Measurement of Microplastics and Use of Thermal-Damaged Plastics Library

Význam tématu

V posledních letech se mikroplasty staly globálním ekologickým problémem, který ohrožuje pobřežní ekosystémy a potenciálně i lidské zdraví. Schopnost rychle a spolehlivě identifikovat druh plastů a stupeň jejich degradace je klíčová pro sledování zdrojů znečištění a navrhování protiproudých opatření.

Cíle a přehled článku

Článek popisuje použití kompaktního FTIR přístroje IRSpirit™ s ATR příslušenstvím QATR™-S ke spektrofotometrické analýze mikroplastů z pobřeží. Klíčovým cílem bylo ověřit, zda je možné identifikovat UV-degradované mikroplasty pomocí Shimadzu „thermal-damaged plastics library“, původně určené k analýze termicky poškozených polymerů.

Použitá metodika a instrumentace

Pro měření byl využit FTIR přístroj IRSpirit™ Compact FTIR spojený s ATR doplňkem QATR™-S (diamantová ATR čočka). Hlavní parametry měření:

• Metoda: ATR (Attenuated Total Reflection)
• Rozlišení: 4 cm⁻¹
• Počet akumulací: 40
• Apodizační funkce: Happ–Genzel
• Detektor: DLATGS

Shimadzu thermal-damaged plastics library obsahuje spektra 13 typů plastů za nepoškozeného stavu a po tepelných úpravách v rozmezí 200 °C až 400 °C. Tato knihovna zachycuje změny v IR spektru způsobené oxidativní degradací.

Hlavní výsledky a diskuse

Vzorky mikroplastů o velikosti do 5 mm (sférické, peletové, barevné) byly změřeny ATR metodou. Identifikace:

• Bílý vzorek: shoda s polypropylenem (PP) po zahřátí na 200 °C po dobu 4 h.
• Červený vzorek: shoda s polyethylenem (PE) po zahřátí na 200 °C po dobu 2 h.

Výsledky potvrzují, že spektrální změny UV-degradovaných mikroplastů jsou obdobné těm termálně degradovaným, a lze je tedy s úspěchem rozpoznat pomocí tepelné knihovny.

Přínosy a praktické využití metody

Rychlá a jednoduchá identifikace degradovaných mikroplastů v terénu nebo laboratoři zkracuje dobu vyhodnocení a snižuje náklady na analýzu. Kompaktní konstrukce přístroje IRSpirit™ s možností vertikální instalace umožňuje instalaci i v omezených prostorech. ATR metoda nevyžaduje náročnou přípravu vzorku.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj by mohl zahrnovat:

• Rozšíření databáze o další druhy plastů a modifikace degradace (např. fotodegradace v simulovaných podmínkách).
• Automatizace vyhodnocení spekter pomocí strojového učení.
• Integraci FTIR vysílačů do bezpilotních systémů pro monitoring mikroplastů přímo na pobřeží či na hladině moře.

Závěr

Prokázalo se, že kompaktní FTIR s ATR a tepelnou databází plastů umožňuje spolehlivou identifikaci UV-degradovaných mikroplastů. Metoda přináší efektivní nástroj pro environmentální monitoring a podporu opatření proti znečištění plastovými částicemi.

Reference

1. Hiroshi Yamanoi (2007), The Mechanisms of Polymer Degradation Discoloration and Stabilization, Journal of the Materials Life Society, Japan, 19(3), 103–108.
2. Yoshio Oki (1973), Degradation of Plastic Materials, Journal of the Metal Finishing Society of Japan, 24(4), 229–238.