocí vnitřních standardů, rozšíření databází pyrolytických fragmentů a automatizace vyhodnocení dat. Kombinace s dalšími technikami (FTIR, Raman) nebo využití strojového učení pro rychlou identifikaci molekulární „signatury“ otevře možnosti pro masivní monitoring mikroplastů v různých prostředích.

Závěr

Přístup založený na Py–GC/MS a pokročilých pyrolytických režimech ukazuje vysokou univerzálnost a citlivost při detekci mikroplastů. Urychluje vývoj analytických metod a usnadňuje identifikaci polymérů i přísad v komplikovaných vzorcích, což je klíčové pro environmentální monitoring i průmyslové aplikace.