Perform Microplastics Analysis More Quickly and Accurately

Význam tématu

Analýza mikroplastů je zásadní pro monitorování znečištění životního prostředí. Moderní infračervená a Ramanova mikroskopie umožňuje identifikovat a kvantifikovat polymery v mikroskopickém měřítku. Přesné měření velikosti, hmotnosti a objemu částic zlepšuje spolehlivost hodnocení kontaminace.

Cíle a přehled studie

Účelem prezentovaného řešení je rozšířit softwarové prostředky AIMsight a AIRsight o program pro hromadnou analýzu částic. Program využívá chemické obrazy ze zobrazovacích měření k výpočtu geometrických a hmotnostních parametrů mikroplastů a dalších kontaminantů.

Použitá metodika a instrumentace

• AIMsight™ infračervený mikroskop
• AIRsight™ infračervený/Ramanův mikroskop
• Softwarový balík AMsolution s volitelným High-Speed Mapping Program
• Program Particle Analysis pro analýzu více částic najednou
• PF holder pro udržení PTFE nebo SUS filtru rovného během měření

Metoda spočívá v mapování vzorku, segmentaci částic podle spektrálních charakteristik a výpočtu hlavní a vedlejší osy, povrchové plochy, hmotnosti a objemu pomocí empirické vztahové formule.

Hlavní výsledky a diskuse

• Program umožňuje vyhodnotit velikost, hmotnost a objem stovek částic najednou a vizualizovat výsledky v tabulkách a grafech.
• Zjistěný empirický vztah mezi logaritmem hmotnosti a logaritmem plochy S: log10(M)=b·log10(S)+a s parametry a=−1,12±0,01 a b=1,14±0,01.
• Validace pomocí ultramikrováhy na datech z 4390 částic z 17 japonských řek prokázala vysokou korelaci mezi měřenou a odhadovanou hmotností.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé a automatizované vyhodnocení mikroplastů a kontaminantů v různých typech vzorků.
• Možnost stanovení hmotnostní koncentrace plastů v životním prostředí bez náročných vážících postupů.
• Výstup dat ve formátu CSV a speciálních reportech pro snadnou dokumentaci a integraci do QA/QC procesů.
• Flexibilní nastavení detekčních komponentů, prahových hodnot a filtrace tvaru částic.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace vysokorychlostních mapovacích programů pro zkrácení doby měření vzorků.
• Další vylepšení empirií vztahů pro různé typy polymerů a tvarů částic.
• Pokročilé vizualizační nástroje pro prostorovou distribuci mikroplastů v biologických nebo environmentálních vzorcích.
• Možnost propojení s umělou inteligencí pro automatickou klasifikaci a predikci vlastností částic.

Závěr

Nový program Particle Analysis pro AIMsight a AIRsight rozšiřuje možnosti infračervené a Ramanovy mikroskopie o spolehlivou kvantifikaci mikroplastů. Díky empirické formulaci pro převod plochy na hmotnost a uživatelsky přívětivému softwarovému rozhraní lze dosáhnout rychlých a přesných výsledků v environmentálních i průmyslových aplikacích.

Reference

• Tomoya Kataoka, Yota Iga, Rifqi Ahmad Baihaqi a kol. Geometric relationship between the projected surface area and mass of a plastic particle. Water Research. 2024;261:122061.