Analysis of Microplastics by iSpect™ DIA-10 Dynamic Particle Image Analysis System and AIM-9000 Infrared Microscope

Význam tématu

Mikroplasty představují drobné částice plastů od několika mikrometrů do několika milimetrů a patří mezi nejpalčivější environmentální problémy současnosti. Jejich přítomnost v pobřežních a mořských ekosystémech má negativní dopady na faunu i flóru a může se kumulovat v potravním řetězci, což potenciálně ohrožuje i lidské zdraví. Včasná a spolehlivá analýza mikroplastů je proto nezbytná pro identifikaci zdrojů znečištění, návrh opatření a sledování účinnosti protikorozních strategií.

Cíle a přehled studie

Cílem prezentované studie je demonstrovat kombinované využití dynamické analýzy obrazu částic pro kvantifikaci tvaru a koncentrace mikroplastů rozptýlených ve vodním vzorku a následné spektrální ověření chemického složení zachycených částic pomocí infračervené mikroskopie.

Použitá metodika a instrumentace

• iSpect™ DIA-10 Dynamic Particle Image Analysis System – měření částic metodou mikrobuňky, umožňující automatickou detekci částic o velikosti 5–100 µm v objemu již od 50 µl, rychlé získání obrazů a vyhodnocení tvarových parametrů (délka, poměr stran, kulatost).
• IRTracer™-100 Fourier Transform Infrared Spectrophotometer – zdroj pro infračervenou mikroskopii s rozlišením 8 cm⁻¹, 5násobnou akumulací a Sqr-Triangle apodizací.
• AIM-9000 Infrared Microscope – mikroskop se zaclonitelnou aperturou 20 × 20 µm, digitální širokoúhlou kamerou pro vizuální snímání s až 330× zvětšením a mapováním plochy 460 × 1780 µm.

Hlavní výsledky a diskuse

• Analýza vodního vzorku ukázala průměrnou velikost částic 24,3 µm a koncentraci 5 309 částic/ml. Nejvíce zastoupené byly částice o velikosti 10–30 µm.
• Obr. 4: Jasné zachycení různých morfologií mikroplastů (vlákna, tyčinky).
• Infračervená mikroskopie potvrdila, že sledované tyčinkovité částice se skládají z polypropylenu (PP), a to díky charakteristickému pásu CH₃ ohybů v oblasti 1 400–1 339 cm⁻¹.
• Mapování chemické distribuce PP odhalilo, že všechny vizuálně detekované tyčinky obsahují tuto složku.

Přínosy a praktické využití metody

• Hybridní přístup umožňuje rychlý screening velkého množství částic a zároveň spolehlivou identifikaci jejich polymerní struktury.
• Vhodné pro rutinní monitoring kvality vod, studií distribučních vzorců různých typů mikroplastů a hodnocení účinnosti čisticích a sanančních postupů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Prostor pro další rozvoj zahrnuje automatizované provázání tvarové a chemické analýzy v reálném čase, integraci s technikami hmotnostní spektrometrie pro detailní identifikaci aditiv i nízkomolekulárních kontaminantů a využití strojového učení k rozpoznávání specifických typů mikroplastů podle obrazových a spektroskopických charakteristik.

Závěr

Kombinace dynamické analýzy obrazu částic a infračervené mikroskopie představuje účinný nástroj pro komplexní charakterizaci mikroplastů ve vodách. Metoda poskytuje rychlé a kvantitativní informace o tvaru, velikosti a koncentraci částic a současně umožňuje jednoznačnou identifikaci polymerního typu, což je klíčové pro environmentální monitoring a výzkum.

Reference

• H. Maeda, R. Fuji: Analysis of Microplastics by iSpect™ DIA-10 Dynamic Particle Image Analysis System and AIM-9000 Infrared Microscope, Shimadzu Application Note A605, 2019.