Исследование химика Маделин Клоф (Madeline E. Clough) и её коллег из Университета Мичигана показало: в лабораторные пробы микропластика могли попадать частицы с перчаток. Главный виновник — не столько сам полимер, сколько стеараты, используемые при производстве перчаток, которые спектроскопические приборы принимают за пластик.
Измерить неизмеримое
История началась, когда аспирантка Маделин Клоф анализировала городской воздух Мичигана и получила концентрации микропластика, в 1000 раз превышавшие данные в литературе. Повторные измерения показали ту же картину, и тогда учёные стали искать источник ошибки.
В типичной методике воздух прокачивают через фильтр, переносят осадок на подложку, рассматривают в микроскопе и идентифицируют состав частиц спектроскопическими методами: инфракрасной (ИК) спектроскопией с преобразованием Фурье или рамановской спектроскопией. По числу частиц на площади подложки затем экстраполируют объёмную концентрацию в воздухе или воде.
Но такие оценки далёки от идеала. В объектив спектрометра попадает лишь около 1–2% площади подложки, остальное реконструируется статистически, что добавляет погрешность. Границы микропластика тоже условны: верхняя — 5 мм, нижняя зависит от чувствительности прибора; частицы порядка 5 мкм и мельче могут не фиксироваться, а несколько мелких — сливаться в один сигнал. В 2016 году немецкие химики показали, что ИК-спектроскопия систематически недооценивает количество микропластика примерно на 35% по сравнению с рамановской, а в 2023 году датские исследователи продемонстрировали, что чувствительность обоих методов сильно зависит от размера частиц — в некоторых пробах результаты могли отличаться в 300 раз и более.
К тому же концентрация микропластика в пробах меняется в зависимости от образца: при анализе организмов результат может зависеть от рациона, в водоёмах — от глубины, в атмосфере — от погоды как в момент замера, так и за несколько дней до него: сильный ветер поднимает больше частиц, затяжные дожди — «прижимают» их к земле.
Руки на стол
Чтобы исключить возможные артефакты, Клоф и руководительница группы Энн Джей Макнил (Anne J. McNeil) меняли по одному параметру эксперимента и остановились на лабораторных перчатках. Оказалось, основной источник ложных сигналов — стеараты, добавляемые при производстве перчаток. ИК и рамановские спектрометры начина́ли воспринимать эти вещества как микропластик, чаще всего — как полиэтилен.
Стеараты — это эфиры и соли стеариновой кислоты с общей формулой C17H35COOR. Их длинный углеводородный «хвост» C17H35 по сигналу связей C–H напоминает фрагменты молекул полиэтилена и полипропилена, поэтому спектры перекликаются. Стеараты обычно наносят на заготовки перед окунанием в расплавленный полимер, чтобы готовые перчатки легче снимались; изначально они находятся главным образом на внутренней поверхности, но при надевании часть мигрирует и на внешнюю сторону, контактирующую с образцами.
Команда сравнила семь видов перчаток от разных производителей: три нитрильных, три латексных и один тип так называемых clean room gloves — особо чистых перчаток, используемых при работе с микроэлектроникой и дополнительно отмываемых от стеаратов. Перчатки терли об алюминиевые подложки с усилием 30 Ньютонов, затем анализировали под микроскопом, с помощью ИК и рамановского спектрометра.
Микроскоп показал множество частиц по форме и размеру сопоставимых с обычными микропластиковыми образцами. При сравнении спектров с библиотеками прибор безошибочно определял эти частицы как стеараты, но при поиске по базе микропластика многие стеараты выдавались за пластик. Авторы объясняют это качеством спектров и работой алгоритмов: из-за малого размера частиц и загрязнений сигнал/шум низок, и порог совпадения часто ставят около 70% — этого достаточно, чтобы стеарат «состряпал» ложный положительный результат.
В среднем использование стандартных перчаток добавляло примерно 2000 ложных сигналов на квадратный миллиметр для обоих методов (для ИК чуть больше). Особо чистые перчатки давали менее 100 сигналов, хотя в отдельных случаях число ложных сигналов достигало 7000. При прочих равных результаты при применении разных перчаток могли различаться почти в 100 раз. Один бренд латексных перчаток выделял существенно меньше стеаратных частиц — почти столько же, сколько clean room gloves; производитель подтверждает использование стеаратов и не заявляет о специальных очистках.
Ранее, в 2020 году, группа немецких учёных уже обращала внимание на стеаратное загрязнение, но их работу тогда не обсуждали широко: акцент делался на передаче частиц через «мокрый» контакт. Клоф и соавторы показывают, что достаточно и сухого контакта, чтобы стеараты попали в пробу.
Во власти неопределённости
Чтобы повысить точность идентификации, команда из Мичигана предложила применять метод анализа спектров, который они называют конформным прогнозированием. Вместо немедленного «правильного ответа» этот подход оценивает неопределённость совпадения спектров и помогает лучше различать стеараты и микропластик при их совместном присутствии. Минус — процедура занимает существенно больше времени и часть частиц остаётся в категории «неопределённых».
Авторы отмечают, что инфракрасная спектроскопия справляется с задачей лучше, чем рамановская: в ИК-спектрах заметна карбоксильная группа, характерная для стеаратов. Но ИК по-прежнему хуже фиксирует самые мелкие частицы, так что выбор метода остаётся компромиссом.
В итоге учёные предлагают по возможности работать с микропластиком без перчаток или использовать особо чистые перчатки; сама Маделин Клоф намерена так поступать при следующем анализе воздуха в Мичигане. Работа команды не отменяет существование микропластика — во всех пробах, даже тех, где перчатки не влияли явно, пластик обнаруживали. Новая статья лишь добавила ещё один источник неопределённости к уже известным: выбор метода (ИК или раман), размер частиц, погодные условия и теперь — перчатки.
Источник: N+1 — nplus1.ru
Перчаткогейт: как лабораторные перчатки завышают концентрацию микропластика и что с этим делать • Опубликовано на FiNE NEWS
Свежие комментарии