マイクロプラスチックの分析

 

大きさ数µm~数mm程度の微細なプラスチックをマイクロプラスチックと呼びます。近年,このマイクロプラスチックが沿岸及び海洋の生態系に悪影響を与え,ひいては人間の健康にも潜在的に影響を及ぼす可能性がある海洋環境問題として,世界的な課題となっています。
マイクロプラスチックには,工業用研磨剤やスクラブ剤などに使用されるプラスチックビーズといった一次マイクロプラスチックと,プラスチック製品が太陽の紫外線による劣化や物理的な磨耗で砕けて小さくなった二次マイクロプラスチックに分類されます。
マイクロプラスチックは,その成分分析だけでなく,原料に含まれている添加剤,自然界から吸着した疎水性有機化合物などの生物影響など,多くの研究課題がありますが,その分析計測法は未だ開発途上にあるのが実状です。将来の地球環境を保護するには早期の対処が必要であり,問題の究明,改善策の検討に各種分析装置による測定手法が検討されています。

分析手法

マイクロプラスチック(MPs)の種類を判断する定性分析と個数・比率などを求める定量分析,またマイクロプラスチックの表面に付着している化学物質の分析に使用できる装置をご紹介します。

 
  分析対象
 
マイクロプラスチック(MPs)
付着物
定性分析
FTIR

FTIR
(フーリエ変換赤外分光
光度計)

100μm以上のMPsの
種類の特定

FTIR Imaging

FTIR Imaging
(赤外顕微鏡)
100μm以下のMPsの
種類の特定

Py-GCMS

Py-GCMS
(熱分解 GCMS)

有機化合物の分析

EDX

EDX
(蛍光X線分析装置)

構成元素の分析

定量分析
DSC

DSC
(示差走査熱量計)

プラスチック成分比率

iSpect DIA-10

iSpect DIA-10
MPs画像、個数濃度

関連アプリケーション 

FTIRでの測定例

FTIRを用いて,浜辺で収集した漁網とリサイクル工場から入手した漁網を分析した例をご紹介します。

赤外スペクトルから漁網の素材にはポリエチレンやポリプロピレン,ポリアミドが多く使用されていることがわかりました。これらの素材は軽量であり,海中に浮遊して浜辺にたどり着きやすく,海洋ごみとして収集されやすいと考えられます。

 

定性結果:ポリエチレン,ポリプロピレン

定性結果:ポリエチレン,ポリプロピレン

図1:浜辺で収集した漁網の赤外スペクトル

図1:浜辺で収集した漁網の赤外スペクトル

定性結果:ポリエチレン,ポリプロピレン,ポリアミド

定性結果:ポリエチレン,ポリプロピレン,ポリアミド

図2:リサイクル工場から入手した漁網の赤外スペクトル

図2:リサイクル工場から入手した漁網の赤外スペクトル

 
赤外分光光度計(FTIR)

赤外分光光度計(FTIR)

マイクロプラスチックなどの海洋ごみの分析には,検体数が多いケースもあり,簡便で迅速な測定が求められます。FTIRは,有機物と一部の無機物の定性が可能であるため,迅速に主成分を判断できます。

詳細をみる

赤外顕微鏡での測定例

赤外顕微鏡を用いて,二次マイクロプラスチックをマッピング分析した例をご紹介します。

海洋,河川中の二次マイクロプラスチックを模した試料を作製し測定しました。
まず,水中に分散させたマイクロプラスチックをポリテトラポリエチレン(PTFE)製のろ紙に吸引ろ過して捕集し,マッピング分析しました。測定結果を図3に示します。また,図3の(a)~(c)のエリアで代表的な赤外スペクトルを図4に示します。このマイクロプラスチックは,ポリエチレン(PE),ポリプロピレン(PP),ポリエチレンテレフタレート(PET)と判別されました。

 

 赤外顕微鏡(AIM)

赤外顕微鏡(AIM)

 
 
 

赤外顕微鏡により,ろ紙に捕集したマイクロプラスチックの定性,マッピング分析が可能です。微小な試料も感度良く測定でき,標準搭載の豊富なライブラリを併用することで,迅速に成分分析ができます。

詳細をみる

その他の測定装置

熱分解GCMSシステム(Py-GCMS)

熱分解GCMSシステム(Py-GCMS)

高分子材料や不溶性材料などの試料を,手間のかかる前処理無しに,装置に直接導入して分析します。マイクロプラスチックに応用すれば、付着した有機化合物などを分析できます。

詳細をみる

 

示差走査熱量計(DSC)

蛍光X線分析装置(EDX)

X線を試料に直接照射して,そこから発生する2次元X線(蛍光X線)のエネルギーと強度を測定します。これにより試料の構成元素(定性)と濃度(定量)が非破壊で測定できます。化学的前処理が不要で,多元素同時測定であるため迅速分析が可能です。固体,粉体,液体等のあらゆる試料形態の元素の種類を,簡単に短時間で特定することができます。

詳細をみる

示差走査熱量計(DSC)

 

示差走査熱量計(DSC)

一定の熱を与えながら基準物質と試料の温度差を計り,吸熱反応や発熱反応を測定し,高分子材料や金属などの物性評価に使用できます。マイクロプラスチックを測定すると,種類の特定や成分比率を求めることができます。

詳細をみる

示差走査熱量計(DSC)

 

ダイナミック粒子画像解析システム

液体試料に含まれる粒子の画像を撮影し,粒子のサイズ解析,形状解析および個数濃度測定等を行える粒子画像解析システムです。マイクロプラスチックを含む液体試料を測定すると,撮影画像から粒子として検出され,その粒子個数や粒子径分布の情報を短時間に得ることができます。

詳細をみる

関連アプリケーション

Top of This Page