Na tropie mikroplastiku. Spektroskopia

W ramach projektu FanpLESStic-sea uczestniczymy w badaniach różnych elementów środowiska na zawartość cząstek tworzyw sztucznych. W jaki sposób sprawdzić ich obecność i rodzaj w pobranej próbce?

FanpLESStic-sea to międzynarodowy projekt badawczy obejmujący działania, których celem jest zmniejszenie ilości mikroplastiku odprowadzanego do wód Morza Bałtyckiego oraz eliminowanie jego potencjalnych źródeł. Zrzesza organizacje partnerskie ze Szwecji, Finlandii, Norwegii, Danii, Polski, Łotwy, Litwy i Rosji. Polskę reprezentujemy w nim razem z inną miejską spółką – Gdańskie Wody. Liderem projektu, dofinansowanego z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego (program Interreg BSR), jest Szwedzki Ośrodek Badawczy Wody.

Jednym z naszych zadań jest pobór próbek w celu określenia zawartości mikroplastiku w wodzie pitnej i w ściekach oraz weryfikacja stopnia jego usuwania w wyniku procesu uzdatniania wody pitnej i oczyszczania ścieków.

Próbki są pobierane z różnych miejsc związanych z działalnością człowieka za pomocą urządzenia UFO (Universal Filtering Object). Jak przebiega proces? Zobaczcie na krótkim filmie, dokumentującym pobór na terenie powierzchniowego ujęcia wody Straszyn pod koniec października 2019:

Próbki wysyłamy do Danii – bada je laboratorium Uniwersytetu w Aalborg. Analiza przeprowadzana jest za pomocą spektroskopii osłabionego całkowitego odbicia w podczerwieni z wykorzystaniem komputerowych obliczeń numerycznych – transformacji Fouriera (FT-IR ATR Fourier Transform Infrared Spectroscopy Attenuated Total Reflectance).

JAK TO DZIAŁA?

• Techniki spektroskopowe opierają się na oddziaływaniu promieniowania o określonej długości fali na dany materiał (w tym wypadku fal z zakresu podczerwieni). Pod wpływem promieniowania związki chemiczne emitują widmo, które jest rejestrowane przez urządzenie i prezentowane w formie wykresu. Na tej podstawie uzyskujemy informację, z jakim konkretnie związkiem (substancją) mamy do czynienia..
• Spektroskopia w podczerwieni umożliwia identyfikację substancji, a także występujących w niej zanieczyszczeń. Dzięki urządzeniom FT-IR możliwa jest analiza złożonych mieszanin bez ich uprzedniego rozdzielania. Z uwagi na to, że takie spektrometry rejestrują pochłanianie promieniowania przez określone wiązania międzyatomowe w cząsteczkach, na wykresie pojawiają się piki (maksima) odpowiadające określonym związkom chemicznym (znane z ich analizy w stanie czystym), co pozwala na ich identyfikację nawet jeśli są zanieczyszczone bądź kiedy występują w mieszaninie z innymi substancjami.

PRZYKŁAD

1. Próbka – zbiór cząstek mikroplastiku pobranych w środowisku (np. z zanieczyszczeń znajdujących się na plaży)

2. Każda z cząstek jest analizowana odrębnie w urządzeniu. Pomiar trwa ok. minutę.

3. Analiza wyników opiera się na obserwacji wygenerowanych przez urządzenie wykresów. Poniżej wykres, w którym najwyższy pik odpowiada długości fali widma polietylenu. Co oznacza, że wybrana do analizy cząstka pochodziła z plastikowego przedmiotu oznakowanego kodem recyklingowym 2 lub 4 (np. plastikowa torebka, która pod wpływem rozkładu, zniszczenia mechanicznego lub/i oddziaływania wysokiej temperatury uległa rozdrobnieniu do mikroplastiku).

Analiza z wykorzystaniem FT-IR ATR pozwala w szybki i precyzyjny sposób określić rodzaj tworzywa, z którym mamy do czynienia, a to z kolei – umożliwia interpretację wyników pod kątem potencjalnego źródła (rodzaju produktu) pochodzenia danego mikroplastiku, a co za tym idzie – poznać drogę jego rozprzestrzeniania się w środowisku.

Mniej mikroplastiku w Bałtyku? O projekcie FanpLESStic-sea