2025년 6월 6일
핵 자기 공명 분광법을 사용하여 토양의 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트에서 유래한 마이크로 및 나노 플라스틱을 정량화하는 방법이 여기에 설명되어 있습니다. 이 기술은 나노 플라스틱의 정량화로 확장되고 환경 시료를 대량으로 처리하는 데 쉽게 적용할 수 있기 때문에 기존 방법론을 개선합니다.
우리는 생분해성 플라스틱과 토양의 생분해에 대해 더 많이 알 수 있도록 이 방법을 개발했습니다. 생분해성 플라스틱 제품은 토양에 묻힌 후 완전히 분해되도록 설계되었지만, 우리는 토양에 남아 있을 수 있는 작은 플라스틱 조각을 측정할 방법이 필요했습니다. 미세플라스틱 정량화 방법은 지난 몇 년 동안 빠르게 발전해 왔으며 그룹 간에 표준화되지 않았습니다.
미세 플라스틱은 다양한 기술을 사용하여 토양에서 정량화되었습니다. 우리는 NMR 분광법 방법을 개발하는 것이 미세 플라스틱 정량화에 대한 접근을 다양화하는 데 중요하다고 생각합니다. NMR은 이전에 토양에 있는 플라스틱 제품의 PBAT를 정량화하는 데 사용되었습니다.
우리는 이 기술을 환경 과학자 및 기타 사람들이 수많은 토양 샘플에서 PBAT를 병렬로 신속하게 정량화하는 데 사용할 수 있는 도구에 적용하여 대규모 환경 모니터링을 가능하게 하기 위해 이 프로토콜을 만들고 공유했습니다. 당사의 프로토콜은 용매에서 PBAT 폴리머를 회수하는 것입니다. 이 방법은 개별 플라스틱 입자를 분리하는 데 초점을 맞추지 않기 때문에 마이크로 또는 나노 플라스틱의 크기에 제한을 받지 않습니다.
몇 가지 절충안이 있지만 이를 통해 토양의 나노 플라스틱 생분해에 대해 배울 수 있습니다. 이제 토양 속의 마이크로 및 나노 크기의 플라스틱을 정량화할 수 있으므로 나노 플라스틱이 유기물 및 토양 광물과 같은 토양 성분과 어떻게 상호 작용하는지 자세히 알아보고자 합니다. 이러한 상호 작용은 미생물 효소에 의한 생분해로부터 플라스틱을 보호하는 중요한 요소가 될 수 있습니다.
시작하려면 추출 절차 전에 토양을 수집하고 준비하십시오. 흄 후드에서 추출할 각 샘플에 대해 클로로포름과 메탄올의 100밀리리터 90-10부피 혼합물을 준비합니다. 유리 추출 용기에 마른 흙 100g, 클로로포름 메탄올 용액 100ml, 유리 구슬 20개를 추가합니다.
용매 증기가 빠져나가지 않도록 PTFE 안감을 덧댄 뚜껑으로 용기를 단단히 밀봉하십시오. 추출 용기를 셰이커 테이블에 놓고 8시간 동안 분당 200회전으로 흔듭니다. 흔든 후 추출 용기의 흙이 최소 4시간 동안 가라앉도록 합니다.
이제 흄 후드에 있는 추출 용기의 뚜껑을 엽니다. 피펫을 사용하여 액체 추출물을 11마이크로미터 공극 크기의 정성적 종이 필터에 넣고 라벨이 부착된 깨끗한 유리병에 여과액을 수집합니다. 회수된 용매의 부피를 기록합니다.
토양의 추출물이 흄 후드에서 완전히 건조되도록 하면 최대 24시간이 소요될 수 있습니다. 그런 다음 마른 흙을 안전하게 버리십시오. 추출물이 건조되면 샘플 용기의 뚜껑을 닫고 나중에 사용할 수 있도록 서늘하고 어둡고 건조한 곳에 보관하십시오.
시작하려면 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트 또는 PBAT를 함유한 건조 토양 추출물을 얻으십시오. 건조된 추출물이 들어 있는 각 샘플 용기에 내부 보정제 1, 4-Dimethoxybenzene 1mg을 추가합니다. 샘플을 흄 후드에 500마이크로리터의 중수소화 클로로포름에 재현탁합니다.
병의 뚜껑을 닫고 손이나 벤치 탑에 양쪽을 약 10회 정도 가볍게 두드립니다. 그런 다음 깨끗한 피펫 팁을 사용하여 용해된 샘플을 NMR 튜브로 옮깁니다. 또 다른 500마이크로리터의 중수소 클로로포름으로 재현탁 단계를 반복하고 샘플을 당깁니다.
NMR 튜브를 덮고 NMR 스펙트럼을 수집하기 전에 3일 동안 보관하십시오. PBAT 1kg당 63mg으로 급증한 그늘진 양토 토양의 스펙트럼은 5가지 특징적인 PBAT 피크가 모두 명확하게 해결되었음을 보여주었습니다. 검량선은 그늘진 양토, 엘크혼 사질양토 및 로스 오소스 양토에서 첨가 및 측정된 PBAT의 양 사이에 강한 상관관계를 보여주었으며, 그늘진 양토에서 76%PBAT의 가장 높은 추출 효율을 달성한 그늘진 양토는 나노 플라스틱보다 미세 플라스틱에서 더 높았습니다.
전체 스크립트를 보고 수천 개의 과학 동영상에 액세스하세요
이 기사는 토양의 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트에서 마이크로 및 나노 플라스틱을 정량화하기 위한 핵자기 공명 분광법을 사용하는 방법을 설명합니다. 이 기술은 기존의 방법론을 개선하여 나노플라스틱의 정량화를 가능하게 하고 환경 샘플의 대량 처리에 적용 가능합니다.
Quantitative assessment of polybutylene adipate terephthalate (PBAT) micro- and nano-plastics in soil is critical for evaluating the environmental persistence and degradation of biodegradable polymers. This NMR-based workflow enables accurate measurement of PBAT fragments, supporting predictive confidence in environmental fate studies and informing risk-adjusted decisions for sustainable material development. The method addresses a key inflection point in the discovery-to-validation continuum for biodegradable plastics.
This NMR-based quantification method integrates into the environmental assessment pipeline from early discovery through preclinical validation of biodegradable materials.