Новые подходы к выделению и концентрированию микропластика из природных вод в двухфазных жидкостных системах

Микропластиком считают нерастворимые в воде частицы твердых полимеров размером <5 мм. Загрязнение окружающей среды микропластиком носит планетарные масштабы. Микропластик широко распространен в окружающей среде (в океанах, реках, донных отложениях, почвах). Растущие концентрации и высокая химическая устойчивость микропластика в окружающей среде вкупе с высокой биодоступностью и экотоксикологическим потенциалом обусловливают серьезную обеспокоенность ученых. Оценка загрязнения окружающей среды микропластиком и сопутствующих экологических рисков невозможна без разработки эффективных аналитических подходов к определению его содержаний в природных образцах. Важнейшую роль при этом играют методы разделения частиц, позволяющие селективно выделять микропластик из сложных природных образцов. Используемые методы извлечения микропластика из природных образцов можно разделить на три группы: методы разделения частиц по размеру, плотности, а также методы, основанные на химическом разложении. Для сложных природных образцов необходимо использование комплекса всех трех групп методов, поскольку по отдельности данные методы не эффективны. Также, применение данного комплекса методов предусматривает использование агрессивных реагентов, наносящих вред окружающей среде. Кроме того, данный комплекс методов невозможно реализовать в проточном режиме для достижения высокой степени концентрирования микропластика. Несмотря на распространенность микропластика, его содержание в природных образцах невелико, поэтому для обеспечения представительности исследуемой пробы требуются её большие объемы. Перспективным является способ извлечения микропластика, основанный на олеофильности микропластика. Извлечение микропластика возможно в двухфазных жидкостных системах типа «вода-масло», в которых микропластик за счет своей олеофильности может селективно переходить из водной фазы в масляную. Данный способ извлечения микропластика экологически безопасен поскольку не предусматривает использование агрессивных реагентов. Настоящий проект направлен на разработку нового экстракционного способа выделения и концентрирования микропластика из природных вод с использованием вращающихся спиральных колонок (ВСК) в варианте метода жидкостной хроматографии со свободной неподвижной фазой (ЖХСНФ), позволяющего удерживать определенный объем органической фазы в ВСК при непрерывном прокачивании через нее анализируемой водной фазы в необходимом объеме. Таким образом, в ВСК можно обеспечить не только экстракционное выделение микропластика, но и необходимую степень его концентрирования в органической фазе. Впервые планируется использование метода ЖХСНФ для выделения микропластика из природных вод. Будут выбраны состав и условия удерживания органической фазы (прежде всего, масел растительного происхождения) в ВСК для обеспечения возможности экстракционного выделения микропластика, содержащегося в природных водах. В качестве образцов микропластика будут использованы микрочастицы наиболее распространенных в окружающей среде пластиков. Планируется изучить влияние химического состава и размера микропластика на эффективность его извлечения из вод различной солености. Также планируется изучение ассоциирования токсичных элементов с микропластиком в природных водах. Разработанный способ планируется использовать для определения содержания, размера, морфологии и химического состава микропластика в реальных природных водах. Для определения химического состава микропластика планируется использование методов Фурье-ИК и рамановской спектроскопии, ГХ-МС (после пиролитического разложения) и МС-ИСП. Использование современных методов разделения и анализа являются надежной основой для получения предполагаемых результатов. Высокая квалификация научного коллектива, а также весомый научный задел в области развития методов разделения являются залогом получения научных результатов качественно нового уровня, востребованных в аналитической химии и экологии.