(Mandy Sartain, 2018 [5])
1.3 Các phương pháp xác định vi nhựa
Rất khó để xác định các vi nhựa qua kích thước khác nhau, hình dạng và đáng tin cậy từ môi trường khi sử dụng một phương pháp phân tích duy nhất. Do đó, sự kết hợp của nhiều hơn hai kỹ thuật phân tích đã được sử dụng rộng rãi. Nói chung, phân tích vi nhựa bao gồm hai bước: vật lý mô tả đặc tính của hạt nhựa (ví dụ kính hiển vi thông qua phương pháp nhuộm huỳnh quang), tiếp theo là mô tả đặc tính hóa học (thông qua quang phổ) [16].
1.3.1 Phương pháp kính hiển vi
Kính hiển vi là một phương tiện được sử dụng rộng rãi để xác định cho vi nhựa có kích thước rơi vào phạm vi hàng trăm micrômet. Hình ảnh phóng đại của kính hiển vi cung cấp bề mặt chi tiết kết cấu và thông tin cấu trúc của các hạt. Tuy nhiên các hạt có kích thước micrômet (<100 μm) không có màu sắc hoặc không có hình dạng điển hình rất khó để mô tả một cách chính xác [16].
1.3.2 Phương pháp quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)
Quang phổ FTIR ánh sáng hồng ngoại đi qua tinh thể vào mẫu nơi mẫu hấp thụ năng lượng, ánh sáng được phản xạ trở lại tinh thể để tạo ra một quang phổ cung cấp thông
11
tin cụ thể liên kết của các hạt polyme dựa trên liên kết carbon, các thành phần liên kết khác nhau tạo ra quang phổ duy nhất phân biệt nhựa với hữu cơ khác và các hạt vô cơ. Phổ FTIR có thể tiết lộ thành phần polyme cũng như thành phần tỷ lệ của các liên kết oxy hóa (ví dụ, nhóm cacbonyl) trong phổ IR cũng cung cấp trạng thái phong hóa của vi nhựa. Tuy nhiên, phương pháp này thì rất đắt tiền và trường hợp mẫu bị phong hóa có thể cản trở việc nhận dạng [16], [17].
1.3.3 Phương pháp quang phổ Raman
Quang phổ Raman cũng đã được sử dụng để xác định vi nhựa. Chùm tia laze sẽ đi qua hạt nhựa dẫn đến các tần số khác nhau của ánh sáng tán xạ ngược tùy thuộc vào cấu trúc phân tử và các nguyên tử hiện diện tạo ra một quang phổ duy nhất đặc trưng cho mỗi hạt nhựa. Phân tích Raman không chỉ xác định vi nhựa mà còn cung cấp các cấu hình của polyme thành phần của mỗi mẫu tương tự như FTIR. Tuy nhiên, quang phổ Raman nhạy cảm với phụ gia và sắc tố hóa chất trong vi nhựa, gây trở ngại cho xác định các loại polyme [16].
1.3.4 Phương pháp nhiệt
Kỹ thuật phân tích nhiệt, đo lường các thay đổi trong các tính chất vật lý và hóa học của polyme phụ thuộc vào độ ổn định nhiệt của polyme. Phương pháp yêu cầu tài liệu tham khảo để xác định các loại polyme vì mỗi sản phẩm nhựa có các đặc tính khác nhau. Phân tích nhiệt cung cấp một phương pháp thay thế quang phổ để xác định tính chất hóa học của một số polyme. Tuy nhiên, phân tích nhiệt là một phương pháp phá hủy và ngăn cản các phương pháp phân tích bổ sung tiếp theo của vi nhựa [16].
Bảng 1.1 Ưu điểm và hạn chế của các phương pháp mô tả đặc tính hóa học của vi nhựa
Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm
Quang phổ FTIR
- Không có khả năng dương tính giả
- Giảm dữ liệu âm tính giả
- Đắt tiền
12 - Phân tích không phá hủy - Phát hiện nhựa có kích thước nhỏ hơn 10 µm
- Bản đồ tự động
Quang phổ Raman
- Không có khả năng dương tính giả
- Giảm dữ liệu âm tính giả - Phân tích không phá hủy - Phát hiện nhựa có kích thước nhỏ hơn 1 µm
- Phân tích không tiếp xúc
- Đắt tiền
- Tốn nhiều thời gian
- Quang phổ bị nhiễu bởi phụ gia và các sắc tố hóa chất của vi nhựa
Phân tích nhiệt
- Phân tích đồng thời polyme và hóa chất phụ gia
- Phân tích phá hủy - Dữ liệu phúc tạp
Kính hiển vi
- Đơn giản, nhanh chóng và dễ dàng
- Khả năng dương tính giả cao - Khả năng cao bị thiếu các hạt nhựa nhỏ và hạt nhựa trong suốt
- Không có dữ liệu thành phần polyme
Bảng 1.1 cho thấy so với phương pháp kính hiển vi, Raman, phân tích nhiệt thì quang phổ FT-IR có tính hiệu quả của chi phí, độ tin cậy và dễ sử dụng, không phá hủy các nhóm chức năng của các loại nhựa khác nhau . Đây là lý do mà FTIR được sử dụng phổ biến hiện nay để phát hiện vi nhựa trong các mẫu môi trường.
13
1.3.5 Phương pháp nhuộm Nile red
Thuốc nhuộm Nile Red lần đầu tiên được sử dụng đánh giá hàm lượng lipid của tế bào động vật và vi sinh vật, chẳng hạn như tế bào động vật có vú, vi khuẩn, nấm men và vi tảo. Sau đó, phương pháp đã được điều chỉnh và thay đổi cho mục đích phân tích vi nhựa do nhựa cũng có tính kỵ nước như lipid [18], [19].
Đây là phương pháp đơn giản và nhanh chóng để xác định và định lượng các hạt polyme của các mẫu trong phòng thí nghiệm bằng việc sử dụng thuốc nhuộm huỳnh quang Nile Red (9-diethylamino-5H-benzo [α] phenoxazine-5-one) cách hòa tan vào các dung môi: metanol, etha-nol, etyl axetat, axetonitril, diclometan, toluen, n -Hexan và xyclohexan. Tuy nhiên, thực tế cho thấy giải pháp làm việc của NR trong n -hexan được pha loãng 10 lần từ dung dịch gốc aceton là đủ hiệu quả để nhuộm các polyme tổng hợp khác nhau và không làm hỏng tính chất vật lý của giấy lọc [2].