I ricercatori hanno sviluppato un nuovo metodo basato sulla luce per identificare le particelle di plastica in grandi volumi d'acqua. Il nuovo sistema potrebbe aiutare gli scienziati a capire meglio come le particelle minuscole vengono distribuite in profondità nell'oceano.

"L'approccio che dimostriamo apre la strada a lungo termine, analisi su scala globale del particolato marino e delle microplastiche utilizzando grandi reti di piattaforme di osservazione, come galleggianti o alianti, ", ha affermato Tomoko Takahashi, membro del team di ricerca e autore principale, dell'Agenzia giapponese per la scienza e la tecnologia della terra e del mare. "Tali reti possono consentire di monitorare nel tempo ad alta risoluzione i cambiamenti nella distribuzione e nell'abbondanza di particelle di acque profonde. Queste informazioni possono fornire nuove informazioni su come le microplastiche particolate marine vengono distribuite nelle profondità marine".

Nella rivista della Optical Society (OSA) Applied Optics, i ricercatori riferiscono come hanno combinato l'imaging olografico ad alta risoluzione con le informazioni chimiche disponibili dalla spettroscopia Raman per creare un'immagine in loco, o in loco, metodo di rilevamento che un giorno potrebbe essere utilizzato per rilevare, identificare e misurare la distribuzione delle particelle trovate nell'oceano senza alcuna preparazione o manipolazione del campione.

"Finora, è stato possibile misurare solo la distribuzione di massa delle particelle in situ, " ha detto Takahashi. "Per comprendere la distribuzione di tipi specifici di particelle, dobbiamo essere in grado di risolverne la forma e la composizione con una sensibilità sufficiente per rilevare solo poche particelle in un litro di acqua di mare".

Combinazione di immagini e informazioni spettrali

Oggi, studiare le particelle nell'oceano richiede in genere la raccolta di particelle che si sono accumulate in un filtro o in una trappola e quindi portarle in un laboratorio per l'analisi. Questo è costoso perché richiede l'invio di navi e sofisticati veicoli sottomarini in aree remote dell'oceano, spesso più volte in un periodo di mesi o anni. Anche allora, l'approccio rivela solo ciò che sta accadendo in alcune località discrete in un determinato periodo di tempo.

Per realizzare un monitoraggio continuo, i ricercatori hanno sviluppato una configurazione di laboratorio compatta in cui un singolo raggio laser è stato inviato attraverso un canale di acqua di mare lungo diverse decine di centimetri. Quando una particella passa attraverso il canale, interagisce con la luce e genera un pattern di interferenza ottica che può essere utilizzato per determinare la forma della particella ad alta risoluzione. Una piccola parte della luce interagisce anche con la particella a livello molecolare, modificando la lunghezza d'onda della luce e lasciando un'impronta digitale spettrale che può essere utilizzata per rilevare la composizione della particella.

I ricercatori hanno utilizzato la loro configurazione per il riconoscimento e l'identificazione chimica di due tipi di particelle di plastica. Ciò ha dimostrato la capacità del sistema di identificare morfologicamente e chimicamente le particelle di plastica in un grande volume d'acqua consumando poca energia.

Verso osservazioni a lungo termine

"Essere in grado di combinare questi metodi in un compatto, la configurazione a bassa energia è importante per le future applicazioni di questo metodo di rilevamento che utilizza una lunga durata, piattaforme robotiche mobili nell'oceano, " ha detto Takahashi. "La nostra tecnica può essere utilizzata anche per osservare particelle organiche, come plancton e minerali inorganici, che può aiutare a fornire importanti informazioni sui cicli dei nutrienti e di altri prodotti chimici nell'oceano".

Per avvicinarsi al loro obiettivo a lungo termine di un sistema per l'osservazione continua dell'oceano, i ricercatori stanno lavorando per aumentare la sensibilità dello strumento e automatizzare completamente l'acquisizione e l'analisi dei dati. Poiché le larghezze di banda di comunicazione per le località remote in mare sono troppo basse per trasmettere immagini e spettri grezzi, sarà importante determinare in modo affidabile il tipo di particella nel punto di osservazione in modo che solo i risultati elaborati debbano essere trasmessi a terra.