Characterization of Microplastics in Environmental Samples by Laser Direct Infrared Imaging and User-Generated Libraries

Význam tématu

Microplasty představují rostoucí environmentální riziko ve vodách, půdách, ovzduší i pitné vodě. Jejich množství a rozmanitost velikostí vyžaduje rychlé a spolehlivé metody identifikace polymerního složení a stanovení počtu částic.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat možnost rychlé charakterizace mikroplastů z pobřežních vzorků pomocí systému Agilent 8700 LDIR a vytvoření uživatelské spektroskopické knihovny v softwaru Clarity. Výsledky byly ověřeny komplementární FTIR–ATR analýzou na spektrometru Agilent Cary 630.

Použitá metodika

Vzorky plastového odpadu z pláže Sorrento (Austrálie) byly nadrceny nožovým drtičem a suspendovány v absolutním etanolu. Suspenze byla nanesena na reflexní skleněné podložní destičky. V softwaru Clarity byly postupně vytvořeny uživatelské knihovny čistých polymerů (PTFE, PMMA, PET, PC, PS, PP, PA), do nichž se přidávaly spektra standardních částic různých velikostí. Pro analýzu vzorků byl použit režim „Particle-analysis“, ve kterém systém nejprve skenuje oblast na vybrané vlnové číslo, určí polohy částic a následně získá full-spectrum spektra každé částice.

Použitá instrumentace

• Agilent 8700 LDIR chemical imaging system s QCL zdrojem a MCT detektorem řízený softwaru Clarity
• Reflexní skleněné destičky MirrIR (7,5 × 2,5 cm)
• Agilent Cary 630 FTIR spektrometr s diamantovým ATR modulem

Hlavní výsledky a diskuse

Ve vzorku 1 (červenobílý plast) bylo identifikováno 147 částic, z nichž 74,8 % tvořil polypropylen, 17 % nespecifikovaných materiálů, 6,8 % polyamid a 1,4 % polyakrylamid. Ve vzorku 2 (žlutá fólie) ze 137 částic dominoval PVC (85,4 %), polyamid (10,9 %) a polyakrylamid (2,2 %). Většina detekovaných částic měla velikost v rozmezí 20–200 µm. 71,4 % částic ve vzorku 1 a 78,8 % ve vzorku 2 dosáhlo vysoké kvality zápasu (HQI > 0,8). Komplementární FTIR–ATR analýza potvrdila složení vzorku 1 jako směs polypropylenu a poly(propylenu-co-ethylen) (HQI 0,922) a vzorku 2 jako PVC (HQI 0,969).

Přínosy a praktické využití metody

Automatizovaný LDIR přístup nabízí výrazné zkrácení doby analýzy (na úrovni minut místo hodin až dnů), minimální zásah uživatele a přehledné statistiky o velikostním rozdělení a chemickém složení částic. Snadná tvorba a správa uživatelských knihoven umožňuje laboratořím flexibilně rozšiřovat referenční databáze.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozšiřování spektrálních knihoven o nanoplastické komponenty, integrace strojového učení pro automatické rozpoznávání složitějších směsí a vývoj přenosných QCL-LDIR systémů pro terénní monitoring. Kombinace s dalšími technikami (Raman, XRF) přinese komplexnější pohled na znečištění mikroplasty.

Závěr

Agilent 8700 LDIR s uživatelsky generovanou knihovnou prokázal vysokou rychlost, přesnost a spolehlivost v identifikaci mikroplastů ze skutečných environmentálních vzorků. Metoda je vhodná pro rutinní laboratoře zaměřené na environmentální monitoring a kvalitativní i kvantitativní hodnocení kontaminace.

Reference

• Laskar R. et al. Plastics and Microplastics: A Threat to Environment. Environmental Technology & Innovation 2019, 14, 100352. DOI: 10.1016/j.eti.2019.100352