Analysis of Microplastics in Environmental Water Using Microplastic Automatic Preparation Device MAP-100 and FTIR

Význam tématu

Microplasty představují závažný ekologický problém, jelikož se šíří v řekách i oceánech a ohrožují vodní ekosystémy. Pro správné posouzení jejich distribuce a dopadu je klíčové získat spolehlivá data o velikosti, počtu a chemickém složení částic. Automatizace přípravy vzorků usnadňuje opakovatelnost analýzy a snižuje riziko kontaminace i pracovní námahu analytika.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat použití automatického zařízení MAP-100 pro standardizovanou přípravu vzorků povrchových vod s mikroplasty a následnou materiálovou analýzu pomocí FTIR. Studie ukazuje, jak lze pomocí MAP-100 dosáhnout čistého oddělení částic a jejich kvalitativní identifikace za pomoci specializované databáze degradovaných plastů.

Použitá metodika a instrumentace

Proces přípravy vzorků MAP-100 zahrnuje čtyři hlavní kroky:

• Sítování (screening) odstřelem na částice odpovídající rozmezí 0,3–5 mm.
• Digesce organických nečistot 30% vodným roztokem peroxidu vodíku po dobu až 3 dnů.
• Dělení podle objemové hmotnosti s 5,3mol/L roztokem jodidu sodného pro odstranění minerálních frakcí.
• Filtrace a zachycení mikroplastů na sběrném filtru.

Pro materiálovou analýzu byla využita spektrometrie FTIR s monoreflexní ATR diamantovou sondou. K identifikaci degradovaných plastů sloužil Shimadzu UV-Damaged Plastics Library.

Použitá instrumentace

• Automatické zařízení MAP-100 pro přípravu vzorků mikroplastů.
• FTIR spektroradiometr IRSpirit-T se sondou QATR-S (diamant).
• Softwarový balík Plastic Analyzer s databází UV-Damaged Plastics Library.
• Podmínky měření: rozlišení 4 cm⁻¹, 20 akumulací, SqrTriangle, detektor TGS.

Hlavní výsledky a diskuse

Vzorky povrchové vody z řeky v Okinawě byly zpracovány 3denní digescí a 3hodinovým dělením. MAP-100 odstraňuje kontaminanty efektivně a jednotně, což ilustrují fotografie před zpracováním, během digesce a po filtraci. FTIR identifikoval dvě modelové částice:

• Mikroplast (a): polypropylen vystavený UV záření 25 h, skóre 876.
• Mikroplast (b): polyethylen po 550 h UV stárnutí, skóre 904.

Získané vysoké údaje o shodě dokazují účinnost předúpravy a čistotu spekter.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizace snižuje manuální práci a variabilitu výsledků mezi analytiky. Zjednodušuje manipulaci s korozivními činidly a zkracuje čas analýzy. Metoda je vhodná pro pravidelné monitorování kvality vod a vědecké studie distribuce mikroplastů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj se zaměří na integraci senzorů pro on-line sledování průběhu digesce, rozšíření databází degradovaných polymerů a adaptaci zařízení pro jemnější frakce < 0,3 mm. V perspektivě lze očekávat automatické workflow od odběru vzorku až po konečnou identifikaci částic.

Závěr

MAP-100 v kombinaci s FTIR nabízí spolehlivou, opakovatelnou a bezpečnou cestu k přípravě a analýze mikroplastů ve vodních vzorcích. Metoda výrazně zvyšuje kvalitu dat a usnadňuje dlouhodobé environmentální monitorování.

Reference

• Kawahara K. Microplastic Automatic Preparation Device MAP-100 and FTIR Analysis of Microplastics in Environmental Water. Shimadzu Application News, First Edition: Oct. 2023.