Manapság nagyon sokszor lehet hallani a mikroműanyagokról, illetve azok veszélyeiről. Számtalan cikk, videó, és egyéb tartalom szól a mikroműanyagokról, azonban mi most egy kicsit a tudományos oldalról közelítjük meg, azt mutatjuk be, hogy hogyan lehet a mikroműanyagokat elemezni, vizsgálni.
Mik azok a mikroműanyagok és miért veszélyesek?
A hivatalos meghatározás szerint az 5 mm-nél kisebb átmérőjű polimer részecskéket mikroműanyag (MP) részecskéknek nevezzük, mikroplasztik néven is találkozhatunk velük a szaknyelvben. A mikroműanyagok eredetüktől függően primer és másodlagos részecskékre oszthatók tovább.Hol találkozhatsz velük? Sajnos egyre több helyen: a folyómedrekben, a sarkvidéki jégben, a természetes műtrágyákban, sőt a talaj, de még az ivóvíz is jelentős mennyiségű MPP-t mutat. Az elmúlt évtizedekben a mikroműanyagok még az emberi táplálékláncba is bekerültek. Ezért nem hiába foglalkoznak vele annyit olyan sokan. A mikroműanyag részecskék mindenütt való jelenléte óriási kihívást jelent környezetünk számára, amire fontos lenne minél hamarabb minél jobb megoldást találni.
Honnan származnak a mikroműanyagok?
Ahogyan már fentebb is írtuk, a mikroműanyag részecskéket primer és másodlagos részecskékre oszthatjuk. Az elsődleges MP-részecskék (MPP-k) azok, amelyeket kifejezetten ipari felhasználásra állítottak elő, például kozmetikai termékek hámlasztó részecskéiként. A másodlagos MPP-k a makroszkopikus műanyag részek fizikai, biológiai és kémiai lebomlása során keletkeznek, és a környezetbe kerülő mikrorészecskék fő forrásai. Főleg a nem megfelelően ártalmatlanított műanyaghulladék lebomlása, a gumiabroncsok kopása és a szintetikus textíliák mosása következtében keletkeznek ezek a mikroműanyagok.
Hogyan hatnak ránk a mikroműanyagok?
A tengeri élőlényeket fenyegető mikroműanyag okozta veszélyről egyre több szó esik manapság, azonban teljes pontossággal jelenleg nem lehet felmérni a veszélyt. Ez azért jelent különösen nagy problémát, mert a tengeri élőlények és halak általi felvétel az emberi tápláléklánc mikroműanyagok általi szennyeződéséhez vezet. Mivel az MPP-k problémás lágyítószereket tartalmazhatnak, és más szerves szennyező anyagokat is adszorbeálhatnak, a hosszú távú hatások meglehetősen kiszámíthatatlanok. Azonban az egyértelmű, hogy a mikroműanyagok okozta veszélyekkel igenis foglalkozni kell.
Hogyan lehet észlelni és elemezni a mikroműanyagokat?
Látható, hogy a mikroműanyagok jelentik nemcsak a jövő, hanem már napjaink egyik legnagyobb problémáját is. Fontos kérdés, hogy hogyan lehet egyáltalán megtalálni a mikroműanyagokat, valamint elemezni azokat. Szerencsére számtalan korszerű műszer áll a rendelkezésünkre ehhez. Fontos azonban tudni, hogy míg a fénymikroszkópia a mikroműanyagok kimutatásának alapvető módszere, ez a megközelítés nem biztosítja az érintett polimerek azonosításához szükséges kémiai információkat. Ez az azonosítás azonban létfontosságú a talált mikroműanyagok hatásának és eredetének vizsgálatához. Éppen ezért a mikroműanyag-szakértők a µ-FT-IR képalkotás és a gépi tanulási kiértékelési eszközök kombinációja felé fordulnak. Ennek eredményeként lehetséges a részecskék teljes jellemzése, kiküszöbölhető az emberi hiba, és megbízható, reprodukálható eredmények születnek. Az FT-IR mindkettőben szerepel, az új ISO 24187 és ISO 4484-2 szabványban.
Mi a legjobb módszer a mikroműanyagok elemzésére?
A mikroműanyag elemzés tipikus munkafolyamatát az alábbi ábra segítségével szemléltetjük.
Az ábrán jól láthatóak a mikroműanyagok elemzésének alapvető lépései. A mintákat először származásuk szerint kell előkészíteni, majd megfelelő szűrőkkel, például alumínium-oxiddal szűrni, majd FT-IR képalkotással megmérni, végül gépi tanulással kiértékelni.
A mikroműanyagok kémiai elemzése általában folyékony mintával kezdődik, amelyet származásától függően eltérően készítettek elő. Ezt a mintát IR-transzparens hordozóra szűrjük, és teljes egészében FT-IR képalkotással megmérjük, hogy a szűrőn lévő összes részecskét rögzítsük. A kémiai képet ezután automatikusan elemzi egy robusztus gépi tanulási algoritmus. Az FT-IR mikroszkópia a legelterjedtebb módszer a mikroműanyag-kutatásban. A munkafolyamat rendkívül egyszerű, az eredmények nagy pontosságot és mindenekelőtt megbízhatóságot biztosítanak. Különösen a fókuszsík detektorokkal történő FT-IR képalkotás, hiszen ez a legkorszerűbb megoldás. Ha többet szeretne megtudni FT-IR műszereinkről, tekintse meg FT-IR mikroszkópjainkat.
Miért érdemes FT-IR képalkotást használni a mikroműanyagok elemzéséhez?
Az FT-IR képalkotás erősségei a mikroműanyagok elemzéséhez
Az infravörös (IR) sugárzás kölcsönhatásba lép a mikroműanyag részecskékkel, jellegzetes infravörös elnyelési mintákat hozva létre. Ezeket a mintákat azután a részecskék azonosítására használják. Ha szeretné megismerni az FT-IR alapjait, kattintson ide.
Az FT-IR messze legnagyobb előnye a kivételes megbízhatóság és az egyszerű alkalmazás. Bármilyen műanyag részecske (sötét színű, töltött, fluoreszkáló, …) elemezhető minimális felhasználói erőfeszítéssel, így remekül alkalmazható a mikroműanyag vizsgálatához is.
A valódi képalkotó detektorok felszabadítják az FT-IR potenciálját
De, ha az FT-IR-t egy Focal Plane Array (FPA) detektorral kombinálja, a dolgok nagyon érdekesek lesznek. Az eredmény egy nagyon hatékony képalkotó eszköz, amely képes leegyszerűsíteni a mikroműanyagok elemzését a rutin szintre. Ez egy teljesen automatizált megközelítés, amely elviseli a szűrőn lévő sok szennyeződést (például üledékből), anélkül, hogy negatív hatással lenne a mérési eredményekre. Végső soron az FT-IR képalkotás biztosítja, hogy egyetlen részecske se maradjon észrevétlenül, ami a legnagyobb megbízhatóságot és mérési sebességet biztosítja.
A mikroműanyagok titka a hardver és a szoftver megfelelő kombinációja
Az analitikai módszer mellett a szoftver elengedhetetlen a mikroműanyagok elemzéséhez. Hagyományosan a mikroműanyagok elemzéséhez spektrális referenciakönyvtárak szükségesek, és statisztikai elemzést kell nyújtani a méretről, számról és azonosságról. De az ilyen könyvtárak kínálatának van határa. Ha nagyon megbízható és robusztus elemzésre van szükség, nagymértékben növelni kell a spektrumok számát a könyvtáron belül, ami jelentősen lelassítja az elemzést. De ahhoz, hogy a mikroműanyag elemzése méretezhető és rutinszerű legyen, az adatelemzésnek gyorsabbá és mindenekelőtt intelligensebbé kell válnia. Hatalmas könyvtárak használata egyszerűen nem praktikus, amikor az idő a lényeg. Éppen ezért a kutatók új, gépi tanulást alkalmazó módszereket fejlesztettek ki, amelyek teljes mértékben kiaknázzák a kémiai képalkotásban rejlő hatalmas lehetőségeket. Itt ahelyett, hogy minden egyes spektrumot külön-külön ellenőriznénk, a teljes FT-IR kép azonnal feldolgozásra kerül. Az intelligens algoritmus a teljes FT-IR képet egyszerre elemzi, ami nagyságrendekkel gyorsabbá és még megbízhatóbbá teszi az elemzést. Annak érdekében, hogy ezt piacra vigye, a Bruker a Purency-vel együttműködve olyan teljes körű mikroműanyag megoldást kínál, amely lefedi a műszerezést és a szoftverelemzést a nagy terhelésű laboratóriumok és kutatók számára.
