Automatic Preparation and Analysis of Microplastics in Soil

Význam tématu

Analýza mikročástic v půdě je zásadní pro pochopení jejich rozšíření mimo vodní prostředí a pro posouzení dopadů na zemědělské ekosystémy a hygienu. Metody pro spolehlivou extrakci a identifikaci mikročástic umožňují zpřesnit rizikové hodnocení a navrhovat opatření ke snížení znečištění.

Cíle a přehled studie

Studie si klade za cíl demonstrovat použití automatického zařízení MAP-100 pro přípravu půdních vzorků z rýžových a zeleninových polí a ověřit účinnost následné identifikace mikročástic pomocí FTIR spektroskopie na systému IRSpirit-TX.

Použitá metodika

Vzorky půdy byly odebrány na dvou typech polí, sušeny na vzduchu, prosívány přes síta s průměry ok 1,4 mm, 500 μm a 150 μm a rozděleny do 12 dílčích vzorků. Do každého vzorku bylo přidáno deset kontrolních PE kuliček o průměru 1–1,2 mm pro vyhodnocení výtěžnosti. Automatická příprava zahrnovala:

• oxidativní rozklad organické hmoty 30% roztokem peroxidu vodíku po dobu 3 dnů při 60 °C a mírné míchání
• hustoměrné oddělení v roztoku NaI (5,3 mol/l) s třemi přelitími a odstátím 3 hodiny
• řízení rychlosti míchání a přelití pro optimální separaci

Použitá instrumentace

• MAP-100 microplastic automatic preparation device
• FTIR spektrometr IRSpirit-TX s ATR sběrnou QATR-S (diamantová) – rozlišení 4 cm⁻¹, 20 skenů, apodizační funkce SqrTriangle, detektor TGS

Hlavní výsledky a diskuse

Průměrná výtěžnost kontrolních PE kuliček z frakce zadržené na 500 μm síto dosáhla 90 % a u frakce z 150 μm síta 70 %. Snížená výtěžnost menších frakcí byla přisuzována překrytí mikročástic půdními aglomeráty a zbytky po oxidaci, které zhoršily hustoměrné oddělení. FTIR analýza potvrdila přítomnost PE ve vzorcích z obou typů polí a detekci pomocných aditiv, zejména talku. Vzorky neobsahující plasty obsahovaly organické zbytky celulózy, lecinu a anorganické složky SiO₂.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizovaná příprava vzorků přináší úsporu pracovní síly, zvyšuje opakovatelnost výsledků a snižuje riziko kontaminace či poškození obsluhy. Kombinace MAP-100 a FTIR analýzy nabízí komplexní workflow pro sledování mikročástic v půdách a dalších pevných matricích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření metodiky na menší velikostní frakce mikročástic pod 300 μm, optimalizace chemických separačních činidel a rozšíření databází spektrech o další plastové polymery. Interdisciplinární kombinace s Ramanovou spektroskopií či pyrolytickou GC může zvýšit selektivitu a citlivost identifikace mikročástic.

Závěr

Studie ukázala, že zařízení MAP-100 je vhodné i pro přípravu půdních vzorků po předchozím prosévání a umožňuje dosáhnout vysoké výtěžnosti PE mikročástic. Následná FTIR analýza potvrzuje spolehlivou identifikaci polymerních složek a podporuje rutinní monitorování znečištění půd mikročásticemi.

Reference

1. Naoya Katsumi, Hiroshi Okochi (2021) Accumulation of microcapsules derived from coated fertilizer in paddy fields, Chemosphere 267:129185
2. Takahito Ikenoue (2023) Horizontal distribution of surface microplastic concentrations and water-column microplastic inventories in the Chukchi Sea, Science of The Total Environment 855:159564
3. Ministry of the Environment (2024) Environmental Technology Verification Program 2025
4. Ministry of the Environment (2025) River and Lake Microplastics Investigative Guidelines, Water Environment Management Division, Environmental Management Bureau