Technique for Measuring Microplastics Collected on Various Filters Using a Particle Filter Holder

Význam tématu

Analýza mikroplastů v prostředí je klíčová pro hodnocení jejich ekologických a zdravotních dopadů. Přesná identifikace a kvantifikace fragmentů o velikosti od několika mikrometrů do 5 mm umožňuje monitorovat znečištění vodních ploch. FTIR mikroskopie v kombinaci se speciálními držáky filtrů přináší podstatné zlepšení ve spolehlivosti a efektivitě těchto měření.

Cíle a přehled studie/článku

Cílem je demonstrovat využití FTIR spektrofotometru IRXross spolu s IR mikroskopem AIMsight a nově vyvinutým držákem částicových filtrů (PF holder) pro přesné měření mikroplastů na různých typech filtrů. Studie porovnává vlastnosti filtrů i kvalitu spektroskopických dat a ukazuje, jak PF holder zlepšuje rovinnost filtrů a zaostření mikroskopických snímků.

Použitá metodika a instrumentace

Instrumentace:

• FTIR spektrofotometr IRXross
• IR mikroskop AIMsight
• Držák částicových filtrů pro průměry 13 mm a 25 mm
• Software: program vysokorychlostního mapování a program pro analýzu částic

Metodika:

1. Výroba standardního roztoku mikroplastů (PS, PE, PP) o průměru <100 µm.
2. Sací filtrace 1 mL disperze přes různé filtry (PTFE, Al2O3, Au/PC, nerez).
3. Sušení filtrů ve PF holderu pro udržení hladkého povrchu.
4. Spektroskopické měření v režimu transmisní (pro polymerní a keramické filtry) nebo reflexní (pro kovové a Au/PC filtry).
5. Mapování povrchu s rozlišením 20 µm a vyhodnocení signálů C–H v pásmu 3 400–2 400 cm⁻¹.
6. Analýza počtu a velikosti částic pomocí programu pro analýzu částic.

Hlavní výsledky a diskuse

1. Vlastnosti filtrů:

• PTFE (0,45 µm) – nízké náklady, sklony k vráskám, absorpce kolem 1 200 cm⁻¹ může ovlivnit PET/PE spektrogramy.
• Al2O3 (0,2 µm) – pevný povrch, vhodný pro transmisní měření do 1 200 cm⁻¹, vyšší cena.
• Au/PC (0,8 µm) – reflexní měření, vysoký lesk, interference (fringy) snižují kvalitu vyhodnocení.
• Nerez (8 µm) – robustní, měření až do 700 cm⁻¹, střední cena.

2. PF holder významně zlepšuje plochost polymerních filtrů, eliminuje vrásky a umožňuje ostřejší snímky v širší oblasti.
3. Při měření standardních částic byly detekovány 26 PS, 21 PP a 1 PE částic; nejčastější rozměrové rozmezí 20–40 µm.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšená přesnost identifikace mikroplastů díky lepšímu zaostření a konzistentní plochosti filtrů.
• Zkrácení doby analýzy vysokorychlostním mapováním a automatizovanou analýzou částic.
• Flexibilita volby filtru dle cílového materiálu a požadované vlnové délky měření.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace umělé inteligence pro automatickou klasifikaci polymerů podle spektroskopických otisků.
• Rozšíření na více typů znečišťujících částic a další aplikace v životním prostředí.
• Vývoj rychlejších detektorů a vylepšených držáků filtrů pro ještě širší plochy a vyšší rozlišení.

Závěr

Použití FTIR mikroskopu spolu s PF holderem představuje efektivní a přesnou metodu pro analýzu mikroplastů na filtrech různých materiálů. Držák filtrů významně zlepšuje kvalitu mikroskopických snímků, zvyšuje spolehlivost spektrálních dat a zkracuje dobu analýzy. V kombinaci s vysokorychlostním mapováním a softwarovou analýzou částic lze získat komplexní informace o počtu, velikosti a typu mikroplastů.

Reference

1. Ministry of the Environment. FY 2020 Comprehensive Assessment of the Current Status, Biological Impacts, and Other Considerations Regarding Marine Debris. 2025.
2. Kataoka T., Iga Y., Baihaqi R. A. Geometric relationship between the projected surface area and mass of a plastic particle. Water Research. 2024;61:122061.