Reliable Identification of Microplastics of any Dimension, on any Filter

Význam tématu

Microplastické částice (MPP) o velikosti od 5 µm do 1 mm představují globální environmentální hrozbu. Vznikají příměsí v kosmetických výrobcích a mechanickým opotřebením větších plastových objektů. Znečišťují vodní systémy i pitnou vodu, ohrožují organismy a mohou transportovat patogeny či perzistentní organické polutanty. Detailní a spolehlivá analýza MPP je klíčová pro kvantifikaci kontaminace a vyhodnocení zdravotních rizik.

Cíle a přehled studie / článku

Článek popisuje integrovaný přístup kombinující optickou mikroskopii s FTIR spektroskopií využívající ATR techniku. Cílem je identifikace částic velikosti ≥ 5 µm na libovolném filtru či v komplexních matricích, bez nutnosti speciálních průhledných nebo reflexních nosičů. Představeny jsou dva případové studie: analýza láhví s pitnou vodou a environmentálního sedimentu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro lokalizaci a měření MPP se využívá plně automatizovaný FTIR mikroskop LUMOS II vybavený:

• Motorizovanou vzorkovou stolici a ATR krystal integrovaný v objektivu
• Freely adjustable knife edge apertures pro přesné oříznutí oblastí měření
• Automatické vizuální polarizátory a darkfield režim pro zvýraznění transparentních nebo malých částic
• FTIR mikroskop HYPERION jako alternativní přístroj
• OPUS Spectroscopy Software pro řízení měření a analýzu dat
• Spektrální knihovny B-KIMW Polymer a ATR-LIB-COMPLETE (>26 000 záznamů) pro jednoznačnou identifikaci polymerů a dalších materiálů

Hlavní výsledky a diskuse

V případě pitné vody byla na filtru detekována červená polyesterová vlákna. Díky nastavení aperture přesně na rozměr vlákna se zabránilo interferenci od filtru, spektrum odpovídalo polyesteru. V druhé lahvi byla na jiném filtru identifikována anorganická křemičitá částice. U sedimentu z říčního dnového vzorku byla vizuálně lokalizována tenká částice, jejíž spektrum prokázalo polyamid. Všechny analýzy poskytly vysoce kvalitní spektra bez významného pozadí, což potvrzuje spolehlivost metody.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Detekci a identifikaci mikroplastů od 5 µm do 1 mm
• Analýzu na široké škále filtračních materiálů i v komplexních matricích bez předsběru
• Minimalizaci chyb v počtu a typu částic díky kombinaci vizuálních režimů a FTIR spekter
• Zrychlenou a standardizovanou rutinu díky plné automatizaci

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj se bude ubírat k implementaci strojového učení pro automatickou klasifikaci spekter, rozšíření spektrálních databází o nové polymerní směsi a doplňky, mobilním FTIR mikroskopům pro terénní monitoring a integraci s dalšími technikami (Raman, SEM-EDX) pro komplexnější charakterizaci částic.

Závěr

Navržený postup založený na FTIR mikroskopii s ATR technikou představuje univerzální a spolehlivou strategii pro identifikaci mikroplastických částic různých rozměrů na libovolném filtru či v náročných matricích. Díky automatizaci, flexibilnímu nastavení apertur a robustním knihovnám jsou výsledky vysoce kvalitní a reprodukovatelné.

Reference

1. I. L. Nerland et al., Microplastics in Marine Environments – Occurrence, Distribution, and Effects, 2014.
2. D. Y. Feng et al., Tissue accumulation of microplastics in mice and biomarker responses, Scientific Reports, 2017.
3. R. Dris et al., Synthetic fibers in atmospheric fallout, Marine Pollution Bulletin, 2016.
4. A. P. W. Barrows et al., Marine environment microfiber contamination, Environmental Pollution, 2018.
5. G. Peng et al., Microplastics in freshwater river sediments in Shanghai, Environmental Pollution, 2018.
6. O. Güven et al., Microplastic litter in Turkish territorial waters and fish, Environmental Pollution, 2017.