From Collection to Analysis: A Practical Guide to Sample Preparation and Processing of Microplastics

Význam tématu

Analýza microplastics je klíčová pro pochopení jejich šíření a dopadů na životní prostředí a lidské zdraví. Správná příprava vzorků je zásadní pro eliminaci kontaminantů a zajištění spolehlivých dat. Standardizované postupy umožňují porovnání výsledků mezi laboratořemi a podporují rozvoj globálních monitorovacích sítí.

Cíle a přehled studie / článku

Článek poskytuje ucelený návod pro založení laboratoře na analýzu microplastics a popisuje klíčové kroky přípravy vzorků a jejich analýzy pomocí systému Agilent 8700 LDIR chemického zobrazování. Hlavními cíli jsou:

• vymezit základní laboratorní vybavení,
• detailně popsat vzorkovací a přípravné postupy,
• prezentovat aplikace LDIR pro různé matrice (pitná voda, životní prostředí, sediment, infantní formule).

Použitá metodika a instrumentace

Metodika zahrnuje tři fáze: digesci organické hmoty, separaci podle hustoty a filtraci. Digesce využívá oxidační činidla (H2O2, Fentonův reagent), kyseliny (HCl, HNO3) i enzymatické postupy (proteázy, lipázy). Pro separaci se používají nasycené roztoky solí (NaCl, CaCl2, ZnCl2, NaI) podle hustot polymerů (0,85–1,80 g/cm³). Filtrace probíhá na kovových (Au, Al) membránách s pórama 0,8 µm.

Použitá instrumentace

• Agilent 8700 LDIR chemické zobrazování
• Agilent Cary 630 FTIR
• Vakuová filtrační aparatura s manuálním regulátorem
• Laminar flow box s HEPA filtrem
• Fritéza na sklo a ultrazvuková vana

Hlavní výsledky a diskuse

Kurz přípravy vzorků a přímá analýza na filtru snižují ztráty a kontaminaci. LDIR dovoluje rychlé vyhodnocení počtu, velikosti a chemického složení částeček. Ukázkové aplikace potvrzují spolehlivost metody v různých typech vzorků – od balené vody přes říční sediment až po infantní formule.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá automatizovaná analýza s vysokým průtokem vzorků.
• Nižší riziko kontaminace díky přímé on-filter analýze.
• Vysoká citlivost a schopnost identifikovat širokou škálu polymerů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření standardizace metodik, vývoj mezinárodních referenčních materiálů a vytváření rozsáhlých spektrálních knihoven polymerů. Integrace umělé inteligence a strojového učení s chemickým zobrazováním může dále zefektivnit identifikaci a kvantifikaci microplastics. Miniaturizace zařízení a přenosné analyzátory umožní on-site monitorování v reálném čase.

Závěr

Systematická příprava vzorků a využití LDIR technologií představují robustní platformu pro analýzu microplastics v různých prostředích. Metoda nabízí vysokou spolehlivost, reprodukovatelnost a efektivitu, což je zásadní pro environmentální i zdravotní studie.

Reference

1. Ziani K. et al. Microplastics: A Real Global Threat for Environment and Food Safety: A State of the Art Review. Nutrients. 2023;15(3):617.
2. Wang W., Wang J. Investigation of Microplastics in Aquatic Environments: an Overview of The Methods Used. Trends Anal. Chem. 2018;108:195–202.
3. Brander S.M. et al. Sampling and QA/QC: A Guide for Scientists Investigating Microplastics Occurrence. Appl. Spectrosc. 2020;74:1099–1125.
4. Schymanski D. et al. Analysis of Microplastics in Drinking Water and Other Clean Samples: Best Practice Guidelines. Anal. Bioanal. Chem. 2021;413:5969–5994.
5. Masura J. et al. Laboratory Methods for the Analysis of Microplastics in the Marine Environment. NOAA TM NOS-OR&R-48. 2015.
6. Mason S.A. et al. Pelagic Plastic Pollution Within the Surface Waters of Lake Michigan, USA. J. Great Lakes Res. 2016;42:753–759.
7. Munno K. et al. Impacts of Temperature and Selected Chemical Digestion Methods on Microplastic Particles. Environ. Toxicol. Chem. 2018;37:91–98.
8. Tagg A. et al. Fenton’s Reagent for the Rapid and Efficient Isolation of Microplastics from Wastewater. Chem. Commun. 2017;53:372–375.
9. Hurley R.R. et al. Validation of a Method for Extracting Microplastics from Complex, Organic-Rich Matrices. Environ. Sci. Technol. 2018;52:7409–7417.
10. Schrank I. et al. Microplastic Sample Purification Methods – Assessing Effects of Purification Procedures. Sci. Total Environ. 2022;833:154824.
11. Thacker H. Alkaline hydrolysis. In: Carcass Disposal: A Comprehensive Review; 2004.
12. Liu M. et al. Analytical Methods for Microplastics in Environments: Current Advances and Challenges. Springer; Berlin Heidelberg.
13. Mbachu O. et al. Enzymatic Purification of Microplastics in Soil. MethodsX. 2021;8:101254.
14. Brignac K.C. et al. Marine Debris Polymers on Hawaiian Island Beaches. Environ. Sci. Technol. 2019;53:12218–12226.
15. Cutroneo L. et al. Considerations on Salts Used for Density Separation in Sediments. Mar. Pollut. Bull. 2021;166:112216.
16. Samandra S. et al. Microplastic Contamination of an Unconfined Groundwater Aquifer. Sci. Total Environ. 2022;802:149727.
17. Nizamali J. et al. Assessing Microplastic Characteristics in Bottled Drinking Water and Air Deposition Samples Using LDIR. J. Hazard. Mater. 2023;441:129942.
18. López-Rosales A. et al. A Reliable Method for Isolation and Characterization of Microplastics in Fish Gastrointestinal Tracts Using QCL. Mar. Pollut. Bull. 2022;178:113591.
19. Cheng Y.-L. et al. Characterization of Microplastics in Sediment Using Stereomicroscopy and LDIR. Gondwana Res. 2022;108:22–30.
20. Samandra S., Clarke B., Alwan W. Accurate Microplastic Analysis of Bottled Drinking Water. Agilent Tech. App Note 5994-5616EN; 2023.
21. Lee H. et al. Pretreatment Methods for Monitoring Microplastics in Soil and Freshwater Sediment Samples. Sci. Total Environ. 2023;871:161718.
22. Liu S. et al. Detection of Various Microplastics in Placentas, Meconium, Infant Feces, Breastmilk and Infant Formula. Sci. Total Environ. 2022;854:158699.
23. Samandra S., Clarke B., Alwan W. Accurate Microplastic Characterization in Infant Formula. Agilent Tech. App Note 5994-5928EN; 2023.