Zur Identifizierung von Rayon/Viscose als einem Hauptbestandteil von Mikroplastik in der marinen Umwelt: Unterscheidung zwischen natürlichen und menschengemachten cellulosischen Fasern mittels Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie

Diese Arbeit wurde durch die berichtete Identifizierung von menschengemachten cellulosischen Fasern (Rayon/Viskose) in der marinen Umwelt als einem Hauptbestandteil des Plastikmülls mittels Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FT-IR) und Bibliothekssuche angestoßen. Um die Plausibilität solcher Ergebnisse zu bewerten, wurden sowohl natürliche als auch menschengemachte Fasern mittels FT-IR-Spektroskopie untersucht. Die durch Transmission-Mikroskopie, attenuierte Totalreflexion (ATR) Mikroskopie und ATR-Spektroskopie gewonnenen Spektren wurden verglichen. Es wurde eine Bibliothekssuche verwendet, und die Ergebnisse zeigen signifikante Unterschiede in der Identifikationsrate, abhängig von der Methode zur Spektrenerfassung. Eine sorgfältige Auswahl der Suchparameter und die Wahl der Spektrenerfassungsmethode erwiesen sich als wesentlich für die Optimierung der Ergebnisse der Bibliothekssuche. Bei Verwendung von Transmissionsspektren von Fasern und ATR-Bibliotheken war es nicht möglich, zwischen menschengemachten und natürlichen Fasern zu unterscheiden. Eine erfolgreiche Unterscheidung zwischen natürlichen und menschengemachten cellulosischen Fasern wurde für FT-IR-Spektren erreicht, die durch ATR-Mikroskopie und ATR-Spektroskopie gewonnen wurden, sowie durch die Anwendung von ATR-Bibliotheken. Alternativ wurden chemometrische Methoden wie unüberwachte hierarchische Clusteranalyse, Hauptkomponentenanalyse und partielle Kleinste-Quadrate-Diskriminanzanalyse eingesetzt, um die Identifizierung basierend auf den intrinsischen Beziehungen der Probenspektren zu erleichtern. Eine erfolgreiche Diskriminierung des Fasertyps konnte erreicht werden. Unterschiede in den ATR-Spektren je nach dem internen Reflexionselement (Ge im Vergleich zu Diamant) wurden wie erwartet beobachtet; jedoch beeinträchtigten diese nicht die korrekte Klassifikation durch chemometrische Analyse. Darüber hinaus wurden auch die Auswirkungen unterschiedlicher Feuchtigkeitslevels auf die IR-Spektren natürlicher und menschengemachter Fasern untersucht. Es wurde festgestellt, dass Trocknung und Wiederbefeuchtung zu Intensitätsänderungen der Absorptionsbanden des Kohlenhydrat-Rückgrats führen, die Identifizierung des Fasertyps durch Bibliothekssuche oder Clusteranalyse jedoch nicht beeinträchtigt wird.