Analysis of Toxic Chemical Substances Adsorbed on Microplastics

Význam tématu

Analýza adsorpce toxických látek na mikroplasty je klíčová pro pochopení transportu a akumulace kontaminantů v životním prostředí. Mikroplasty fungují jako nosiče perzistentních organických polutantů, které se mohou uvolnit do vodního prostředí a vstoupit do potravních řetězců. Kvantitativní vyhodnocení interakcí mezi mikroplasty a látkami jako polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH) či per- a polyfluoroalkylové látky (PFAS) přispívá k posouzení ekologického a zdravotního rizika.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo stanovit, jak velké množství PAH a PFAS se adsorbuje na běžné mikroplastové vzorky (polypropylen PP, polystyren PS a polyethylen PE). Autoři navrhli systematickou zkoušku s přídavkem definovaných koncentrací látek do ultračisté vody a následnou extrakci adsorbovaných sloučenin pro kvantitativní analýzu.

Použitá instrumentace

• GCMS-TQ8040 trojité kvadrupólové GC-MS/MS
• LCMS-8060 trojité kvadrupólové LC-MS/MS s kapalinovou chromatografií Nexera X2
• Stereoskopický mikroskop STZ-171-TP s digitálním fotoaparátem Moticam 1080

Použitá metodika

Vzorky mikroplastů o velikosti pod 5 mm (PP, PS, PE) byly ponořeny do 300 mL ultračisté vody obsahující 100 ng PAH nebo 8 ng PFAS. Po 24 h mírného míchání proběhlo oddělení plastů, jejich vysušení a extrakce ultrazvukem: hexan pro PAH, methanol pro PFAS. Extrakty byly následně analyzovány GC-MS/MS (PAH) a LC-MS/MS (PFAS) v módu MRM pro vysokou selektivitu a přesnost kvantifikace.

Hlavní výsledky a diskuse

• Všechny sledované PAH se významně adsorbovaly na mikroplastech, s nejvyššími hodnotami u PP a PE.
• U PFAS byla pozorována různorodá adsorpce v závislosti na konkrétní sloučenině.
• Korelace mezi hydrofobicitou (log Kow pro PAH, log D pro PFAS) a přenosovou účinností na mikroplasty potvrdila, že větší hydrofobita podporuje silnější interakci.
• Adsorpční chování se ukázalo jako závislé nejen na materiálu plastu, ale i na struktuře a ionizaci adsorbátu.

Přínosy a praktické využití metody

Vyvinutá metoda umožňuje citlivou a selektivní kvantifikaci adsorpce organických polutantů na mikroplasty. Výsledky mohou být využity laboratorně při monitoringu kontaminace vodních ekosystémů, při hodnocení účinnosti sanací nebo při stanovení environmentálních rizik spojených s mikroplasty.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření výzkumu na další skupiny polutantů a na nanočástice plastů
• Implementace in situ vzorkovacích systémů pro reálné podmínky v řekách a mořích
• Integrace hmotnostní spektrometrie s obrazovacími a povrchově citlivými technikami pro detailní popis mechanizmů interakce
• Využití výsledků pro modelování transportu a fate polutantů v životním prostředí

Závěr

Studie ukázala, že adsorpce toxických organických látek na mikroplasty závisí na materiálu plastu a hydrofobicitě adsorbátu. Optimalizovaná metoda GC-MS/MS a LC-MS/MS poskytuje spolehlivá data potřebná pro environmentální hodnocení a podporuje další vývoj analytických postupů pro studium interakcí mikroplastů s kontaminanty.

Reference

1. Yasojima M, Mizuka H, Mine T, Takemori H, Takeuchi S, Yasui Y. Adsorption Characteristics of Chemical Substances on Microplastics. Proceedings of the 22nd Symposium of the Japan Society on Water Environment; 2019.
2. Yasojima M, Mizuka H, Mine T, Takemori H. Existence of Unknown Chemical Substances Adsorbed on Microplastics Immersed in Rivers and Adsorption Characteristics of Chemical Substances on Microplastics. Proceedings of the 56th Environmental Engineering Research Forum; 2019.