FT-IR AND RAMAN-MICROSCOPY - Microplastic Analysis

Význam tématu

Microplasty představují rostoucí environmentální problém, který proniká do vodních toků, sedimentů i potravního řetězce. Spolehlivá detekce a identifikace částic o rozměrech od mikrometrů po několik milimetrů je klíčová pro hodnocení jejich distribuce, zdrojů a rizik. Kombinace mikroskopie s vibrační spektroskopií (FT-IR a Raman) poskytuje chemicky specifickou analýzu, jež překonává omezení vizuálních metod a přispívá k robustnímu monitorování znečištění mikroplasty.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem předloženého materiálu je představit tři hlavní přístupy k analýze mikroplastů: standardní světelnou mikroskopii s externí spektroskopií, mikroskopickou FT-IR a Raman spektroskopii a jejich rozšíření formou chemického zobrazování. Dokument popisuje požadavky na přípravu vzorku, klíčové vlastnosti jednotlivých technik a výhody automatizovaných vyhodnocovacích postupů založených na strojovém učení.

Použitá metodika a instrumentace

Standardní workflow zahrnuje:

• Oddělení vzorku pomocí hustotní separace (solné roztoky) a enzymatické/oxidační digesce pro odstranění biologických složek.
• Filtraci na speciálních nosičích (hliníkový oxid, PTFE, kovové sítě) vhodných pro IR i Raman analýzu.

K hlavním instrumentům patří:

• FT-IR spektrometr ALPHA II (kompaktní design, dotykové ovládání).
• FT-IR zobrazovací mikroskop LUMOS II (rychlé snímání s detektorem na bázi FPA).
• Raman mikroskop SENTERRA II (vysoké rozlišení, mitigace fluorescenční interference).
• Přenosné Raman zařízení BRAVO pro flexibilní in situ měření.

Hlavní výsledky a diskuse

Porovnání metod ukazuje, že FT-IR zobrazování exceluje rychlostí při analýze celého filtru a poskytuje chemický kontrast bez nutnosti manuální selekce částic. Raman mikroskopie detekuje částice od 1 µm výš, včetně nanočástic, ale bývá náročnější na fluorescenci a delší akvizici. Implementace softwaru Purency Microplastics Finder pak umožňuje plně automatické vyhodnocení dat za minuty s využitím rozsáhlé referenční databáze polymerů.

Přínosy a praktické využití metody

• Spolehlivá identifikace 20 nejčastějších polymerů pokrývajících 99 % mikroplastů.
• Analýza částic od 0,5 µm (Raman) resp. >2 µm (FT-IR) s vysokou mírou automatizace.
• Vysoká propustnost vzorků a minimalizace lidské chyby.
• Komplexní statistické vyhodnocení velikosti, množství a prostorového rozložení částic.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace strojového učení a velkých datových sad pro detekci nových polymerů a degradovaných fragmentů.
• Vývoj spektroskopie s vyšším prostorovým rozlišením do nanometrové škály.
• Mobilní a přenosná zařízení pro _in situ_ monitoring na poli.
• Propojení s dalšími analytickými metodami (např. hmotnostní spektrometrie) pro doplňkové informace o aditivech a znečišťujících látkách.

Závěr

Kombinace mikroskopie s FT-IR a Raman spektroskopií poskytuje komplexní přístup k analýze mikroplastů s vysokou automatizací, rychlostí a přesností. Portfolio instrumentů Bruker Optics umožňuje škálovatelné řešení od kompaktních přístrojů až po výkonná zobrazovací mikroskopy, což uspokojuje potřeby výzkumu, průmyslu a environmentálního monitoringu.

Reference

• Bruker Optics GmbH & Co. KG. FT-IR and Raman-Microscopy Microplastic Analysis. Application Note BOPT-01, 2024.