آنالیز میکروپلاستیک‌های آب با طیف سنج رامان

آنالیز میکروپلاستیک‌های آب با طیف سنج رامان

فیلم مالچ (MMF) ابزاری است که کشاورزان در زمین‌های زراعی برای بهبود رشد محصولات از آن استفاده می‌کنند. با اینکه این پوشش‌های پلاستیکی فواید زیادی برای کشاورزان دارد ولی از معایب آن‌ها نمی‌توان چشم‌پوشی کرد. این فیلم‌های مالچ منبع نیمی از میکروپلاستیک‌های موجود در آب دریاها هستند و علاوه بر این که منابع آبی را آلود می‌کند، در نهایت می‌تواند وارد بدن انسان شده و موجب بیماری شود. به وسیله دستگاه رامان می‌توان این میکروذرات را قبل از ورود به منابع آبی شناسایی کرد. در این مقاله همراه شما هستیم تا در مورد این میکروپلاستیک‌ها و چگونگی آنالیز آن‌ها صحبت کنیم.
آنالیز میکروپلاستیک‌های آب با طیف سنج رامان

فهرست مطالب

مقدمه

احتمالا شما هم زمانی که از کنار مزارع عبور می‌کنید متوجه پوشش‌های پلاستیکی روی محصولات کشاورزی شده‌اید. تولیدکنندگان محصولات زراعی معمولا از این فیلم‌های مالچ پلاستیکی برای از بین بردن علف‌های هرز، حفظ آب و جلوگیری از آلودگی ناشی از عوامل جوی استفاده می‌کنند.
با وجود مزایایی که این فیلم‌های مالچ دارند اما بازیافت آن‌ها دشوار است و خطر میکروپلاستیک‌های حاصل از فیلم مالچ (MMF) وجود دارد که می‌تواند محیط وسیع‌تری را آلوده کند. در تصویر زیر نمونه‌ای از یک فیلم مالچ را مشاهده می‌کنید.

فیلم مالچ کشاورزی
شکل۱: فیلم مالچ کشاورزی

احتمالا شما هم زمانی که از کنار مزارع عبور می‌کنید متوجه پوشش‌های پلاستیکی روی محصولات کشاورزی شده‌اید. تولیدکنندگان محصولات زراعی معمولا از این فیلم‌های مالچ پلاستیکی برای از بین بردن علف‌های هرز، حفظ آب و جلوگیری از آلودگی ناشی از عوامل جوی استفاده می‌کنند.
با وجود مزایایی که این فیلم‌های مالچ دارند اما بازیافت آنها دشوار است و خطر میکروپلاستیک‌های حاصل از فیلم مالچ (MMF) وجود دارد که می‌تواند محیط وسیع‌تری را آلوده کند. در تصویر زیر نمونه‌ای از یک فیلم مالچ را مشاهده می‌کنید.

طیف سنجی رامان در تشخیص میکروپلاستیک‌

تعدادی از محققان از طیف‌ سنجی رامان برای تعیین بخشی از میکروپلاستیک‌هایی که از لایه‌های مالچ کشاورزی به دست می‌آید، استفاده کردند. آن‌ها با استفاده از طیف سنج رامان رسوب و خاک جمع‌آوری شده از مکان‌های مختلف در اطراف چهار رودخانه را آنالیز کردند.
محققان در این آزمایش ابتدا نمونه‌ها را با هیدروژن پراکسید ترکیب کردند تا بتوانند میکروپلاستیک ها را استخراج کنند. محلول به دست آمده با پتاسیم فرمات ترکیب شده تا رسوب تشکیل شود. در این حالت شما به راحتی می‌توانید مایع رویی حاصل را فیلتر کنید. رسوب به جا مانده قابل آنالیز است.
فیلم‌های مالچ معمولا از یک ماتریس پلی اتیلن هسته‌ای و مواد افزودنی تشکیل شده‌اند. محققان طیف رامان پلی اتیلن، فیلم مالچ استاندارد و نمونه‌های مشکوک MMF را جمع آوری کردند. آن‌ها از ترکیبی از تحریک مرئی (۵۳۲ نانومتر) و UV (325 نانومتر) استفاده کردند و میکروپلاستیک‌هایی با قطر ۱ میکرومتر تا ۵۰۰۰ میکرومتر را آنالیز کردند.

مطالعه مقاله  مشخصه یابی مولکول ها به کمک روش SERS
طیف رامان UV-Vis از یک نمونه مشکوک معمولی MMF، فیلم مالچ استاندارد و پلی اتیلن.
شکل ۲: طیف رامان UV-Vis از یک نمونه مشکوک معمولی MMF، فیلم مالچ استاندارد و پلی اتیلن.

طیف هر سه نوع نمونه دارای پیک هایی در (cm) ۱۱۳۰،۱۲۹۶،۱۴۴۰و از (cm) ۲۹۰۰-۲۸۰۰ بود. این نتایج تایید کرد که MMF های مشکوک از فیلم مالچ منشا گرفته شده‌اند. محققان هم‌چنین به دنبال شباهت‌هایی در ترکیب سطحی نمونه‌های MMF و فیلم مالچ بودند. آن‌ها توانستند گروه‌های شیمیایی را از پیک های طیف رامان شناسایی کنند.

جدول ۱: ترکیب سطح نمونه‌های MMF مشکوک از چهار مدخل رودخانه و نمونه استاندارد فیلم مالچ

بر طبق این نتایج همه نمونه‌های مشکوک MMF مشابه فیلم مالچ استاندارد بود.
همان‌طوری که در نتایج آزمایش مشاهده کردید، طیف سنجی رامان یک متد دقیق و سریع برای این کار است. اگر مایلید در مورد کاربردهای وسیع این تکنیک بیشتر بدانید حتما به آکادمی طیف سنجی رامان سر بزنید.

فراوانی میکروپلاستیک

محققان فراوانی میکروپلاستیک‌ها (از جمله MMFs) را در مزارع و ورودی‌ها با طیف سنجی رامان ارزیابی کردند. آن‌ها دریافتند که در محل‌هایی که مزارع وجود دارد، محتوای MMF بین ۱۲۴۰ تا ۲۸۶۰ مورد در هر کیلوگرم خاک متغیر است که حدود نیمی از کل میکروپلاستیک‌ها را تشکیل می‌دهد. در ورودی‌ها، فراوانی MMF ها از ۳۸ تا ۸۲ مورد در هر کیلوگرم رسوب متغیر بود که حدود ۱۰ درصد از کل محتوای میکروپلاستیک را شامل می‌شود.

نمودار فراوانی میکروپلاستیک‌ها در مناطق مختلف
شکل ۳: نمودار فراوانی میکروپلاستیک‌ها در مناطق مختلف

معرفی دستگاه رامان و رامان پرتابل

دستگاه رامان شرکت تکسان در دو نوع رومیزی و پرتابل به شما ارائه می‌شود. رامان پرتابل این امکان را به شما می‌دهد تا آنالیز خاک را در مزارع انجام دهید و در مدت زمان کوتاه به نتیجه مورد نظر برسید. برای کسب اطلاعات مربوط به حوزه کاری خود و مشاوره با تکسان در ارتباط باشید.

دستگاه طیف سنج رامان و رامان پرتابل
شکل ۴: دستگاه طیف سنج رامان و رامان پرتابل

در این مطالعه محققان نشان دادند که طیف‌سنجی رامان یک تکنیک ارزشمند برای تحقیقات میکروپلاستیک است. آنها از این تکنیک برای شناسایی فراوانی MMF در کل محتوای میکروپلاستیک در خاک زمین کشاورزی و رسوبات رودخانه استفاده کردند و کشف کردند که MMF ها عامل نادیده گرفته شده در آلودگی میکروپلاستیک هستند.

مطالعه مقاله  طیف سنجی رامان ارتقا یافته سطحی (SERS)

جمع بندی

در این مقاله همراه شما بودیم تا یکی دیگر از عوامل اصلی آلودگی محیط زیست یعنی میکروپلاستیک‌ها را مورد بررسی قرار دهیم. فیلم‌های مالچ مورد استفاده در زمین‌های کشاورزی تشکیل دهنده نیمی از میکروپلاستیک‌های موجود در منابع آبی هستند. این میکروپلاستیک‌ها در نهایت به بدن انسان راه پیدا کرده و باعث ایجاد بیماری می‌شوند. پس لازم است این میکرو ذرات را شناسایی و آنالیز کنیم. در این مطلب توضیح دادیم که چگونه به وسیله طیف سنج رامان می‌توان میکروپلاستیک‌ها را شناسایی کرد.

منابع

۱-https://zaya.io/utvlh
۲-https://zaya.io/xdapi

مطالب مرتبط
0
افکار شما را دوست دارم، لطفا نظر دهیدx
()
x