Brak znormalizowanych standardów analitycznych obecnie uniemożliwia porównywanie danych dotyczących mikrodrobin plastiku w środowisku. Naukowcy z Uniwersytetu w Bayreuth, Instytutu Alfreda Wegenera i Centrum Badań Polarnych i Morskich im. Stwierdzono duże odchylenia, zwłaszcza dla małych cząstek o stosunkowo dużym potencjalnym zagrożeniu. Badanie, którego wyniki opublikowano w czasopiśmie Analytical and Bioanalytical Chemistry, pokazuje, że standaryzacja procedur analitycznych powinna być głównym celem badawczym.
Cząstki plastiku nazywane są mikroplastikami, jeśli są mniejsze niż pięć milimetrów. Na początku badań mikrodrobiny plastiku identyfikowano wyłącznie na podstawie kryteriów czysto wizualnych. Zatem decyzja, czy podejrzana cząstka jest mikroplastikiem, zależy od indywidualnej percepcji badaczy. Może to jednak prowadzić do bardzo błędnych wyników. Teraz jest jasne, że zwłaszcza w przypadku mikrodrobin plastiku tylko identyfikacja za pomocą analizy chemicznej zapewnia solidne dane na temat mikrodrobin plastiku. Spektroskopia w podczerwieni z transformacją mikro Fouriera – w skrócie: mikrospektroskopia FTIR – jest obecnie jedną z najbardziej niezawodnych metod pomiarowych w tej dziedzinie. Aby przesiać cząstki mikroplastiku o wielkości mniejszej niż 0,5 milimetra, próbki należy nałożyć na filtry, a następnie poddać je analizie za pomocą mikrospektroskopii FTIR. Tutaj pełny filtr próbki jest mierzony z dużą precyzją. W ten sposób powstaje „mapa chemiczna” filtra, umożliwiająca jednoznaczną identyfikację mikrodrobin plastiku o wielkości nawet dziesięciu mikrometrów. Jednak pomiar daje do kilku milionów widm FTIR, co uniemożliwia ręczną analizę mikroplastików. Do takiej analizy wymagane są niezawodne zautomatyzowane metody komputerowe.
Aby automatycznie analizować zestawy danych FTIR, w badaniach nad mikroplastikami stosuje się obecnie różne algorytmy oceny. AWI i Uniwersytet w Bayreuth niezależnie opracowały dwa dobrze znane i często używane algorytmy do określania widm mikroplastików FTIR: prosty analizator (Systematic Identification of Microplastics in the Environment) i BPF (Bayreuth Particle Finder). Oba algorytmy mają tę zaletę, że można w pełni zbadać duże dane pomiarowe. Pozwala to uniknąć błędów systematycznych, które pojawiają się, gdy wybiera się tylko części próby, a wyniki analizy ekstrapoluje się na całą próbkę.
W ramach swoich badań porównawczych naukowcy z Uniwersytetu w Bayreuth iz ośrodka AWI Helgoland przebadali dwa zestawy próbek przy użyciu obu algorytmów oceny. Zmierzono ilość i rozmiar cząstek mikroplastiku oraz proporcje różnych polimerów. Jeden zestaw próbek zawierał dziesięć próbek wody z górnego i środkowego Wesser, a drugi zawierał dziesięć próbek wody pochodzącej z dolnego/zewnętrznego Wesser i Jade Bay. „Celowo zdecydowaliśmy się porównać te dwa narzędzia analityczne z zestawami próbek ze środowiska, ponieważ znajdują się tutaj wszystkie istotne dla środowiska typy, kształty i rozmiary polimerów. Ponadto bardzo drobne cząsteczki plastiku są szczególnie powszechne w środowisku, a im mniejsze cząstki, tym większe prawdopodobieństwo. To sprawia, że niezwykle istotna jest ocena najnowszych metod, takich jak mikrospektroskopia FTIR i zautomatyzowana analiza zestawów danych FTIR, które są odpowiednie do badania tych cząstek” – powiedział profesor Christian Lafourche, rzecznik SFB Microplastics na Uniwersytecie w Bayreuth i współautor badania.
W ramach nowego badania naukowcy z Bayreuth i Helgoland porównali wyniki uzyskane równolegle z dwoma narzędziami analitycznymi. Ogólnie wyniki są dość spójne. Ale są też odchylenia: szczególnie w zakresie cząstek mniejszych niż 50 mikrometrów są różne wyniki, bo tu algorytmy też mogą podejmować błędne decyzje w wyniku złej jakości widm FTIR. „Nasze badanie pokazuje, że potrzebne są dalsze badania porównawcze, aby cząsteczki mikroplastiku każdej wielkości można było bezbłędnie identyfikować za pomocą zautomatyzowanych metod. Uzyskane do tej pory wyniki dotyczące zanieczyszczenia środowiska mikroplastikami należy zdecydowanie traktować z pewnym sceptycyzmem, zwłaszcza pod względem mniejszych klas. Co więcej, nasze badanie wykazało, że otrzymaliśmy dobre, solidne dane, kiedy w końcu poddaliśmy krytycznemu przeglądowi dane uzyskane za pomocą narzędzi analitycznych” – mówi współautor dr Martin Lauder z University of Bayreuth. „Jednak przy wszystkich obecnie stosowanych technikach i metodach ostatecznie nie jest jasne, jak dobrze wyniki uzyskane w procesie odzwierciedlają rzeczywiste ładunki mikroplastików w środowisku. Nawet jeśli zastosujemy nowoczesne, zaawansowane technologicznie metody badawcze, pytanie, ile i jakie cząstki, które mikroplastiki faktycznie zanieczyszczają środowisko, nie da się jednoznacznie odpowiedzieć. Szczególnie w przypadku bardzo małych cząstek jesteśmy wciąż na początku, co sprawia, że wysiłek badawczy jest jeszcze ważniejszy” – podkreśla prof. Christiana Lafourche’a.
„Analityk. Nieuleczalny nerd z bekonu. Przedsiębiorca. Oddany pisarz. Wielokrotnie nagradzany alkoholowy ninja. Subtelnie czarujący czytelnik.”
