ANALÝZA MIKROPLASTŮ
ženy. Pro zjištění kvantity zkonzumovaných mikroplastů ve sledovaných zástupcích makrozoobentosu je nutné použit peroxid vodíku a různé enzymy. Nejvíce osvědčený je enzym proteáza, ale v praxi se využívají i další, např. chitináza, lipáza, celuláza a další. U některých zástupců je nutné do procesu zařadit i hustotní separaci s chloridem zinečnatým. Praktická ukázka analýzy a vyhodnocení reálného vzorku Stanovení mikroplastů probíhá na technologii FTIR-FPA – mikroskopu LUMOS II od společnosti Bruker (instalovaný systém s uzavřeným vzorko- vacím prostorem viz obr. 3). Měřicí rozsah je nastaven na 4 000–1 250 cm –1 , 1 scan a rozlišení 8 cm –1 . Před samostatným měřením vzorku je nutné změřit background (čistý filtr bez přítomnosti částic). Měření probíhá v programu zvaném OPUS a vyhodnocení zajišťuje software Purency. Obr. 3: FTIR-FPA mikroskop LUMOS II s uzavřeným vzorkovacím pro- storem instalovaný na VUV
pro zachycení sledovaných částic a nízkou cenu. Po izolaci MP na filtru dojde k automatizovanému proměření pomocí ovládacího softwaru OPUS, který uživatele provede v rychlosti celou analýzou (od pořízení optického snímku, změření pozadí až po definování a proměření oblasti zájmu). Následné vyhodnocení je po snadném exportu dat provedeno v dedikovaném SW MP Finder od Purency. Tento software obsahuje dedikovanou databázi 21 nejčastějších polymerů a také vyhodnocovací algoritmus založený na strojovém učení. Díky tomuto algoritmu dokáže software v krátkém čase (jednotky až nižší desítky minut) vyhodnotit velké spektrální mapy čítající miliony spekter a uživateli vygenerovat přehlednou statistiku částic – chemismus vztažený na velikost. Součástí vyhodnocení jsou i údaje o spolehlivosti stanovení pro každou částici. Jak izolovat mikroplasty z různých matric? Jak již bylo řečeno, mikroplasty se vyskytují v mnoha složkách život- ního prostředí, včetně organismů, nevyjímaje lidské tělo. Pracoviště Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka, v.v.i., (VÚV) v Brně se aktuálně zabývá stanovením mikroplastů ve vzorcích odpad- ních, povrchových a pitných vod, sedimentů, půd, vzduchu a v nepo- slední řadě ve vzorcích makrozoobentosu. Ke každému typu matrice se musí přistupovat individuálně s velkou mírou pečlivosti a preciznosti. Ačkoliv se objevují trendy směřující ke standardizaci postupů (norma ISO 24187:2023 EU – Principy pro analýzu mikroplastů), v současné době zatím stále neexistuje žádný schválený postup předúpravy vzorků. Předcházejícím krokem před samotnou analýzou je odběr vzorku a jeho předúprava do vhodné izolované formy, ve které jsou eliminovány ostatní složky, které by mohly být nežádoucí z hlediska zkreslení výsledku. V případě vzorků vody je primárním krokem odstranit organické znečištění. Tento proces se nejčastěji provádí pomocí roztoku peroxidu vodíku (H 2 O 2 ), kdy je společně se vzorkem zahříván na specifickou teplotu, zpravidla okolo 40 až 50 °C. Při této teplotě je temperován v řádu několika hodin až několika dnů. Pokud je ve vzorku zastoupeno značné množství organické hmoty, k její eliminaci se využívá Fentonovo činidlo, směs heptahydrátu síranu železnatého a peroxidu vodíku. Při této aplikaci je nutné dbát zvýšené opatrnosti, zmíněná směs je vysoce reaktivní a exotermní, proto je zapotřebí vzorek chladit ledem, aby nedošlo k degradaci nebo změně struktury polymerů. Dalším krokem je odstranění anorganické složky, např. oxidu křemičitého. Tento krok je volitelný a využívá se pouze v případě, že je anorganická složka zastoupena natolik výrazně, že ovlivňuje měření. K tomuto kroku se využívá hustotní separace, nejčastěji chlorid zinečnatý. Na základě hus- toty anorganické částice sedimentují ke dnu, zatímco polymery vzlínají k hladině. Tímto způsobem se separované mikroplasty kvantitativně odeberou k analýze [5]. Další sledovanou matricí jsou půdy a sedimenty. Po úspěšném odběru je potřeba vzorky usušit do stabilní hmotnosti. K tomu mohou sloužit sušárny a teplota nejčastěji do 40 °C. Další možnou alternativou je lyofilizace, neboli sušení mrazem, kde je nespornou výhodou narušení struktury agregátů půdy, což usnadní lepší odloučení polymerů od samotné matrice. Ovšem nevýhodou může být nízká pracovní teplota pod bodem skelného přechodu, čímž může dojít ke zvýšené křehkosti po- lymerů. Usušený vzorek je zapotřebí prosít a precizně zhomogenizovat. Tímto způsobem upravený vzorek se nejdříve eliminuje od anorganické složky pomocí již řečené hustotní separace a následně je nutné odstra- nit organickou část. Jako nejvhodnější oxidační činidlo pro odstranění organické hmoty je považován Fenton a peroxid vodíku [5, 6]. Neméně důležitou složkou životního prostředí je vzduch, který se zdá být nejméně probádaný z hlediska přítomnosti mikroplastů. Vzorky jsou nejčastěji odebírány na filtry ze skleněných vláken. Zakoncentrované nečistoty na filtrech je nutné převést do vodného prostředí, k tomu nám může pomoci ultrazvuk. Pro eliminaci organického a anorganického znečištění se nejčastěji aplikuje peroxid vodíku a chlorid zinečnatý [7]. Poslední zkoumanou skupinou jsou organismy ze společenství mak- rozoobentosu. Tito bezobratlí živočichové jsou vhodným indikátorem znečištění povrchových toků. Organismy jsou odebírány v tocích pomocí ruční bentosové sítě. Zachycené organismy jsou očištěny od zbytku substrátu, klasifikovány do jednotlivých skupin, změřeny, usušeny a zvá-
Vzorek odpadní vody z čistírny, zbavený organické i anorganické složky, byl za pomoci sestavy vakuové pumpy, odsávací baňky a zmenšeného typu nálevky (dosažení menšího filtračního koláče) převeden na alu- minový filtr. Pro ukázku je na obr. 4 změřený celý filtr, jehož samotná analýza trvala cca 2 hodiny. Výsledkem tedy je, kolik mikroplastů se z čistírny dostává do recipientu a dalších složek životního prostředí. Objem vzorku byl 4 litry a bylo v něm identifikováno 3 255 částic růz- ných druhů polymerů. Pokud by se dané množství přepočítalo na objem 1 000 litrů, počet mikroplastů by překročil hodnotu 813 000. Na obr. 4 a 5 jsou vyobrazené detekované částice polymerů v program Purency. Obr. 4: Vizuální snímek detekovaných částic u vzorku odebraného na odtoku z čistírny – Program OPUS
Obr. 5: Detekované částice u vzorku odebraného na odtoku z čistírny – Program Purency
25
CHEMAGAZÍN • 3 / XXXIV (2024)
Made with FlippingBook - Share PDF online