Identification of Microplastics in Sea Salts by Raman Microscopy and FT-IR Microscopy

Microplastics (MP) are found in large quantities in the oceans, posing a major threat to the ecosystem. In Korea, MPs have been reported to be detected in sea salts. In order to analyze MPs, information on their composition, size, and shape is required. FT-IR microscopy is used frequently to measure sizes larger than 20 ㎛. Recently, however, Raman microscopy, which can analyze ultrafine plastics below 20 ㎛, has been applied extensively. In this study, 10.0 g samples of commercially available salts were dissolved and filtered through a 45 ㎛ mesh filter with a size of 25.4 mm × 25.4 mm. These filtered samples were then analyzed by both FT-IR microscopy and Raman microscopy. A total of four MPs, including three polyethylene (PE) of size 70-100 ㎛ and a polypropylene (PP) of size 170 ㎛, were detected by FT-IR microscopy, while 10 MPs, including nine PE of size 10-120 ㎛ and one polystyrene (PS) of size 40 ㎛, were detected by Raman microscopy. Approximately, 1,000 MPs/kg was estimated, which was almost two times higher than the previous reported levels (~550-681 particles/kg in sea salts); this is because Raman microscopy can detect much smaller MPs than FT-IR microscopy. A total of 113 particles were found using Raman microscopy: Carbon (35, 31.5 %), minerals (28, 25 %), and glass (16, 14.4 %) were dominant, forming around 70% of the total, but MPs (10, 8.8 %) and cellulose (5, 4.5 %) were also found. Raman microscopy has great potential as an accurate method for measuring MPs, as it can measure smaller size MPs than FT-IR microscopy. It also has a reduced sample preparation time.

라만 및 FT-IR 현미경을 이용한 천일염 중 미세플라스틱 분석

미세플라스틱이 해양에서 대량으로 발견되어 생태계에 큰 위협이 되고 있다. 국내에서도 우리가 실생활에서 직접 섭취하거나 음식에 많이 사용되는 천일염에서 미세플라스틱이 검출되었다는 보고가 있었다. 미세플라스틱을 분석하기 위하여는 성분, 크기, 모양 등에 대한 정보가 필요하며 이를 위하여 20 ㎛ 크기까지는 FT-IR 현미경이 가장 많이 사용되고 있다. 그러나 최근에는 20 ㎛ 이하의 초 미세 플라스틱 분석이 가능한 라만 현미경법이 함께 많이 연구되고 있다. 본 연구에서는 시판 천일염 10.0 g을 녹인 후 25.4 mm × 25.4 mm 크기의 45 ㎛ mesh 필터로 여과한 후 필터 시료를 각각 FT-IR 현미경과 라만 현미경을 사용하여 미세플라스틱을 분석하였다. FT-IR 현미경의 경우 70 ㎛에서 100 ㎛까지의 3개의 폴리에틸렌(PE)와 170 ㎛의 폴리프로필렌(PP)가 검출되었다. 라만현미경에서는 45 ㎛ 필터를 사용하였음에도 불구하고 필터의 일부에 걸쳐서 여과되지 않고 존재하던 10 ㎛, 30 ㎛의 PE를 포함하여 50 ㎛에서 120 ㎛까지 총 9 개의 PE와 1 개의 40 ㎛ 크기의 폴리스티렌(PS) 1 개가 검출되었다. 검출된 PE 중에는 PE와 Al₂O₃가 함께 결합한 70 ㎛ 미세플라스틱과 원형이 아닌 200 ㎛ × 30 ㎛, 150 ㎛ × 20 ㎛의 비정형 PE도 함께 측정되었다. 미세플라스틱 외에도 총 100 개 이상의 입자들이 측정되었으며 이들의 조성을 보면 5 개의 셀룰로오스, 16 개의 유리류, 35 개의 탄소, 28 개의 미네랄등과 확인이 되지 못한 19 개의 입자들이 측정되었다. 따라서 라만현미경은 적외선현미경에 비하여 20 ㎛ 이하의 미세플라스틱도 측정이 가능하기 때문에 시료의 량도 10배이상 적게 사용할 수 있어 시료 전처리 및 크기에 따른 분석오차를 줄일 수 있다.