Identification of microplastics with Raman microscopy

Význam tématu

Identifikace mikroplastů je klíčová pro porozumění jejich šíření, původu a potenciálním dopadům na lidské zdraví a životní prostředí. Částice plastů do velikosti 5 mm představují nejrozšířenější formu odpadů v mořích a vyžadují spolehlivou metodiku pro rutinní monitoring.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem Application Note bylo ukázat schopnosti přenosné Ramanovy mikroskopie s 1064 nm excitačním laserem při rychlé klasifikaci primárních (korálky, vlákna) a sekundárních (fragmenty) mikroplastů ze vzorků povrchových vod Delaware Bay (USA).

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky vody byly fixovány formaldehydem, velikostně frakcionovány na sítkách (5 mm–300 μm), chemicky oxidovány a separovány hustotou. Suché částice pak podléhaly mikroskopické předkontrole a následné analýze Ramanovým spektremetrem i-Raman EX (1064 nm laser, výkon <165 mW) s BAC151C video mikroskopem (50× objektiv). Spektra byla vyhodnocena softwarem BWID® proti referenční knihovně.

Instrumentace

• i-Raman EX přenosný Ramanův spektrometr (1064 nm, InGaAs detektor)
• BAC151C video mikroskop s 50× objektivem (NA 0,55, pracovní vzdálenost 9,15 mm)
• BWID® software pro identifikaci spectrum s výpočtem HQI

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza prokázala následující typy mikroplastů:

• Sekundární fragmenty (modrý fragment) identifikované jako polyethylen (HQI 95,7).
• Primární polystyrenové kuličky rozpoznané s HQI 98,2.
• Barevná vlákna klasifikovaná jako polypropylen (HQI 74,9) s odhalením pigmentu chlorovaného měďnatého ftalocyaninu.

Hlavní zastoupení měly polyethylen, polypropylen a polystyren. Černé vzorky vykazovaly nižší spolehlivost. Nízké laserové nastavení zabránilo tepelnému poškození vzorků.

Přínosy a praktické využití metody

Ramanova mikroskopie umožňuje rychlou, přenosnou a neinvazivní identifikaci částic menších než 100 μm přímo v terénu, s minimalizací autofluorescence typické pro barevné vzorky. Software HQI významně zjednodušuje automatickou klasifikaci polymerů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření referenčních spektrálních knihoven, pokročilá multivariační vyhodnocení a integrace dat z Raman/FTIR metod pro komplexní sledování životního prostředí. Automatizace sběru dat a online monitoring mohou přispět ke zlepšení odpadového managementu a vládních regulací.

Závěr

Přenosná Ramanova mikroskopie s excitační vlnou 1064 nm byla ověřena jako účinný nástroj pro jednoznačnou identifikaci mikroplastických částic v environmentálních vzorcích. Metoda poskytuje robustní řešení pro rutinní analýzy v oblasti výzkumu, QA/QC a průmyslové monitoringu.

Reference

1. Law KL. Plastics in the Marine Environment. Annu Rev Mar Sci. 2017;9:205–229.
2. Galloway TS, Cole M, Lewis C. Interactions of Microplastic Debris throughout the Marine Ecosystem. Nat Ecol Evol. 2017;1(5):116.
3. Jambeck JR et al. Plastic Waste Inputs from Land into the Ocean. Science. 2015;347(6223):768–771.
4. Masura J, Baker J, Foster G et al. Laboratory Methods for the Analysis of Microplastics in the Marine Environment: Recommendations for Quantifying Synthetic Particles in Waters and Sediments. NOAA Tech Memo NOS-OR&R-48. 2015.
5. Duran A et al. Forgery Detection on an Arabic Illuminated Manuscript by Micro-Raman and X-Ray Fluorescence Spectroscopy. J Raman Spectrosc. 2011;42(1):48–55.