Определение микрочастиц пластика в окружающей среде

Иногда, часто в результате деятельности человека, возникают ситуации, создающие новую значительную угрозу для окружающей среды и, как следствие, для человеческого здоровья. В последнее время загрязнение окружающей среды, в частности, мирового океана, отходами пластика стало повсеместным. Последние обзоры ситуации можно найти на сайте организации Coastal Care: ‘некоммерческого фонда, посвятившего себя защите пляжей и береговой линии нашей общей планеты’ или прочитать в нашем блоге: The plastic in our food chain (Пластик в нашей пищевой цепочке).

Важно отметить, что загрязнение крупным пластиковым мусором сопровождается также загрязнением микрочастицами. Считается, что загрязнение частицами пластика размером 1–5 мм, известными как микрочастицы пластика, потенциально намного опаснее для окружающей среды.

Потенциальный вред от микрочастиц пластика

• Устойчивость в окружающей среде, многие распространенные соединения не являются биоразлагаемыми.

• Изменения в химической структуре поверхности, происходящие под воздействием морской воды, могут привести к тому, что морские организмы будут воспринимать эти микрочастицы как пищу, что может привести к их аккумуляции в морской пищевой цепочке.

• Взвешенные в воздухе микрочастицы пластика могут попадать в легкие, где они могут откладываться или облегчать проникновение в тело других химических веществ.

• Пластиковая упаковка может приводить к загрязнению пищи и воды и к попаданию микрочастиц пластика в тело человека.

• Современные научные знания и понимание воздействия микрочастиц пластика ограничены, что затрудняет принятие соответствующих законодательных нормативов.

Способы определения микрочастиц пластика

Потенциальная опасность микрочастиц пластика делает необходимой разработку специфичных, чувствительных и надежных аналитических методов для обнаружения, контроля и количественного определения содержания этих микрочастиц в окружающей среде. Чтобы аналитический метод получил всеобщее признание, он должен иметь простую методику пробоподготовки и анализа и использовать доступное аналитическое оборудование.

В арсенал большинства химиков, работающих с объектами окружающей среды, входят такие методы анализа, как различные виды газовой и жидкостной хроматографии, ИСП-МС и ИК-Фурье-спектроскопия. Сегодня во всем мире исследователи разрабатывают стандартизированные аналитические методики, позволяющие как можно лучше охарактеризовать микрочастицы пластика, в частности их химический состав, размер частиц и полную массу.

Эту инициативу возглавляет группа профессора Jes Vollersten из университета Аалборг (Дания), разрабатывающая надежные методики пробоподготовки и инновационные средства анализа данных. Цель группы — стандартизировать всю аналитическую процедуру. Это позволит ученым всего мира с уверенностью сравнивать свои результаты в ходе работы по оценке истинного воздействия микрочастиц пластика на окружающую среду.

Для микрочастиц пластика размером до 10 мкм, в группе профессора Vollersten предпочтительным методом является ИК-Фурье-микроскопия. Их система состоит из ИК-Фурье-микроскопа Agilent Cary 620, спаренного с ИК-Фурье спектрометром Agilent Cary 670. Группа предложила методику быстрой характеризации и химической идентификации микрочастиц пластика размером более 5 мм на основе передвижной ИК-Фурье-системы.

Стандартизированная обработка образцов — путь к простому определению микрочастиц

Пробы, отобранные в окружающей среде, всегда представляют собой сложные смеси. Во всем мире аналитикам хорошо известны проблемы, возникающие при анализе многокомпонентной матрицы, содержащей органические и неорганические соединения. Подход, примененный группой профессора Vollersten, продемонстрировал воспроизводимость и репрезентативность при подготовке проб воды, донных отложений и рыбы к ИК-Фурье-микроскопии.

Первым шагом их методики является окисление пробы пероксидом водорода, что позволяет удалить нежелательные органические примеси, не разрушая пластик. Для концентрирования проб воды использовались просеивание и промывка этанолом; пробы донных отложений просеивались, лиофилизировались и взвешивались. Органическая и неорганическая фазы разделялись. Образцы рыбы лиофилизировались, подвергались перерастворению и просеивались.

Полученный из каждого из трех типов пробы готовый концентрат частиц пластика затем суспендировался в этаноле и готовился к ИК-Фурье-микроскопии на приборе Agilent в режиме отражения или пропускания.

Спектры анализировались с помощью ПО MPhunter, свободно распространяемого пакета, разработанного университетом Аалборг (Дания) в сотрудничестве с институтом Альфреда Вегенера (Германия).

Подход, примененный группой профессора Vollersten, показал свою пригодность для быстрой и точной автоматизированной идентификации и количественного анализа микрочастиц пластика и других материалов. Авторы делают следующее вывод: В сочетании с окислением пробы пероксидом водорода ИК-Фурье-микроскопия показала себя отличным кандидатом на стандартизированную методику определения микрочастиц пластика.

Узнайте больше из следующих ресурсов компании Agilent

Новый вебинар: «Microplastics, from Beach to Bench: Complete Characterization and Chemical Identification Using Mobile FTIR and FTIR Imaging Technologies» (Микрочастицы пластика: с пляжа на стол. Полная характеризация и химическая идентификация с помощью мобильных ИК-Фурье-спектрометрии и ИК-Фурье-микроскопии) теперь доступен по требованию. Просмотреть его можно здесь.

Кроме того, вы можете прослушать речь профессора Vollersten о проблемах загрязнения микрочастицами пластика в следующем видео. Также вы можете прочитать рекомендации по применению полной методики профессора Vollersten здесь.

Поделиться