Analyzing Colored Microplastics with the Agilent 8700 Laser Direct Infrared (LDIR) Chemical Imaging System

Význam tématu

Plastový odpad se stává zásadním environmentálním problémem a jeho tok vede k tvorbě mikročástic, jež kontaminují vodní i suchozemské ekosystémy. Barevné mikroplasty, obvykle zbarvené pomocí barviv či pigmentů, představují výzvu pro tradiční spektroskopické metody, zejména Ramanovu mikroskopii, kde organické barvivo může maskovat signál polymeru a vést k nesprávné identifikaci.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit schopnost systému Agilent 8700 Laser Direct Infrared (LDIR) Chemical Imaging spolehlivě detekovat a identifikovat barevné mikroplasty z polyethylentereftalátu (PET) bez nutnosti optimalizace metodiky pro každý odstín. Práce ukazuje jednoduchý a plně automatizovaný proces od přípravy vzorku až po spektrometrickou analýzu a vyhodnocení více než 150 částic pro každý z testovaných barevných vzorků (hnědý, bílý, modrý).

Použitá metodika a instrumentace

Částice se získaly mechanickým obroušením PET lahví, suspendovaly v ethanolu a nanesly na infrapropustné sklo MirrIR. Po odpaření rozpouštědla byly vzorky analyzovány následujícím způsobem:

• Agilent 8700 LDIR Chemical Imaging System pro rychlý sken na vlnové délce 1 442 cm⁻¹ a následné automatické získání plného IR spektra každé částice
• Agilent Clarity software s mikroplastikovým modulem a přednastavenými parametry (citlivost detekce, rozsah velikostí, kvalita zásahu)
• Spectrální knihovna Microplastics Starter 2.0 pro porovnání a klasifikaci polymerů
• Infrapropustné sklo Kevley MirrIR jako podklad pro analýzu

Hlavní výsledky a diskuse

Systém dosáhl pro jednotlivé barvy následujících výsledků: identifikace PET částic přes 96 % (hnědý), 97 % (bílý) a 97 % (modrý), s vysokou kvalitou zásahu (>76 % pro hnědý, >89 % pro bílý a >84 % pro modrý) a minimálním podílem nedefinovaných částic (<1 %). Tyto hodnoty potvrzují, že přítomnost barviv nezasahuje do IR spektra polymeru, což umožňuje spolehlivou klasifikaci bez dodatečné úpravy knihoven. Viditelné obrazy a IR mikroobrazy přispívají k přesnému určení polohy, velikosti (10–2 000 µm) a tvaru částic.

Přínosy a praktické využití metody

LDIR nabízí plně automatizovanou analýzu mikročástic s vysokou propustností a minimální přípravou vzorku. Odpadá nutnost vytvářet a udržovat speciální spektrální knihovny pro jednotlivé barvy a pigmenty. Metoda šetří čas a snižuje chybovost, což je klíčové pro rutinní monitoring vod, potravin nebo odpadních vod v laboratořích QA/QC a výzkumných centrech.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření spektrálních knihoven o další polymery a barviva, integrace umělé inteligence pro rychlejší klasifikaci a zvýšení rozlišení detekce částic menších než 10 µm. Kombinace LDIR s dalšími technikami (např. termální analýzou) může poskytnout komplexnější profil mikroplastů v různých typech vzorků.

Závěr

Agilent 8700 LDIR Chemical Imaging System prokázal vysokou přesnost a spolehlivost při identifikaci barevných PET mikroplastů bez vlivu barviv. Automatizovaná workflow zachovává konzistenci výsledků, zrychluje analýzu a odstraňuje potřebu úprav spektrálních knihoven, což přispívá k efektivnímu monitoringu a výzkumu mikroplastů v životním prostředí.

Reference

1. OECD. Global Plastic Waste Set to Almost Triple by 2060, says OECD. 2022.
2. Schymanski D. et al. Analysis of Microplastics in Drinking Water with Micro-Raman And Micro-Infrared Spectroscopy. Anal. Bioanal. Chem. 2021.
3. Nava V. et al. Raman Spectroscopy for the Analysis of Microplastics in Aquatic Systems. Appl. Spectrosc. 2021.
4. Käppler A. et al. Analysis of Environmental Microplastics by Vibrational Microspectroscopy: FTIR, Raman or Both? Anal. Bioanal. Chem. 2016.
5. Lenz R. et al. A Critical Assessment of Visual Identification of Marine Microplastic Using Raman Spectroscopy. Mar. Pollut. Bull. 2015.
6. Primpke S. et al. Reference Database Design for the Automated Analysis of Microplastic Samples Based on FTIR Spectroscopy. Anal. Bioanal. Chem. 2018.
7. De Frond H.; Rubinovitz R.; Rochman C. M. μATR-FTIR Spectral Libraries of Plastic Particles for the Analysis of Microplastics. Anal. Chem. 2021.