Analysis of Microplastics Using AIRsight Infrared/Raman Microscope

Význam tématu

Znečištění vodních toků a oceánů mikroplasty představuje rostoucí globální problém s dopadem na ekosystémy a lidské zdraví. Kvalitativní určení polymerního složení částic je klíčové pro identifikaci jejich zdrojů a hodnocení degradace plastů v životním prostředí. Kombinovaná analýza infračervenou a Ramanovou spektroskopií poskytuje komplexní přístup k charakterizaci mikročástic v různých velikostních rozsazích.

Cíle a přehled studie

Cílem článku je představit schopnosti mikroskopu AIRsight™ Infrared/Raman pro simultánní měření infračervené a Ramanovy spektroskopie na jednom vzorku bez nutnosti přesunu. Studie demonstruje postup filtrování vzorků vody, získání obrazu pomocí širokoúhlé kamery i objektivu a následné stanovení materiálu a velikosti tří typů mikroplastů z reálného vzorku.

Použitá instrumentace

• AIRsight™ Infrared/Raman mikroskop
• IRXross™ infračervený mikroskop
• AMsolution software pro řízení přístroje a měření délky
• PTFE filtrační papír (transmisní metoda pro IR)

Použitá metodika

• Filtrace vody přes PTFE papír zachytila mikroplasty bez interferencí IR spektra mimo pásmo kolem 1200 cm⁻¹.
• Infračervená transmisní spektroskopie: rozlišení 8 cm⁻¹, 30 akumulací, průzor 25 µm, detektor T2SL, apodizační funkce Happ–Genzel.
• Ramanova spektroskopie: excitace 785 nm (snížené fluorescenční pozadí), 40 akumulací, expoziční čas 5 s, objektiv 100×, detektor CCD.
• Digitální měření délky částic v softwaru AMsolution nastavením počátečního a koncového bodu obrazu.

Hlavní výsledky a diskuse

• Infračervené spektrum částice (a) odpovídalo UV-degradovanému polypropylenu, potvrzenemo porovnáním s vlastní knihovnou degradovaných plastů.
• Ramanovou spektroskopií byly částice (b) identifikovány jako polyethylen a (c) jako polystyren.
• IR metoda detekovala částečky od přibližně 10 µm, zatímco Ramanova měření umožnila analýzu pod 10 µm.
• Funkce pro měření délky určила hlavní průměry částic (a) 97 µm, (b) 10 µm a (c) 5 µm.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost identifikovat materiál mikročástic a jejich rozměry ve stejném vyšetření.
• Zrychlení analýzy díky eliminaci přesunu vzorku mezi přístroji.
• Vysoká citlivost pro environmentální monitoring, průmyslovou kontrolu kvality i výzkum degradace polymerů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace analýzy a zavedení umělé inteligence pro rychlejší rozpoznávání spektrálních vzorů.
• Rozšíření knihoven degradovaných plastů pro lepší podporu environmentálních studií.
• Vývoj přenosných zařízení pro in situ měření na poli.

Závěr

Kombinovaný mikroskop AIRsight™ Infrared/Raman nabízí efektivní nástroj pro kvalitativní určení polymerního složení a velikosti mikroplastů z environmentálních vzorků. Spojení IR a Raman spektroskopie pod jedním optickým systémem zrychluje analýzu a rozšiřuje možnosti detekce částic v rozsahu od jednotek µm až po stovky µm.

Reference

1. Zenjiro Osawa: Principles of Chemiluminescence Method and Applications to Polymer Degradation, Material Life, Vol. 3, No. 1, pp. 32–39 (1991)