Rapid, Large-Area, Analysis of Microplastics from Plastic Bottles Using Laser Direct Infrared Imaging

Význam tématu

Charakterizace mikroplastů je klíčová pro posouzení jejich dopadu na životní prostředí, potravní řetězec i kvalitu vodních zdrojů. S rostoucím výskytem částic menších než 5 mm vzniká potřeba rychlých a spolehlivých metod pro identifikaci polymerního složení, velikosti a distribuce v různých matricích.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit postup rychlé analýzy mikroplastů získaných z PET lahví pomocí laserové infračervené mikroskopie Direct Infrared Imaging (LDIR). Autoři porovnávali dvě přípravy vzorků – aplikaci na infračerveně reflektivní skleněné podložce a přímou analýzu na zlatem potažených filtračních membránách – s důrazem na identifikační přesnost, časovou efektivitu a jednoduchost obsluhy.

Použitá metodika a instrumentace

Analýzu provedl systém Agilent 8700 LDIR řízený softwarem Clarity.

• Spektrální zdroj: kvantový kaskádový laser (QCL) v oblasti 1800–900 cm–1
• Příprava na IR reflektivní skleněné podložce: mikroplastický roztok v ethanolu na podložce vysušený při pokojové teplotě
• Přímá analýza na filtru: vakuová filtrace roztoku přes zlatem potažené polyesterové membrány (0,8 µm) při tlaku 700 mbar
• Detekce částic a identifikace v Clarity: automatické rozpoznání, fotografování a porovnání spekter se speciální knihovnou mikroplastů
• Vizuální kontrola: dvě integrované kamery nízkého a vysokého zvětšení

Hlavní výsledky a diskuse

Na skleněné podložce bylo detekováno 7949 částic, z nichž 95,2 % bylo identifikováno jako PET a 4,6 % jako polyamid nebo stopové polymery. Na dvou filtrech se detekovalo 4384 a 5411 částic s úspěšností 99,2 % respektive 98,4 % pro PET. Vysoká kvalita shody (HQI > 0,8) i u částic již od cca 10 µm potvrdila spolehlivost metody. Časová úspora byla výrazná: skenování rozsáhlých oblastí trvá minuty oproti dneům u tradičních FTIR či Raman mikroskopií.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí plně automatizovaný průběh s minimálními nároky na školení obsluhy, vysokou propustnost vzorků a snížené riziko kontaminace u přímé filtrační analýzy. Využití nalezne v rutinních laboratořích QA/QC, environmentálních studiích i průmyslové analytice.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření metodiky pro terénní monitoring, integrace umělé inteligence pro automatické třídění částic, rozvoj specializovaných spektrálních knihoven pro širší spektrum polymerů a aditiv a miniaturizace přístrojů pro rychlé screeningy přímo na místě odběru.

Závěr

Agilent 8700 LDIR prokázal vysokou přesnost, rychlost a uživatelskou přívětivost při analýze mikroplastů z PET lahví. Kombinace laserového zdroje, automatického softwaru a různých přístupů k přípravě vzorku představuje vhodný nástroj pro komplexní šetření mikroplastových částic.

Reference

1. XiaoZhi L Microplastics Are Everywhere—But Are They Harmful? Nature 4 May 2021
2. Schymanski D et al Analysis of Microplastics in Drinking Water and Other Clean Water Samples With Micro-Raman and Micro-Infrared Spectroscopy Minimum Requirements and Best Practice Guidelines Anal Bioanal Chem 413 5969–5994 2021 DOI 10.1007/s00216-021-03498-y
3. Danence L et al Quick and Easy Characterization of Microplastics in Surface Water and Treated Effluent Agilent publication number 5994-3932EN