Comprehensive Approach for Successful Microplastics Analysis

Význam tématu

Kvalifikace a kvantifikace mikroplastických částic ve vodních vzorcích je klíčová pro hodnocení ekologických a zdravotních rizik. Sledování počtu, velikosti, tvaru a chemického složení těchto částic umožňuje vyhodnotit jejich šíření, zdroje a efektivitu čisticích procesů vod.

Cíle a přehled studie / článku

Studie představuje integrovaný postup podle standardu ASTM D8489 pro komplexní analýzu mikroplastů v rozsahu velikostí 5–100 µm a dále pro částice nad několik set mikrometrů. Cílem je demonstrovat souhru dynamické obrazové analýzy a FTIR spektroskopie včetně mikroskopického mapování.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky mikroplastů byly připraveny ručním drcením polymerů PP, PE a PS, smíchány a prosévány přes síta 212 a 100 µm podle norem ASTM D8332, D8333 a D8402.

• Pro částice 5–100 µm: iSpect™DIA-10 Dynamic Particle Image Analysis System s 50% methanol–glycerin roztokem.
• Pro částice >100 µm: IRTracer™-100 FTIR se single reflection ATR QATR™ 10.
• Pro částice do několika set µm: IRXross™ FTIR s AIMsight™ infračerveným mikroskopem a softwarem AMsolution pro délková měření a chemické mapování.

Hlavní výsledky a diskuse

Dynamická obrazová analýza prokázala průměrnou koncentraci 3 479 částic/mL s opakovatelností RSD 6,9 % pro celkový počet a RSD do 19,5 % pro frakce 50–100 µm. Rozdělení velikostí zachytilo nejvíce částic v rozmezí 5–10 µm.
FTIR–ATR analýza u částic nad 100 µm identifikovala PP, PS a PE v souladu s referencemi a umožnila rychlou kvalitativní verifikaci.
Infra­červené mikroskopické mapování ukázalo v průměru 3 300–4 200 částic na filtr pro dvě testované aliquoty, s chemickou lokalizací polymerů podle barevného kódování spektrálních intenzit.

Přínosy a praktické využití metody

Propojením dynamické obrazové analýzy a FTIR spektroskopie lze získat komplexní informace:

• Početní kvantifikace a velikostní distribuce pro částice od 5 µm.
• Identifikace polymerního složení pro částice do stovek µm.
• Aplikace v monitorování kvality pitné a odpadní vody, výzkumu environmentálních vzorcích i v průmyslové QA/QC.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření detekčního limitu pod 5 µm, automatizace spektrální klasifikace s podporou strojového učení, integrace s Ramanovou mikroskopií a pyrolyzní GC–MS pro rozšířenou chemickou analýzu, a vývoj přenosných přístrojů pro field-monitoring.

Závěr

Popsaný workflow podle ASTM D8489 v kombinaci s FTIR metodami představuje robustní a všestranný přístup k charakterizaci mikroplastů ve vodách. Poskytuje spolehlivou kvantifikaci, rozdělení podle velikosti, tvaru a zároveň chemickou identifikaci relevantních polymerů.

Reference

1. Shimadzu App News GCMS-2202: An Automated Workflow for Quantitative Analysis of Microplastics in Environmental Samples via Pyrolysis-GC/MS.
2. Shimadzu App News 01-00396-en: Analysis of Microplastics Using AIMsight Infrared/Raman Microscope.
3. ASTM WK87463: Standard Test Method for Spectroscopic Identification and Quantification of Microplastic Particles in Water Using Infrared (IR) Spectroscopy.
4. Shimadzu Whitepaper September 2022: Determination of Microplastics Particle and Fiber Size, Distribution, Shape and Concentration in Waters with High to Low Suspended Solids Using a Dynamic Image Particle Size and Shape Analyzer.
5. ASTM D8402: Standard Practice for Development of Microplastic Reference Samples for Calibration and Proficiency Evaluation in All Types of Water Matrices.