Solving Our Plastic Problem: Advances in Microplastics Analysis

Význam tématu

Microplasty představují globální ekologickou a zdravotní výzvu. Vznikají rozkladem plastového odpadu a obsahem 1 µm až 5 mm se mohou šířit ve vodě, půdě, vzduchu i v organismech. Jejich sledování a charakterizace je klíčová pro hodnocení rizik, stanovení limitů v pitné vodě či kosmetice a vývoj strategií pro snížení znečištění.

Cíle a přehled studie

Studie popisuje pokroky v metodách analýzy mikroplastů, včetně využití spektroskopie a chromatografie, přináší přehled regulatorního rámce a standardizačních iniciativ ISO a CEN a představuje nejlepší praktiky pro vzorkování, přípravu a měření pomocí LDIR, FTIR a dalších technik.

Použitá metodika a instrumentace

• LDIR (Laser Direct Infrared) s kvantovým kaskádovým laserem umožňuje rychlou detekci a identifikaci částic od 10 µm.
• FTIR imaging s FPA detektory poskytuje simultánní spektra a obrazy, ale vyžaduje delší čas na datové zpracování.
• Ramanova mikroskopie dokáže zachytit částice od 1 µm, avšak může být ovlivněna fluorescencí a poškozením vzorku.
• Pyrolýza spojená s GC-MS nebo TED-GC-MS zjišťuje celkovou hmotu a chemické složení polymerů.
• Gold-coated polykarbonátové filtry umožňují on-filter analýzu bez nutnosti přenosu vzorku.

Hlavní výsledky a diskuse

• On-filter LDIR zkracuje přípravu o 2 – 3 hodiny a minimalizuje ztráty částic oproti metodám s přenosem na low-e skla.
• Analýza PET lahví odhalila 13 mikroplastů na litr, průměrná velikost částic byla 77 µm, přičemž importované vody vykazovaly až 4× vyšší kontaminaci.
• Vyšetření prameniště v Austrálii ukázalo průměrnou velikost 89 µm a složení PVC a PE odpovídající okolním provozům.
• HQI (Hit Quality Index) pro částice od 10 do 100 µm dosahovalo hodnot 0,92 až 0,94, což potvrzuje vysokou spolehlivost identifikace.
• Opakovatelnost analýz zůstává na úrovni pod 1 % rozptylu v počtu detekovaných částic.
• QA/QC protokoly zahrnují sterilizaci skleněných pomůcek, měsíční vzduchové blanky a recenzi kontrolních vzorků dle ISO 17025.

Přínosy a praktické využití metody

• Plně automatizovaný workflow s reálným časem výsledků a možností walk-away provozu.
• Kompletní identifikace polymerů, velikostní rozdělení částic a export výsledků do tabulek.
• Univerzální použití pro různé matrice: pitná voda, sedimenty, půdy, odpadní vody i biotické vzorky.
• Vysoká propustnost analýz pro monitoring kvality vody a průmyslovou kontrolu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Standardizace metod v rámci ISO/FDIS 24187 a ISO/FDIS 16094 přinese jednotné postupy pro vodní, půdní i vzdušné vzorky.
• Rozšíření knihoven o weathered polymery a nasazení machine learningu pro zvýšení přesnosti identifikace.
• Vývoj mobilních a onsite FTIR/Raman systémů pro terénní měření.
• Posun k analýze nanočástic s rozlišením pod 1 µm a zkoumání vlivu primárních nanoplastů.

Závěr

LDIR chemical imaging představuje průlom v rychlé a spolehlivé analýze mikroplastů s minimální přípravou vzorku. V kombinaci s FTIR, Ramanem a chromatografickými technikami poskytuje komplexní charakterizaci polymerních částic, podporuje standardizační snahy a usnadňuje rozsáhlé environmentální i průmyslové studie.

Reference

1. National Geographic, The World’s Plastic Pollution Crisis Explained, 2019
2. Frias J.P.G.L., Nash R., Marine Pollution Bulletin 2019, 138, 145–147
3. NOAA, What Are Microplastics?, 2019
4. Plastic Oceans, The Facts, 2019
5. Gagné F., Journal of Xenobiotics 2019, 9(1), 8147
6. Agilent Technologies, Top Innovation Award, 2019
7. Agilent, Analysis of Microplastics using FTIR Imaging, 2024
8. Wiley Analytical Science, Polymer Analysis and Microplastics in the Environment, 2024