Analysis of Toxic Chemical Substances Adsorbed on Microplastics

Význam tématu

Vliv mikroplastů (MPs) na životní prostředí není omezen pouze na fyzikální a biologické aspekty, ale zahrnuje i chemickou bezpečnost. Mikroplasty mohou adsorbovat toxické látky, jako jsou polycyklické aromatické uhlovodíky (PAHs) a per- a polyfluorované alkylové látky (PFAS), a následně uvolňovat tyto sloučeniny do ekosystémů a potravních řetězců.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na kvantitativní hodnocení adsorpce modelových PAHs a PFAS z vodného roztoku na běžné druhy mikroplastů – polypropylen (PP), polystyren (PS) a polyethylen (PE). Cílem bylo porozumět rozdílům v adsorpčních charakteristikách v závislosti na typu plastu a vlastnostech látek.

Použitá metodika

• Příprava vzorků: 300 mL ultrapure vody s přídavkem 100 ng PAHs nebo 8 ng PFAS, do které byly vloženy částice PP, PS a PE (velikost <5 mm). Test probíhal při mírném míchání 24 h.
• Extrakční postupy: Ultrazvuková extrakce hexanem pro PAHs; ultrazvuková extrakce methanolem pro PFAS.
• Analytika: Kvantitativní měření PAHs metodou GC-MS/MS (MRM režim) a PFAS metodou LC-MS/MS (MRM režim).

Použitá instrumentace

• Stereoskopický mikroskop STZ-171-TP a digitální kamera Moticam 1080 pro ověření velikosti MPs.
• GC-MS/MS: Shimadzu GCMS-TQ8040 s kolonkou DB-5ms (30 m × 0,25 mm, 0,25 µm).
• LC-MS/MS: Shimadzu Nexera X2 + LCMS-8060 s kolonkou Inertsil ODS-SP (150 mm × 2,1 mm, 3 µm).

Hlavní výsledky a diskuse

• Adsorpce PAHs byla nejvyšší na PP a PE, nižší na PS.
• PFAS vykazovaly variabilní adsorpci podle jednotlivých sloučenin, bez jednoznačného pořadí mezi plastovými materiály.
• Korelace mezi transferním poměrem a hydrofobicitou látek (Log Kow pro PAHs, Log D pro PFAS) potvrdila, že vyšší hydrofobicita vede k vyšší adsorpci na MPs.

Přínosy a praktické využití metody

Navržený analytický přístup poskytuje robustní nástroj pro sledování kontaminace vodních systémů micropartikulárními plasty a hodnotí riziko přenosu toxických organických látek do organismů. Metoda je využitelná ve výzkumu životního prostředí, monitoringu kvality vody a v průmyslové QC/QA praxi.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření o kinetické studie adsorpce a desorpce v různých podmínkách (teplota, pH, konkurence iontů).
• Testování reálných environmentálních vzorků obsahujících směsi plastů a kontinuální monitoring v povrchových vodách.
• Vyhodnocení vlivu biofilmů a organických složek na povrchu MP na adsorpční kapacitu.

Závěr

Studie potvrdila, že typ mikroplastu i hydrofobicita analyzovaných látek zásadně ovlivňují jejich adsorpci. Navržená kombinace extrakčních postupů a vysoce selektivních hmotnostních spektrometrů umožňuje spolehlivou kvantifikaci PAHs a PFAS na MPs a podporuje další environmentální rizikové hodnocení.

Reference

1. Makoto Yasojima et al., Adsorption Characteristics of Chemical Substances on Microplastics, Proceedings of the 22nd Symposium of the Japan Society on Water Environment, 2019.
2. Makoto Yasojima et al., Existence of Unknown Chemical Substances Adsorbed on Microplastics Immersed in Rivers…, Proceedings of the 56th Environmental Engineering Research Forum, 2019.