미세 플라스틱 측정

 우리 환경에서 발견되는 미세플라스틱 분석은 인체 건강에 미치는 잠재적 영향을 파악하기 위해 우선순위가 되었습니다. 대부분의 특성 분석 기술은 미세 플라스틱 샘플의 특성으로 인해 많은 어려움에 직면해 있습니다. 이 문서에서는 미세 플라스틱에 대한 더 많은 연구의 필요성과 라만 현미경이 미세 플라스틱 분석과 물질의 화학 성분을 식별하는 데 어떤 고유한 이점을 제공하는지 간략하게 설명합니다.

The Plastic Problem

플라스틱 오염이 수로에 미치는 부정적인 영향에 대한 인식은 지난 몇 년 동안 급속도로 커졌습니다. 비닐봉지에 걸린 거북이나 낚싯줄에 엉킨 바닷새의 이미지가 매일 바다에 버려지는 수많은 플라스틱 쓰레기를 상징하는 이른바 플라스틱 수돗물을 끄자는 외침과 함께 널리 퍼지고 있습니다.

Figure 1: Plastic pollution washed up on a beach.

이런 경우 우리는 문제를 분명히 알 수 있습니다. 우리는 강을 따라 떠내려가거나 해변에 떠밀려온 플라스틱을 주워 책임감 있게 처리할 수 있습니다. 하지만 눈에 보이는 것 이상의 문제가 있습니다. 플라스틱은 바다에 떠다니면서 햇빛에 노출되고 파도에 마모되며 바람에 의해 마모됩니다. 이로 인해 큰 플라스틱 조각이 작은 조각으로 부서집니다. 시간이 지나면 조각이 너무 작아져서 육안으로 볼 수 없게 됩니다. 이를 미세 플라스틱이라고 합니다.

Figure 2: The Lifecycle of Microplastics and how they can end up being consumed by humans.

미세 플라스틱이 물에 들어가면 해양 생물은 이를 먹이로 착각하고 물고기를 먹으면 체내에 축적됩니다. 인간이 해산물을 섭취하면 미세 플라스틱도 섭취하게 됩니다. 미세 플라스틱은 식수, 토양, 남극의 얼음, 심지어 공기 중에 떠다니는 것에서도 발견되고 있습니다.1 미세 플라스틱이 인간에게 미치는 위험의 전체 범위는 알려지지 않았습니다. 이는 부분적으로는 미세 플라스틱 분석과 관련된 어려움 때문입니다.

Limitations of Other Techniques

해양 미세플라스틱 샘플을 식별하는 데 있어 일반적인 미세플라스틱 분석 방법에는 많은 어려움이 있습니다. 여기에는 물과 같은 배경 간섭과 매우 작은 샘플 크기가 포함됩니다. 최근 라만 분광법은 해양 미세플라스틱의 화학 성분을 파악하는 데 핵심적인 기술로 밝혀졌습니다. 라만 분광기와 공초점 현미경을 결합하면 작은 입자를 시각화할 수 있어 물질과 인체에 대한 잠재적인 유해한 영향을 더 명확하게 파악할 수 있습니다.

Microplastic Analysis using Raman Spectroscopy

공간 해상도가 높은 미세 플라스틱 분석용 라만 현미경은 가장 작은 입자 크기까지 검사할 수 있습니다. 사람의 장은 150µm보다 작은 입자만 흡수할 수 있기 때문에 플라스틱이 인체에 미치는 영향을 연구할 때 이 크기의 샘플을 조사할 수 있는 것은 매우 중요합니다. 라만 분광법은 직경 1µm의 작은 샘플을 분석하는 데 사용할 수 있으며, 최근 연구에서는 더 작은 나노플라스틱을 측정할 수 있는 가능성을 연구하고 있습니다.2

물 간섭은 푸리에 투과 적외선 분광법(FTIR)과 같은 많은 분석 기술에서 흔히 발생하는 또 다른 문제입니다. 그러나 물 분자의 신호는 라만 스펙트럼에서 매우 약하기 때문에 젖은 샘플을 더 정확하게 분석할 수 있습니다. 배경 형광은 종종 시료 판독을 방해하여 중요한 특성 피크를 가리고 플라스틱을 식별하기 어렵게 만들 수 있습니다. 그러나 Edinburgh Instruments의 RM5는 최대 3개의 레이저를 선택할 수 있는 공초점 라만 현미경을 제공하여 간섭을 줄이고 스펙트럼의 품질을 향상시킵니다.

Figure 3: Key steps taken during Microplastic Analysis using the RM5 Raman Microscope.

라만 현미경은 미세 플라스틱 분석에 필수적인 방법임이 입증되고 있습니다. 작은 샘플을 조사하고 배경 간섭을 피하기 위해 여러 레이저 파장을 활용할 수 있는 이 기술은 미세 플라스틱이 환경에 미치는 영향과 잠재적으로 인간의 건강에 미칠 수 있는 영향에 대한 이해를 높이는 데 매우 유용합니다.

Figure 4: RM5 Raman Microscope

References

1. X. Lim, Microplastics are everywhere – but are they harmful?, Nature, 593 2021
2. C. Fang, Z. Sobhania, X. Zhangc, C.T. Gibsonde, Y. Tangd, R. Naiduab, Identification and visualisation of microplastics/ nanoplastics by Raman imaging (ii): Smaller than the diffraction limit of laser?, Water Research, 183 2020, 116046

 Microplastic Analysis with Edinburgh Instruments

Edinburgh Instruments offers Raman Microscopes that can help with microplastic analysis by identifying the chemical composition of microplastics, and therefore study the impact on human health. If you are interested in learning more about our instruments, please contact our sales team who will be happy to help you.