ไมโครพลาสติก คือพลาสติกที่มีขนาดอนุภาคระหว่าง 1 ไมโครเมตรถึง 5 มิลลิเมตร ที่เกิดจากการย่อยสลายหรือแตกหักของพลาสติกชิ้นใหญ่ หรือเกิดจากความตั้งใจผลิตให้กลายเป็นไมโครพลาสติกเพื่อใช้ในผลิตภัณฑ์บางประเภท เมื่อไมโครพลาสติกถูกปลดปล่อยสู่สิ่งแวดล้อม ทำให้เกิดการปนเปื้อนและสะสมในร่างกายของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก ตลอดจนสามารถส่งต่อในห่วงโซ่อาหารของระบบนิเวศน์นั้นๆ ซึ่งทำให้เกิดผลกระทบต่อสุขภาพและการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตได้
สำหรับมนุษย์ ซึ่งจัดเป็นผู้บริโภคที่อยู่อันดับบนสุดของห่วงโซ่อาหาร จึงมีโอกาสได้รับผลกระทบจากการสะสมปริมาณไมโครพลาสติกในร่างกายได้ จึงมีการรณรงค์ให้ลดการใช้พลาสติกและกำจัดอย่างถูกวิธีเพื่อลดผลกระทบที่อาจจะเกิดขึ้นได้ในอนาคต
ในปัจจุบันยังไม่มีวิธีมาตรฐานที่ใช้ในการวิเคราะห์ไมโคร พลาสติก จึงมีงานวิจัยที่ใช้เทคนิคการวิเคราะห์ได้หลากหลายรูปแบบ เช่น Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) หรือไพโรไลซิส เป็นต้น สำหรับเทคนิค Thermal Desorption, TD เป็นอีกเทคนิคที่กำลังได้รับความสนใจนำมาใช้ในการวิเคราะห์ไมโครพลาสติก เนื่องจากไม่มีข้อจำกัดเรื่องขนาดของอนุภาคเหมือนเทคนิค FTIR และสามารถวิเคราะห์ตัวอย่างที่ผ่านการกรองมาแล้วได้โดยตรง ช่วยลดการสูญเสียตัวอย่างระหว่างขั้นตอนการเตรียมตัวอย่างได้เมื่อเทียบกับเทคนิคไพโรไลซิส
ในบทความนี้จะกล่าวถึงการใช้เทคนิค TD ร่วมกับ GC-MS ในการวิเคราะห์เพื่อหาปริมาณพลาสติก PET ในเครื่องดื่มบรรจุขวด โดยสามารถวิเคราะห์สารอินทรีย์ระเหยง่าย (Volatile Organic Conpounds, VOCs) ที่อยู่ในไมโครพลาสติกหรือสารเติมแต่งในไมโครพลาสติกแต่ละชนิด ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะ ทำให้สามารถวิเคราะห์ไมโครพลาสติกได้ ทั้งการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ(Qualitative) และ เชิงปริมาณ (Quantitative)
เตรียมสารมาตรฐาน
บดพลาสติก PET (Sigma Aldrich) จากนั้นนำไปชั่งบนกระดาษกรองชนิด Quartz Microfiber ขนาด 0.3 มิลลิเมตร แล้วนำไปใส่ในหลอดสำหรับบรรจุตัวอย่างของเครื่อง Thermal Desorption
เตรียมตัวอย่าง
กรองเครื่องดื่มบรรจุขวดด้วยกระดาษกรองชนิด Quartz Microfiber ขนาด 0.3 มิลลิเมตร แล้วล้างด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์, อะซิโตน และน้ำความบริสุทธิ์สูงเพื่อกำจัดสารอินทรีย์อื่นๆ จากนั้นนำกระดาษกรองไปอบที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 30 นาที แล้วจึงนำมาใส่ในหลอดเก็บตัวอย่างของเครื่อง Thermal Desorption
ผลการวิเคราะห์
สำหรับการวิเคราะห์สาร VOCs ที่ถูกปลดปล่อยจากไมโครพลาสติก สามารถนำไปสู่การวิเคราะห์เพื่อระบุเอกลักษณ์เฉพาะของไมโครพลาสติกแต่ละชนิดได้ ซึ่งในบทความสาร VOCs 2 ชนิดที่ถูกปลดปล่อยจากพลาสติก PET มาใช้ในการวิเคราะห์เชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ
ในการวิเคราะห์เชิงปริมาณของพลาสติก PET จะพบสาร 2,4-di-tert-butylphenol (2,4-DTBP) และ Tetrahydrofuran (THF) ซึ่งเป็นสารที่ถูกปลดปล่อยจากพลาสติก PET โดยเฉพาะ จึงนำมาใช้ในการวิเคราะห์เพื่อยืนยันชนิดของ PET ได้และใช้สาร 2,4-DTBP ในการหาปริมาณของ PET ในตัวอย่างได้
กราฟของสาร 2,4-DTBP ที่ได้จากการวิเคราะห์พลาสติก PET ที่มีน้ำหนักช่วง 0.027 ถึง 0.777 มิลลิกรัมให้ค่า R2 = 0.9984 แสดงให้เห็นว่าสาร 2,4-DTBP เป็นสารที่แปรผันตรงกับปริมาณของพลาสติก PET จึงสามารถนำมาใช้ในการวิเคราะห์ปริมาณพลาสติก PET ในตัวอย่างได้
ก่อนการวิเคราะห์ตัวอย่างจริง ไม่มีการทดสอบเติมพลาสติก PET น้ำหนัก 0.480 มิลลิกรัมลงในน้ำความบริสุทธิ์ที่ปราศจากพลาสติก PET ปริมาตร 2 ลิตรแล้วนำไปเตรียมตัวอย่าง เมื่อนำมาวิเคราะห์ด้วยเทคนิค TD-GC/MS เพื่อหาปริมาณของพลาสติก PET พบว่าอ่านค่าได้ 220 ไมโครกรัมต่อลิตรซึ่งหมายถึงมีค่าร้อยละการกลับคืน (% Recovery) อยู่ที่ >90%
สำหรับการใช้เทคนิค Thermal Desorption ในการวิเคราะห์เพื่อหาชนิดและปริมาณของพลาสติกแล้วนั้น ยังสามารถวิเคราะห์เพื่อหาสาร VOCs อื่นๆ ที่อาจปนเปื้อนจากกระบวนการผลิตได้อีกด้วย เช่น ในตัวอย่างน้ำดื่ม A สามารถตรวจพบสาร Dimethyl Ether ที่ใช้เป็นตัวทำละลายในการผลิต พบสาร Acrolein ที่ใช้ในการสังเคราะห์โคพอลิเมอร์ พบสาร Cyclopentane ที่ใช้เป็นสารที่ใช้ในการเป่าในกระบวนการผลิต และพบสาร Bisphenol A, BPA ซึ่งเป็นสารเติมแต่งที่ใช้ในกระบวนการผลิตพลาสติก ซึ่งสาร BPA เป็นสารที่สามารถก่อให้เกิดอันตรายกับมนุษย์ได้โดยออกฤทธิ์ทำลายต่อมไร้ท่อโดยเฉพาะต่อมไทรอยด์และส่งผลต่อระบบสืบพันธุ์อีกด้วย
สรุปผลการวิเคราะห์
สำหรับการวิเคราะห์ไมโครพลาสติก ในตัวอย่างเครื่องดื่มด้วยเทคนิค TD-GC/MS สามารถทำได้ทั้งการวิเคราะห์เชิงคุณภาพและเชิงปริมาณโดยใช้ขนาดสัญญาณของสาร VOCs ที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะของพลาสติกนั้นๆ การเตรียมตัวอย่างมีขั้นตอนเหมือนกันกับการวิเคราะห์ด้วยเทคนิคอื่นๆ แต่เทคนิค TD-GC/MS ไม่ต้องมีการเคลื่อนย้ายตัวอย่างออกจากกระดาษกรองในขั้นตอนสุดท้าย ทำให้ลดการสูญเสียตัวอย่างระหว่างขั้นตอนการเตรียมตัวอย่างลงได้ และการวิเคราะห์ด้วยเทคนิค TD-GC/MS เป็นเทคนิคที่ใช้อุณหภูมิไม่สูงจนเป็นการทำลายตัวอย่าง ทำให้ข้อมูลที่ได้จากการวิเคราะห์ นอกเหนือจากชนิดและปริมาณของพลาสติกที่สนใจแล้ว ยังได้ข้อมูลการวิเคราะห์ของสาร VOCs อื่นๆ ที่ปนเปื้อนอยู่ในตัวอย่างได้อีกด้วย ซึ่งสาร VOCs อื่นๆ เหล่านี้สามารถนำมาบ่งบอกแหล่งที่มาหรือกระบวนการผลิตได้อีกด้วย
สำหรับเทคนิค TD-GC/MS ที่ไม่มีข้อจำกัดเรื่องขนาดของอนุภาคของพลาสติก ทำให้สามารถรองรับงานวิเคราะห์ในระดับนาโนพลาสติกได้ในอนาคตอีกด้วย
อ่านบทความเพิ่มเติม : www.scispec.co.th/app/2022TH/AN22_TDGCMS_Microplastic.pdf
ติดต่อเพื่อขอข้อมูลเพิ่มเติม : https://www.scispec.co.th/contact.html