Razvoj metode za ekstrakcijo, kvantifikacijo in identifikacijo mikroplastike iz tal : magistrsko delo

Leban, Pia (author), Bavcon Kralj, Mojca (mentor), Griessler Bulc, Tjaša (comentor), Trebše, Polonca (reviewer)

Uvod: Plastika kot vseprisoten material je v okolju izpostavljena vremenskim vplivom, kjer se drobi v manjše delce (< 5 mm), ki jim pravimo mikroplastika. Kmetijska dejavnost (uporaba plastičnih folij, uporaba komposta in odpadnega blata kot gnojila) predstavlja glavni vir vnosa mikroplastike v okolje in talne površine. Mikroplastika v okolju predstavlja onesnaževalo, ki prinaša številna tveganja tudi za zdravje človeka. Za oceno stanja talnega okolja onesnaženosti z mikroplastiko so ključne dobro razvite analitične metode. Namen: Namen magistrske naloge je razvoj metode za ekstrakcijo, kvantifikacijo in identifikacijo mikroplastike iz vzorcev tal. Želeli smo razviti metodo za različne plastične polimere z različno gostoto in za vzorce tal z različno stopnjo organske snovi. Osredotočili smo se na pet najpogostejših polimerov: polietilen, polipropilen, polistiren, polivinil klorid in polietilen tereftalat, ki se pojavljajo v prsti in kompostu ter posledično na kmetijskih površinah. Metode dela: Razvoj metode ekstrakcije je potekal s primerjavo oljne ekstrakcije in metode ločevanja na osnovi gostote. Metodi smo optimizirali za vzorce komposta, ki vsebuje veliko organske snovi. V postopku metode identifikacije mikroplastike s plinsko kromatografijo z masno spektrometrijo smo optimizirali postopek taljenja delcev mikroplastike. Na koncu smo preizkusili uporabljen postopek razvite metode na petih najpogostejših polimerih in vzorcih prsti in komposta. Rezultati: Povprečni izkoristek oljne ekstrakcije je bil 97,8 %, povprečni izkoristek metode ločevanja na osnovi gostote pa 97,5 %. Za ekstrakcijo mikroplastike iz vzorcev komposta smo morali dodati korak oksidacije pred in po ekstrakciji. Povprečni izkoristek razvite metode za ekstrakcijo v preizkusu metode je znašal 97,8 % ± 3,3 %. Za identifikacijo mikroplastike smo morali pri postopku taljenja polimer polietilen tereftalat ločiti od preostalih polimerov. Z metodo identifikacije mikroplastike smo lahko potrdili vseh pet najpogostejših polimerov. Razprava in zaključek: Izkoristki obeh metod so med seboj primerljivi, vendar je metoda ločevanja na osnovi gostote bolj uporabna, hitrejša in lažje izvedljiva za analizo vzorcev komposta. Pri metodi za identifikacijo mikroplastike smo dokazali novo karakteristično spojino za identifikacijo polimera polietilen tereftalat. Metoda za identifikacijo nam omogoča tudi možnost delne kvantifikacije mikroplastike. Nadaljnja optimizacija metode ekstrakcije, kvantifikacije in identifikacije bo v prihodnje omogočila oceno stanja onesnaženosti talnega okolja z mikroplastiko.

• Language: Slovenian
• Keywords: magistrska dela, sanitarno inženirstvo, oljna ekstrakcija, ločevanje na osnovi gostote, plinska kromatografija z masno spektrometrijo, mikroplastika, aluvialna prst, kompost
• Work type: Master's thesis/paper
• Typology: 2.09 - Master's Thesis
• Organization: ZF - Faculty of Health Sciences
• Place of publishing: Ljubljana
• Publisher: [P. Leban]
• Year: 2021
• Number of pages: 67 str.
• PID: 20.500.12556/RUL-129494
• UDC: 614
• COBISS.SI-ID: 75000579
• Publication date in RUL: 02.09.2021

LEBAN, Pia, 2021, Razvoj metode za ekstrakcijo, kvantifikacijo in identifikacijo mikroplastike iz tal : magistrsko delo [online]. Master’s thesis. Ljubljana  : P. Leban. [Accessed 25 March 2025]. Retrieved from: https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?lang=eng&id=129494

Secondary language

• Language: English
• Title: Development of a method for extraction, quantification and identification of microplastics from soil : master thesis

Abstract

Introduction: Plastics as an ubiquitous material are exposed to weathering in the environment, where they break down into smaller particles (< 5 mm) called microplastics. Agricultural activity (usage of plastic foils, usage of compost and waste sludge as fertilizer) is the main source of microplastics in the terrestrial environment. Microplastics is a pollutant that poses a great risk to human health. Well-developed analytical methods are crucial for assessment of the microplastic contamination in the terrestrial environment. Purpose: The purpose of the master's thesis was development of a method for extraction, quantification and identification of microplastics from soil. We wanted to develop a method for different density plastic polymers and for soil samples with different levels of organic matter. We focused on the five most common polymers polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride and polyethylene terephthalate, which occur in soil and compost and consequently on agricultural land. Methods: The development of the extraction method was done by comparing the oil extraction and the density separation method. The methods were optimized for compost samples. In the method of identification of microplastics by gas chromatography–mass spectrometry, we optimized the process of melting microplastics. At the end we tested the method on the five most common polymers and soil and compost samples. Results: The average efficiency of oil extraction was 97.8 % and for density separation method 97.5 %. To extract microplastics from the compost samples, an oxidation step before and after extraction was added. The average efficiency of the developed extraction method was 97.8 % ± 3.3 %. To identify the polyethylene terephthalate, it had to be separated from the remaining polymers during the melting process. All five most common polymers were confirmed with the identification method. Discussion and conclusion: The efficiencies of these methods are comparable, but density separation method is faster and easier to perform for the compost samples. A new characteristic compound for the identification of polyethylene terephthalate has been evident in the identification method. The identification method also showed the possibility of quantification of microplastics. Further optimization of these methods will enable the assessment of microplastics pollution in the environment.

• Keywords: master's theses, sanitary engineering, oil extraction, density separation method, gas chromatography–mass spectrometry, microplastics, alluvial soil, compost