Method Article

بروتوكول للجزيئات البلاستيك الصغيرة أخذ العينات على سطح البحر وتحليل عينة

DOI:

10.3791/55161

⸱

December 16th, 2016

 ,  ,  ,  ,  , 
1Sector for Marine Waters, Institute for water of the Republic of Slovenia, 2Laboratory for Polymer Chemistry and Technology, National Institute for Chemistry Slovenia

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يصف بروتوكول أدناه منهجية: جزيئات البلاستيك أخذ العينات على سطح البحر، والفصل بين تحديد microplastic والكيميائي للجزيئات. هذا البروتوكول هو تمشيا مع توصيات لرصد جزيئات البلاستيك الصغيرة التي نشرتها الفرعي التقني MSFD على القمامة البحرية.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعد تلوث البلاستيك الدقيق في البيئة البحرية موضوعا علميا حظي باهتمام متزايد على مدار العقد الماضي. تتناول غالبية المنشورات العلمية تلوث البلاستيك الدقيق لسطح البحر. يصف البروتوكول أدناه منهجية أخذ العينات وإعداد العينات والفصل والتحديد الكيميائي لجزيئات البلاستيك الدقيق. تم استخدام شبكة مانتا مثبتة على "إطار" متصل بجانب الوعاء لأخذ العينات. تم فصل جزيئات البلاستيك الدقيقة التي تم التقاطها في نهاية سمك القد من الشبكة عن العينات عن طريق التحديد البصري واستخدام المجاهر المجسمة. تم تحليل الجسيمات لحجمها باستخدام برنامج تحليل الصور وتركيبها الكيميائي باستخدام ATR-FTIR والتحليل الطيفي الدقيق FTIR. يتماشى البروتوكول الموصوف مع توصيات مراقبة اللدائن الدقيقة التي نشرتها المجموعة الفرعية الفنية لتوجيه إطار الإستراتيجية البحرية (MSFD) حول النفايات البحرية. سيدعم هذا البروتوكول المكتوب مع دليل الفيديو عمل الباحثين الذين يتعاملون مع مراقبة اللدائن الدقيقة في جميع أنحاء العالم.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يمثل تلوث البلاستيك الدقيق في البحر مصدر قلق متزايد للمجتمع المعاصر ، بسبب الزيادة المستمرة في إنتاج البلاستيك والتخلص منه وتراكمه لاحقا في البيئةالبحرية 1. حتى لو لم تعد القمامة البلاستيكية الكبيرة تدخل البحار ، فإن التلوث البلاستيكي الدقيق سيستمر في النمو بسبب تجزئة القمامة البلاستيكية الموجودة بالفعل في البحر2. أجريت غالبية دراسات التلوث باللدائن الدقيقة في النظم الإيكولوجية البحرية والمياه العذبة وتناولت بشكل أساسي تلوث سطح البحر3.

< p class = 'jove_content'>يشير مصطلح البلاستيك الدقيق إلى جزيئات البلاستيك الأصغر من 5 مم في الحجم4. يصف هذا المصطلح مزيجا غير متجانس من الجسيمات ، والتي يمكن أن تختلف في الحجم (من بضعة ميكرونات إلى عدة ملليمترات) ، واللون والشكل (من أشكال مختلفة جدا من الشظايا إلى الألياف الطويلة). يمكن أن تكون جزيئات البلاستيك الدقيقة من أصل أولي أو ثانوي5. يتم تصنيع البلاستيك الدقيق من أصل أولي كجزيئات صغيرة تستخدم في صناعة مستحضرات التجميل (بيلينغ كريم وما إلى ذلك) أو الصناعة الكيميائية كمقدمة للمنتجات البلاستيكية الأخرى (مثل الكريات البلاستيكية المستخدمة في صناعة البلاستيك). تنشأ اللدائن الدقيقة ذات الأصل الثانوي عن طريق تدهور القطع البلاستيكية الكبيرة في البيئة بسبب العمليات الفيزيائية والكيميائية ، التي يسببها الضوء والحرارة والأكسجين والماء والكائناتالحية 6. في عام 2015 ، تم تحديد أربعة أنواع من مصادر البلاستيك الدقيق: القمامة البلاستيكية الأكبر حجما ، ومنتجات التنظيف ، والأدوية والمنسوجات6. يفترض أن المصدر الرئيسي (80٪) للنفايات البلاستيكية الأكبر حجما هوالبرية 7. يدخل البلاستيك الدقيق من مستحضرات التجميل والأدوية والمنسوجات إلى النظم البيئية للمياه من خلال مياه الصرف الصحي ومياه الأمطار6. جزيئات البلاستيك الدقيقة الموجودة بشكل متكرر في النظم البيئية المائية هي شظايا من القمامة البلاستيكية الكبيرة وألياف النسيج8.

اللدائن الدقيقة لها العديد من الآثار السلبية على البيئة. يسمح حجمها الصغير بدخول شبكة الغذاء من خلال ابتلاع الكائنات البحرية9 ، 10. يمكن أن تسبب الجسيمات المبتلعة أضرارا جسدية أو تسد الجهاز الهضمي للحيوانات11. ويمكن أن تكون الجسيمات أيضا حاملة للملوثات العضوية الثابتة (POPs). يمكن سطحها الكارهة للماء والنسبة المواتية لمساحة السطح الكبيرة إلى الحجم الصغير ، الملوثات العضوية الثابتة من الامتصاص على اللدائن الدقيقة12. في البيئة أو الجهاز الهضمي للحيوانات التي تتناولها ، يمكن ترشيح الملوثات العضوية الثابتة والمواد المضافة البلاستيكية الأخرى من جزيئات البلاستيكالدقيقة 13.

أفادت الدراسات السابقة بوجود اللدائن الدقيقة في كل مكان في البيئة البحرية3 ، من عمود الماء إلى الرواسب السفلية. تم تحديد خطر التلوث باللدائن الدقيقة بالفعل من خلال التوجيه الإطاري للاستراتيجية البحرية في الاتحاد الأوروبي ، وبالتالي ، تم الإنصح بالمراقبة الإلزامية للبلاستيكالدقيق 14. وبناء على ذلك، أعد الفريق الفرعي التقني المعني بالقمامة البحرية التابع للاتحاد الأوروبي توصيات لرصد اللدائن الدقيقة في البحارالأوروبية 15. وبالتالي ، فإن المبادئ التوجيهية بالفيديو لأخذ عينات من اللدائن الدقيقة لها أهمية كبيرة ، لأنها تدعم المراقبة المقارنة وعملية الإدارة المتماسكة في جميع أنحاء العالم.

تم تطوير هذا البروتوكول ضمن مشروع DeFishGear لمراقبة التلوث البلاستيكي الدقيق في البحر الأدرياتيكي. وأخذت في الاعتبار التوصيات الواردة في وثيقة "إرشادات بشأن رصد النفايات البحرية في البحار الأوروبية" الصادرة عن الفريقTSG-ML 15. يصف هذا البروتوكول منهجية أخذ عينات من اللدائن الدقيقة على سطح البحر ، وفصل اللدائن الدقيقة عن العينات ، والتحليل الكيميائي لجزيئات اللدائن الدقيقة للتأكد من أن الجسيمات من مادة بلاستيكية وتحديد نوع البلاستيك. تم أخذ العينات باستخدام شبكة شيطان البحر ، وهي أنسب المعدات لأخذ العينات في المياه الهادئة16. تم فصل اللدائن الدقيقة عن العينات عن طريق تحديد الهوية البصرية باستخدام المجهر المجسم. تم تحديد الجسيمات المعزولة كيميائيا لاحقا باستخدام التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FTIR) والتحليل الطيفي الدقيق FTIR.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. أخذ عينات من البلاستيك الصغيرة على سطح البحر

  1. نشر شبكة مانتا من جانب السفينة باستخدام طفرة الشراع أو »والإطار« باستخدام خطوط وkarabiners.
  2. نشر شبكة مانتا للخروج من منطقة أعقاب (حوالي 3 - 4 بعد متر من القارب) من أجل منع جمع المياه المتضررة من الاضطرابات داخل المنطقة بعد.
  3. كتابة إحداثيات GPS الأولية والوقت الأولي في ورقة البيانات.
  4. تبدأ في التحرك في اتجاه واحد على التوالي مع سرعة تقريبا. 2-3 عقدة لمدة 30 دقيقة والبدء في قياس الوقت.
  5. بعد 30 دقيقة توقف القارب وكتابة إحداثيات GPS النهائية، وطول الطريق (الطريقة الأكثر الصحيحة لحساب طول من ينسق GPS) ومتوسط ​​سرعة القارب في ورقة البيانات المقدمة ورفع الشباك مانتا من الماء.
  6. شطف الشباك مانتا بدقة من خارج الشبكة مع مياه البحر باستخدام مضخة غاطسة أو المياه من وا قاربثالثا الخزان. شطف في الاتجاه من الفم مانتا إلى نهاية سمك القد من أجل تركيز كل الجسيمات انضمت إلى شبكة في نهاية سمك القد.
    ملاحظة: لا يوجد شطف العينة من خلال افتتاح شبكة من أجل منع التلوث.
  7. بأمان إزالة نهاية سمك القد وغربال العينة في سمك القد تنتهي من خلال 300 ميكرون حجم شبكة غربال أو أقل.
  8. شطف نهاية سمك القد تماما من الخارج وتصب بقية العينة من خلال غربال. كرر هذه الخطوة حتى لم يعد هناك أي الجزيئات داخل نهاية سمك القد.
  9. تركيز كل مادة على غربال في جزء واحد من غربال.
  10. مع استخدام القمع، وشطف غربال في وعاء زجاجي أو زجاجة من البلاستيك باستخدام الايثانول 70٪.
  11. إغلاق زجاجة، والقضاء عليها مع مناشف ورقية وتسمية غطاء وخارج الجرة مع اسم العينة والتاريخ وعلامة للماء (يجب أيضا وضع التسمية الثانية مكتوبة بقلم رصاص على ورقة الشراع في جرة لتجنب وقوع خسائر ممكنة مناسم عينة يرجع إلى التسمية تمحى على جرة). نقل المسمى زجاجة بلاستيكية داخل منطقة الجزاء بارد.
    ملاحظة لظروف أخذ العينات العامة: لا ينبغي أن تكون سرعة الرياح أكثر من 2 بوفورت، لأن الأمواج مرتفعة جدا وصافي غير مستقر على سطح البحر. فمن المهم للحفاظ على مسار خطي ثابتة بسرعة ثابتة خلال شباك الجر. يجب مغمور نصف افتتاح صافي مانتا خلال أخذ العينات. مدة أخذ العينات يجب أن تكون 30 دقيقة (في الحالات التي يوجد فيها كمية كبيرة من المواد الطبيعية، مثل ازهر العوالق، ومدة أخذ العينات يمكن أن تكون أقصر). تجنب استخدام الأدوات البلاستيكية والحاويات. تجنب الملابس الاصطناعية (مثل الصوف) والحبال والاتصال من شبكة مانتا مع السفينة لمنع تلوث العينة. كن حريصا جدا على ألا تضر شبكة مانتا أو بدن القارب بينما نشر والاستيلاء على الشبكة.

2. فصل جزيئات البلاستيك عينات من سطح البحر

  1. إذا لا يحتوي على عينةأي البنود أكبر من 25 ملم ويبدو أن تكون نظيفة، تواصل مباشرة مع الخطوة 3.
  2. صب عينة من خلال غربال (≤300 حجم ميكرون شبكة) وإزالة كافة الكائنات القمامة طبيعية أو اصطناعية من حجم> 5 مم (الكلية وميزو القمامة) من العينة، وذلك باستخدام تحديد وملاقط بصرية. كن حذرا لشطف كل كائن إزالتها بعناية مع الماء المقطر من أجل إزالة أي فضلات microplastic نلتزم به. تخزين كافة الكائنات القمامة الطبيعية والاصطناعية في حاويات منفصلة. تجفيف كافة الكائنات القمامة الطبيعية والاصطناعية في مجفف (أو في الهواء الطلق، ولكن في طبق مغلقة) ووزن لهم. تحديد كافة الكائنات القمامة> 25 ملم (القمامة الكلي) وفقا لقائمة ماجستير في فئات الفضلات الوحدات 16.
  3. بعد إزالة جميع الأجسام الكبيرة، والتركيز كل القطع المتبقية في جزء واحد من غربال باستخدام زجاجات بخ أو ماء الصنبور. صب العينة في وعاء زجاجي باستخدام الحد الأدنى من 70٪ من الإيثانول مع مساعدة من تسليةايل.
    ملاحظة: في هذه الخطوة استخدام 70٪ من الإيثانول أمر بالغ الأهمية للحفاظ على العينة. أيضا في خطوة من الفحص البصري من العينة، والإيثانول يساعد على تلطيخ الكائنات الحية والمواد البلاستيكية الملونة وبالتالي يصبح من الأسهل العثور على.
  4. أخذ كمية صغيرة من العينة (عينة فرعية) وأنه صب في كوب طبق بيتري. تحليل عينة مع استخدام مجهر تشريحي (20 - 80X التكبير) والبحث عن الجزيئات microplastic.
  5. يجب أن تصنف كل الجسيمات microplastic في واحدة من الفئات المذكورة في الجدول (1) ووضعها في طبق بيتري أو قوارير زجاجية أخرى، مع وضع علامة على اسم الفئة. يحتاج طبق بيتري أن تكون مغلقة في جميع الأوقات.
    ملاحظة: عند فصل جزيئات البلاستيك الصغيرة من عينتك يكون المحافظ وحدد أكثر وليس أقل الجسيمات للتحليل. سوف لا يزال يتم تحديد التركيب الكيميائي الحقيقي من الجزيئات في وقت لاحق. ومن المؤكد أن تحليل الأجسام الكبيرة من جميع الجهات كما قد يكون عالقا جزيئات البلاستيك وبالتالي مخبأة تحت أكبر البنود.قد يكون من المفيد أيضا نقل الكائنات تحليلها بالفعل إلى جانب واحد من طبق بيتري.
  6. وضع طبق بتري تحت المجهر مع معدات القياس (حاكم العين معايرة من قبل شريحة ميكرون أو تحليل صورة البرمجيات) وقياس حجم كل الجسيمات (قياس أطول قطري)، إلا شعيرات، وملاحظة لونه. ينبغي إعادة النظر في كل عينة فرعية من قبل شخص آخر. كن حذرا لشطف إناء زجاجي يحتوي على عينة بحيث يتم غسلها كل الجسيمات التمسك الجدران الزجاجية في طبق بيتري.
  7. وزن جزيئات microplastic من كل فئة على حدة عن طريق استخدام على نطاق والتحليلي. تحتاج إلى أن تجفف قبل وزنها الجسيمات Microplastic. طبق بيتري مغلقة يمكن أن توضع في مجفف أو العينات يمكن أن تترك لتجف في طبق مغلقة حتى أصبحت الجسيمات الجافة (وزن طبق بتري مغلقة مع الجسيمات هو ثابت).
  8. تحديد القمامة الصغيرة. عند تحليل عينة بحثا عن جزيئات البلاستيك الصغيرة، يرجى النظر في هذاوبعض الجسيمات تكون مرئية بسهولة (اللون والشكل والحجم)، في حين أن البعض الآخر قد يكون اصعب العثور عليها. وفيما يلي بعض الميزات التي تحدد جزيئات microplastic في العينة: على سبيل المثال، لا بنية الخلية، متفاوتة، حادة، وحواف ملتوية، سمك موحد، والألوان المميزة (الأزرق والأخضر والأصفر، الخ).

3. تحديد الكيميائي للجزيئات البلاستيك

  1. ATR-FTIR الطيفي
    1. قبل التحليل تنظيف نظام الكشف مع الكحول والوبر القماش الخالي.
    2. تسجيل الطيف الخلفية. ضع العينة على صاحب العينة وجمع الأطياف. التعرف على الحصول ATR- FTIR أطياف باستخدام المقارنة الآلية لإدارة الطيف تم الحصول عليها مع الأطياف في قاعدة بيانات.
  2. مايكرو ATR-FTIR الطيفي
    1. قبل التحليل تنظيف نظام الكشف مع الكحول والوبر القماش الخالي.
    2. ضع العينة على مرشح الزجاج. ملاحظة: مرشحات أخرى يمكن أن يكون لناإد لكن طبيعة البوليمر التي يمكن أن تتداخل مع التوصيف.
    3. وضع مرشح مع العينة على الطاولة المسح التلقائي واستخدام عصا التحكم لتحديد العينة.
    4. تسجيل صورة البصرية وعلامة على المنطقة (على سبيل المثال 20 من 20 ميكرون) حيث ستتميز العينة.
    5. تسجيل الطيف الخلفية.
    6. ضع العينة على صاحب العينة وجمع الأطياف في موقع محدد مسبقا.
    7. تحديد الصغير ATR-FTIR أطياف تم الحصول عليها باستخدام المقارنة الآلية لإدارة الطيف تم الحصول عليها مع الأطياف في قاعدة بيانات.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

النتيجة الأولى من بروتوكول صفها هي جسيمات microplastic تصنيفها إلى ست فئات وفقا لخصائص بصرية من (الجدول 1). الفئة الأولى، وعادة ما تكون واحدة الأكثر وفرة، هي أجزاء (الشكل 1). فهي جامدة، سميكة، مع حواف ملتوية حادة وغير منتظمة الشكل. ويمكن أن تكون في مجموعة متنوعة من ألوان مختلفة. الفئة الثانية هي الأفلام (الشكل 2). تظهر أيضا في أشكال غير منتظمة، ولكن بالمقارنة مع شظايا، فهي رقيقة ومرنة وعادة شفافة. الفئة الثالثة هي الكريات (الشكل 3)، التي تنشأ عادة من صناعة البلاستيك. هم غير النظامية، والأشكال المستديرة، وعادة أكبر في الحجم، حوالي 5 ملم في القطر. أنها عادة ما تكون مسطحة على جانب واحد، ويمكن أن تكون ذات ألوان مختلفة. الفئة الرابعة هي حبيبات (الشكل 4). بالمقارنة مع الكريات، لديهم شكل دائري منتظم وعادة ما يكون حجم أصغر، حوالي 1 ملم في القطر. تظهر في الألوان الطبيعية(الأبيض والبيج والبني). الفئة الخامسة هي خيوط (الشكل 5). هم، القادم إلى شظايا، النوع الأكثر وفرة من الجسيمات microplastic. ويمكن أن تكون قصيرة أو طويلة، مع سمك وألوان مختلفة. الفئة الأخيرة هي الرغاوي (الشكل 6). أنها غالبا ما تأتي من الجزيئات الكبيرة من الستايروفوم. فهي لينة، وشكل غير منتظم والأبيض إلى اللون الأصفر.

والنتيجة الرئيسية للجزيئات البلاستيك أخذ العينات وتحليل العينات هو عدد الجسيمات microplastic لكل عينة. ويمكن لهذه البيانات أن يكون مزيد من تطبيع في كم 2. الصيغة المستخدمة لتطبيع هي:

الجسيمات microplastic في منطقة العينة / العينات،

حيث يتم احتساب مساحة أخذ العينات عن طريق ضرب المسافة أخذ العينات عن طريق عرض افتتاح شبكة مانتا (الجداول 2، 3؛ الشكل 7). وبالإضافة إلى ذلك، يمكن تحليل الجزيئات مع ايمبرامج التحليل العمر. وتشمل النتائج طول الحد الأقصى ومساحة كل الجسيمات (الجدول 4). الرقم 8A تظهر الجسيمات قبل تحليل الصور والرقم 8B هو بعد تحليل الصور، حيث يتم قياس كل جسيم ومرقمة. وأخيرا، ينصح التحليل الكيميائي للعدد الكلي أو أعلى ممكن من الجزيئات في العينة. عن طريق تحويل فورييه الطيفي بالأشعة تحت الحمراء يكتسب طائفة من الجسيمات المحدد، كما هو موضح في الشكل 9. ثم تتم مقارنة هذا الطيف مع أطياف من مكتبة البرامج (الشكل 10). وسوف تظهر النتيجة النهائية إذا جسيم معين هو من البلاستيك أو لا، وتشير إلى نوع من البلاستيك من التركيب الكيميائي.

1 فتات
2 الأفلام
3 الكريات
4 حبيبات
5 خيوط
6 رغوة الصورة

الجدول 1: فئات من جزيئات microplastic.

figure-results-1
الشكل 1: مثال على جزيئات من فئة: شظايا. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-2
الشكل 2: مثال على جزيئات من الفئة: أفلام. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

/55161fig3.jpg "/>
الرقم 3: مثال من جزيئات من فئة: الكريات. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-3
الشكل 4: مثال على جزيئات من فئة: حبيبات. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-4
الشكل 5: مثال على جزيئات من فئة: الشعيرات. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

معشوقة = "jove_content" FO: المحافظة على together.within الصفحات = "1"> figure-results-5
الشكل 6: مثال على جزيئات من فئة: كسوات. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

بعد أخذ العينات [كم] 2
عرض مانتا [كم] 0.0006
منطقة أخذ العينات [كم 2] 0.0012

الجدول 2: مثال لبيانات من المسح، وتستخدم لحساب الجسيمات microplastic في كم 2.

لا لا / كم 2
فتات 301 250833
الأفلام 45 37500
الكريات 15 12500
حبيبات 8 6667
الرغاوي 33 27500
خيوط 223 185833

الجدول 3: مثال لنتائج الدراسة، حيث يتم حساب البيانات تصنيفها إلى 6 مجموعات وتطبيع في كم 2 (لا - عدد الجسيمات).

figure-results-6
الرقم 7: مثال على نتائج ممثل بعد تصنيف البصري صالمواد (لا - عدد الجسيمات). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

منطقة المؤشر منطقة [مم ²] الحد الأقصى لطول [مم]
1 8،010 5،506
2 10،517 5،628
3 12.185 5،429
4 3،367 3،367
5 2.475 2،155
6 1.809 2،943
7 6،604 5،238
8 5،779 4.037
9 4.472 3،791
10 16،907 5.355
11 7،246 3،733
12 7،867 4.622
13 6،411 5،056
14 3،281 3.070
15 12،937 5،554
16 6،709 3،716

الجدول 4: مثال لنتائج تحليل الصور حيث يتم قياس منطقة [مم 2] والحد الأقصى لطول [مم] من كل الجسيمات.

figure-results-7
الرقم 8: مثال لصورة اكتسب) قبل وب) بعد تحليل الصور من الجزيئات مع برنامج تحليل الصور.ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55161/55161fig8large.jpg "الهدف =" _ فارغة "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-8
الرقم 9: مثال على أطياف يقاس على الجسيمات المحدد مع قمم ملحوظ وموجات من [سم -1]. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-9
الشكل 10: مثال على المقارنة بين أطياف المكتسبة من الجسيمات المحدد إلى أفضل مباراة من المكتبة أطياف ATR-FTIR. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا وigure.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

جزيئات البلاستيك أخذ العينات على سطح البحر من قبل شبكة مانتا هي الطريقة المستخدمة على نطاق واسع لأخذ عينات من البلاستيك الصغيرة على سطح البحر، ولكن حتى الآن لم يكن هناك منهجية موحدة. يمكن تصفية كمية كبيرة من المياه من خلال الشبكة مانتا، وبالتالي فإن إمكانية محاصرة عدد هام من جزيئات البلاستيك مرتفع وينظر إلى نتائج يمكن الاعتماد عليها. وأكد مقارنة النتائج بين عينات مختلفة من التطبيع. في حالتنا، كانت هناك صلة بين تركيزات إلى منطقة العينة عن طريق ضرب المسافة الجر من العرض الأفقي للافتتاح صافي. وثمة خيار آخر هو استخدام تدفق متر، ثابتة في افتتاح صافي. استخدام تدفق متر ممكن منذ الشباك مانتا مع أجنحتها الجانبية غير مستقر للغاية على سطح البحر وبالتالي القفز على الأمواج هو الحد الأدنى. ألف متر تدفق يسجل حجم المياه التي تمت تصفيتها وبالتالي يمكن تطبيع النتائج في حجم المياه عينات 16.

> الشباك مانتا الأكثر استخداما لها حوالي 300 حجم ميكرون شبكة وهي 3-4،5 م طويلة. تم تحسين هذه الأبعاد لتجنب انسداد الشبكة والسماح للأخذ عينات من حجم المياه كبيرة بقدر الإمكان. ينصح سرعة يصيد ما بين 2-3 عقدة، ولكنها تعتمد على ارتفاع الأمواج وسرعة الرياح والتيارات البحرية. من المهم جدا أن شبكة مانتا تحت إشراف طوال الوقت أثناء أخذ العينات وإذا كان يبدأ التنقل، يجب أن يتم تخفيض سرعة شباك الصيد. ويوصى الوقت يصيد أن يكون حوالي 30 دقيقة، ولكن يعتمد على تركيزات seston. وقد يحدث أن seston يسد أحيانا الشباك مانتا. في هذه الحالة استخدام شباك الجر لابد من وقفها فورا، وإلا فإن الجزيئات microplastic يمكن أن تضيع وشبكة يمكن أن يحصل تلف. شبكة مانتا هو في معظم الأحيان الثابتة من جانب السفينة. وهذا هو أيضا الخيار الأنسب، في حين أن شبكة مانتا هو بالتأكيد خارج منطقة اليقظة. في بعض الدراسات تم إصلاح شبكة مانتا من مؤخرة السفينة17، 18، ولكن في هذه الحالة لديك للتأكد من أن الشبكة خارج منطقة اليقظة. المسافة، والتي يتم تعيين الجر لأخذ العينات، وينبغي أن تحدد بشكل فردي، لأن منطقة الاضطرابات الناجمة عن السفينة تختلف من حجم السفينة ومن سرعة القارب 19 و 20.

وغالبا ما يتم فصل جزيئات microplastic من العينات سطح البحر فقط عن طريق التعرف البصري 21. الجسيمات أكبر من 1 مم يمكن التعرف عليها بسهولة بالعين المجردة، في حين أن جزيئات أصغر من 1 مم تتطلب استخدام مجهر تشريحي. للحد من إمكانية الخلط بين الجزيئات غير البلاستيكية بأخرى بلاستيكية، وذلك باستخدام ضوء الاستقطاب على المجسمة ويوصى. احتمال عدم التعرف من الجسيمات البلاستيكية يحصل أعلى مع جسيمات أصغر. وهكذا الجسيمات> 0.5 مم يمكن التعرف فقط بصريا 21، عن طريق استخدام مجهر تشريحي. للجسيمات أصغر من 0.5 ململا بد من وضع، طريقة أكثر دقة إضافية سبيل المثال الجزئي الطيفي ATR-FTIR 21.

خلال عملية فصل جزيئات البلاستيك الصغيرة من العينة إمكانية تلوث العينة مع خيوط المحمولة جوا عالية جدا. لهذا السبب، والسيطرة على أطباق بتري ترك الباب مفتوحا على طاولة العمل ينصح بشدة لتحديد الجسيمات العالقة في الهواء الملوثات المحتملة. وهي جودة البيانات تعتمد بقوة على: 1) الدقة من شخص يعمل مع العينة، 2) نوعية والتكبير من مجهر تشريحي، و3) كمية من المواد العضوية في العينة 16. بعد التعرف البصري فمن المستحسن لتحليل الجزيئات فرزها مع واحدة من التقنيات المتاحة لتحديد الكيميائي للمادة 8.

وتوجد عدة طرق لتحديد البوليمر، من بينها التحليل الطيفي FTIR ورامان الطيفي هي معظم frequen بعضتستخدم TLY 22. FTIR ورامان الطيفي والتقنيات التكميلية ودقتها مشابهة. في بروتوكول لدينا، وقدم FTIR والتحليل الطيفي FTIR الصغير مع "الانعكاس الكلي الموهن" (ATR). فهي بسيطة لاستخدام وأنها تمكن نتائج سريعة ودقيقة. البوليمرات البلاستيكية تمتلك الأشعة تحت الحمراء (IR) أطياف محددة للغاية مع أنماط الفرقة متميزة، مما يجعل أطياف الأشعة تحت الحمراء وتقنية المثلى لتحديد جزيئات البلاستيك 21. الطاقة من الأشعة تحت الحمراء يثير الاهتزاز الجزيئي محددة عند التعامل مع عينة، والتي تمكن من قياس مميزة الأشعة تحت الحمراء أطياف 22. يمكن FTIR الطيفي أيضا تقدم معلومات إضافية عن الجسيمات، مثل شدة الأكسدة 23 ومستوى تدهور 24. في حين ATR-FTIR مناسبة لتحديد الكيميائي للجزيئات أكبر (> 0.5 ملم)، ويمكن الجزئي ATR-FTIR الطيفي تقديم معلومات عن التركيب الكيميائي للجزيئات & #60؛ 0.5 ملم، كما أنه يجمع بين وظيفة المجهر ومطياف الأشعة تحت الحمراء.

قبل استخدام FTIR والجزئي الطيفي FTIR، والجسيمات microplastic يجب أن تكون جافة في السابق، لأن المياه تمتص بقوة الأشعة تحت الحمراء 22، وتنقيته، في حال تم تغطيتها مع الأغشية الحيوية و / أو غيرها من أتباع العضوية وغير العضوية، والتي يمكن أن تؤثر على أطياف الأشعة تحت الحمراء. الطريقة الأكثر غير الغازية لتنقية العينات هي عن طريق اثارة والشطف بالماء العذب 25. إذا كان هذا لا يكفي، ثم ينصح استخدام 30٪ بيروكسيد الهيدروجين. ويمكن لجميع أساليب أخرى يكون لها آثار سلبية على جزيئات microplastic (مثل التنظيف بالموجات فوق الصوتية يمكن أن تزيد من كسر جزيئات، المحاليل الحمضية أو القلوية القوية يمكن أن تلحق الضرر عدة البوليمرات البلاستيكية، وما إلى ذلك)، وبالتالي استخدامها غير مستحسن. اعدة أكثر هو استخدام الهضم الأنزيمي متسلسلة كخطوة تنقية دية البلاستيكية. تنقية باستخدام أنزيمات الفنية المختلفة (مثل الليباز، لmylase، بروتين، كيتيناز، السيلولوز، وقد تم تطبيق بروتين-K) بنجاح للحد من مصفوفة البيولوجية من العوالق وهكذا ثبت أن تقنية قيمة للتقليل من القطع الأثرية مصفوفة خلال قياسات التحليل الطيفي FTIR 22.

فصل جزيئات البلاستيك التي كتبها التعرف البصري وتحديد الكيميائي للجزيئات محددة على حد سواء العمليات للغاية تستغرق وقتا طويلا. هذا العمل الذي ينبغي القيام به من قبل شخص دقيق والمريض الذي لديه خبرة مع المجسمة، وليس فقط في التعرف على جزيئات البلاستيك، ولكن أيضا في التعرف على مسألة البيولوجية. حتى شخص ذي خبرة لا يمكن أن تميز كل الجسيمات microplastic المحتملة بشكل لا لبس فيه من الكيتين أو المشطورة شظايا 22. ولذلك، فإن نسبة الخطأ الفرز البصرية يتراوح من 20٪ 26-70٪ 21 ويزداد مع تناقص حجم الجسيمات.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تأسست في تطوير هذا البروتوكول من قبل برنامج التعاون IPA الأدرياتيكي عبر الحدود 2007-2013، ضمن مشروع DeFishGear (1 ° شارع / 00010).

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
في هذا البروتوكول لم يتم استخدام أي معدات أو كواشف محددة.

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Plastic accumulation in the North Atlantic subtropical gyre. Science. 329 (5996), 1185-1188 (2010).">Law, K. L., et al. Plastic accumulation in the North Atlantic subtropical gyre. Science. 329 (5996), 1185-1188 (2010).
  2. Marine anthropogenic litter. , Springer International Publishing. 185-200 (2015).">Thompson, R. C. Microplastics in the marine environment: Sources, consequences and solutions. Marine anthropogenic litter. , Springer International Publishing. 185-200 (2015).
  3. Marine anthropogenic litter. , Springer International Publishing. 245-307 (2015).">Lusher, A. Microplastics in the marine environment: distribution, interactions and effects. Marine anthropogenic litter. , Springer International Publishing. 245-307 (2015).
  4. Arthur, C., Baker, J., Bamford, H. Proceedings of the International Research Workshop on the Occurrence, Effects, and Fate of Microplastic Marine Debris, September 9-11. , NOAA. NOAA Technical Memorandum NOS-OR&R30 (2008).
  5. Microplastics in the marine environment. Marine pollution bulletin. 62 (8), 1596-1605 (2011).">Andrady, A. L. Microplastics in the marine environment. Marine pollution bulletin. 62 (8), 1596-1605 (2011).
  6. Marine anthropogenic litter. , Springer International Publishing. 229-244 (2015).">Browne, M. A. Sources and pathways of microplastics to habitats. Marine anthropogenic litter. , Springer International Publishing. 229-244 (2015).
  7. UNEP's REGIONAL SEAS PROGRAMME. , UNEP. (2005).">Marine litter: an analytical overview. UNEP's REGIONAL SEAS PROGRAMME. , UNEP. (2005).
  8. SFRA0025: Identification and Assessment of Riverine Input of (Marine) Litter, Final Report for the European Commission DG Environment under Framework Contract No ENV.D.2/FRA/2012/0025. , European Commission DG Environment. (2015).">van der Wal, M., et al. SFRA0025: Identification and Assessment of Riverine Input of (Marine) Litter, Final Report for the European Commission DG Environment under Framework Contract No ENV.D.2/FRA/2012/0025. , European Commission DG Environment. (2015).
  9. Ingestion and transfer of microplastics in the planktonic food web. Environmental pollution. 185, 77-83 (2014).">Setälä, O., Fleming-Lehtinen, V., Lehtiniemi, M. Ingestion and transfer of microplastics in the planktonic food web. Environmental pollution. 185, 77-83 (2014).
  10. Trophic level transfer of microplastic: Mytilus edulis. (L.) to Carcinus maenas (L). Environmental Pollution. 177, 1-3 (2013).">Farrell, P., Nelson, K. Trophic level transfer of microplastic: Mytilus edulis. (L.) to Carcinus maenas (L). Environmental Pollution. 177, 1-3 (2013).
  11. The physical impacts of microplastics on marine organisms: a review. Environmental Pollution. 178, 483-492 (2013).">Wright, S. L., Thompson, R. C., Galloway, T. S. The physical impacts of microplastics on marine organisms: a review. Environmental Pollution. 178, 483-492 (2013).
  12. Transport of persistent organic pollutants by microplastics in estuarine conditions. Estuarine, Coastal and Shelf Science. 140, 14-21 (2014).">Bakir, A., Rowland, S. J., Thompson, R. C. Transport of persistent organic pollutants by microplastics in estuarine conditions. Estuarine, Coastal and Shelf Science. 140, 14-21 (2014).
  13. Microplastics as contaminants in the marine environment: a review. Marine pollution bulletin. 62 (12), 2588-2597 (2011).">Cole, M., Lindeque, P., Halsband, C., Galloway, T. S. Microplastics as contaminants in the marine environment: a review. Marine pollution bulletin. 62 (12), 2588-2597 (2011).
  14. Microplastics in oceans. Marine Pollution Bulletin. 62, 1589-1591 (2011).">Zarfl, C., et al. Microplastics in oceans. Marine Pollution Bulletin. 62, 1589-1591 (2011).
  15. Hanke, G., et al. MSFD GES technical subgroup on marine litter. Guidance on monitoring of marine litter in European Seas. , Joint Research Centre-Institute for Environmente and Sustainability. Publications Office of the European Union. Luxembourg. (2013).
  16. Marine anthropogenic litter. , Springer International Publishing. 201-227 (2015).">Löder, M. G. J., Gerdts, G. Methodology used for the detection and indentification of microplastics - A critical appraisal. Marine anthropogenic litter. , Springer International Publishing. 201-227 (2015).
  17. Marine neustonic microplastics around the southeastern coast of Korea. Marine pollution bulletin. 96 (1), 304-312 (2015).">Kang, J. H., Kwon, O. Y., Lee, K. W., Song, Y. K., Shim, W. J. Marine neustonic microplastics around the southeastern coast of Korea. Marine pollution bulletin. 96 (1), 304-312 (2015).
  18. Microplastics in Arctic polar waters: the first reported values of particles in surface and sub-surface samples. Scientific reports. 5, (2015).">Lusher, A. L., Tirelli, V., O'Connor, I., Officer, R. Microplastics in Arctic polar waters: the first reported values of particles in surface and sub-surface samples. Scientific reports. 5, (2015).
  19. Transient Marangoni waves due to impulsive motion of a submerged body. International Applied Mechanics. 40 (6), 709-714 (2004).">Shu, J. -J. Transient Marangoni waves due to impulsive motion of a submerged body. International Applied Mechanics. 40 (6), 709-714 (2004).
  20. Ship wakes: Kelvin or Mach angle. Physical Review Letters. 110 (21), 214503(2013).">Rabaud, M., Moisy, F. Ship wakes: Kelvin or Mach angle. Physical Review Letters. 110 (21), 214503(2013).
  21. Microplastics in the marine environment: a review of the methods used for identification and quantification. Environmental science & technology. 46 (6), 3060-3075 (2012).">Hidalgo-Ruz, V., Gutow, L., Thompson, R. C., Thiel, M. Microplastics in the marine environment: a review of the methods used for identification and quantification. Environmental science & technology. 46 (6), 3060-3075 (2012).
  22. Focal plane array detector-based micro-Fourier-transform infrared imaging for the analysis of microplastics in environmental samples. Environmental Chemistry. 12 (5), 563-581 (2009).">Löder, M. G. J., Kuczera, M., Mintenig, S., Lorenz, C., Gerdts, G. Focal plane array detector-based micro-Fourier-transform infrared imaging for the analysis of microplastics in environmental samples. Environmental Chemistry. 12 (5), 563-581 (2009).
  23. The degradation potential of PET bottles in the marine environment: An ATR-FTIR based approach. Scientific reports. 6, 23501(2016).">Ioakeimidis, C., et al. The degradation potential of PET bottles in the marine environment: An ATR-FTIR based approach. Scientific reports. 6, 23501(2016).
  24. Quantitative analysis of small-plastic debris on beaches in the Hawaiian archipelago. Marine pollution bulletin. 48 (7), 790-794 (2004).">McDermid, K. J., McMullen, T. L. Quantitative analysis of small-plastic debris on beaches in the Hawaiian archipelago. Marine pollution bulletin. 48 (7), 790-794 (2004).
  25. Microplastic pollution in the surface waters of the Laurentian Great Lakes. Marine pollution bulletin. 77 (1-2), 177-182 (2013).">Eriksen, M., et al. Microplastic pollution in the surface waters of the Laurentian Great Lakes. Marine pollution bulletin. 77 (1-2), 177-182 (2013).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Microplastics SamplingSea Surface SamplingManta Net DeploymentVisual IdentificationStereomicroscope AnalysisATR FTIR SpectroscopyMicro FTIR SpectroscopyImage Analysis ProgramParticle Size MeasurementChemical Characterization

Related Articles