Bewertung der verlorenen Fraktion: Diversität, Abundanz und Masse von Mikroplastik (1-300 μm) in aquatischen Systemen

Zusammenfassung

Dieses Protokoll beschreibt eine Methodik, die auf aquatische Proben angewendet werden soll, die auf Filtern gesammelt wurden, um mikrometergroße (1-300 μm) MP zu detektieren, zu identifizieren und zu quantifizieren. Die Raman-Mikrospektroskopie kann die polymerchemische Struktur von MP-Partikeln identifizieren und ihre Häufigkeit in Bezug auf die Anzahl der Partikel und ihre Masse in Wasserproben quantifizieren.

Zusammenfassung

Das hier vorgestellte Protokoll ermöglicht die Quantifizierung von Mikroplastik (MP) mit einem Durchmesser von nur ~1 μm, die genaue Identifizierung von Polymertypen und die Schätzung des Partikelvolumens, was die Berechnung der MP-Masse entscheidend ermöglicht. Repräsentative Ergebnisse von Proben, die in der Great South Bay (GSB), NY, gesammelt wurden, zeigten, dass Partikel im Bereich von 1-6 μm äquivalentem sphärischem Durchmesser (ESD) am häufigsten vorkamen, wobei etwa 75 % der Partikel weniger als 5 μm missten. Bemerkenswert ist, dass der Vorsiebschritt keine Partikel ergab, die größer als 60 μm waren, was darauf hindeutet, dass große MP an den beprobten Küstenstandorten selten waren. Vor der Filtration wurde ein chemischer Oxidationsschritt verwendet, um organische Rückstände zu entfernen, was die Filtration größerer Wassermengen (>1 l) aus diskreten, in der Flasche gesammelten Proben erleichterte und die Verstopfung des Filters reduzierte. Obwohl dieser Ansatz die Filtrationseffizienz erheblich verbesserte, müssen Aspekte der Methodik noch verfeinert werden, um den Gesamtzeitaufwand für die Probenvorbereitung und Datenanalyse zu reduzieren. Die Raman-Mikrospektroskopie und die damit verbundene Datenverarbeitung sind nach wie vor zeitintensiv, insbesondere für die genaue Analyse von Partikeln kleiner als 10 μm in komplexen Umweltmatrizen. Die laufenden Bemühungen konzentrieren sich auf die Minimierung analytischer Unsicherheiten, die Optimierung des Kompromisses zwischen Partikelzählgenauigkeit und Verarbeitungszeit sowie die Reduzierung von Artefakten im Detektionsablauf.

Einleitung

Mikroplastik (MP) ist eine sehr heterogene Gruppe von Partikeln, die sich in Größe, Form, Farbe, Dichte, chemischer Zusammensetzung und anderen physikalischen Eigenschaften stark unterscheiden, was ihre Identifizierung und Quantifizierung besonders schwierig macht¹. Eine Vielzahl von Analysemethoden wurde bei MP-Erhebungen eingesetzt, von visuellen Techniken wie der Lichtmikroskopie² bis hin zu fortschrittlicheren chemischen Ansätzen wie der Pyrolyse-Gaschromatographie³. Die Lichtmikroskopie ist aufgrund ihrer Einfachheit, Geschwindigkeit und Kosteneffizienz eine ....

Protokoll

Dieses Protokoll wurde gegenüber der ursprünglichen Version⁹ modifiziert. Das Protokoll ist ein Leitfaden für die Analyse von Wasserproben (Trinkwasser, Fluss, See, Küste oder offener Ozean) zur Extraktion, Detektion und Quantifizierung von MP (<300 μm) auf Filtern. Die verwendeten Reagenzien und Geräte sind in der Materialtabelle aufgeführt.

1. Qualitätskontrolle

1. Stellen Sie sicher, dass alle Reagenzien vor der Verwendung durch einen 0,22-μm-Membranfilter gefiltert werden.
2. Stellen Sie sicher, dass das Personal Laborkittel aus Baumwolle (keine synthetischen Mate....

Ergebnisse

Im Folgenden werden Ergebnisse vorgestellt, die mit der neuesten Version der Methodik erzielt wurden. Das Verfahren wurde gegenüber seiner ursprünglichen Anwendung modifiziert ^9,14. Die in diesem Artikel verwendeten Proben sind Teil eines Projekts zur Bewertung der MP-Verschmutzung in drei Hauptküstengewässern von Long Island, NY: Great South Bay, der Peconic Estuary und der Shinnecock Bay. Die hier vorgestellten Ergebnisse dienen eher als Proof-of-Concept für un.......

Diskussion

Diese Methode ermöglicht die Quantifizierung von Mikroplastikpartikeln (MP) mit einer Größe von nur 1 μm aus Wasserproben, die auf Filtern gesammelt wurden, und ermöglicht so detaillierte Messungen der Partikelhäufigkeit, der chemischen Zusammensetzung, der Größe und der Masse. Es ist jedoch wichtig, die Unsicherheitsquellen zu erkennen und zu beseitigen, die diesem Ansatz innewohnen, insbesondere bei der Analyse von Partikeln kleiner als 10 μm in komplexen Umweltmatrizen.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Aluminiumfolie	jede Handelsmarke
Analytische Edelstahlsiebe	Retsch GmbH, Deutschland	DIN 4188
Anodisc-Filter	Whatman
Filterhalter	FisherBrand-Millipore Sigma	XX1012542
Glasflaschen	FisherBrand-Millipore Sigma	02-912-313	Jeder Glasbehälter eignet sich für den Probenahmeprozess
Trichter für Glaswaren	FisherBrand-Millipore Sigma	XX1012514
Hidrogenperoxid 30 %	Innovative Wissenschaften	7722-84-1
inVia konfokales Raman-Mikrospektrophotometer	Renishaw
Laminare Strömungshaube	Labconco oder jede andere Laminarhaube für den Laborgebrauch
Klemme aus Metall	FisherBrand-Millipore Sigma	XX1012503
Pinzette aus Metall	FisherBrand-Millipore Sigma	13-820-061
Objektträger	Thermo Fischer	https://www.thermofisher.com/
Nitril-Handschuhe	Kimtech	55080-54
Nitrocelulose Membran fliter 0,22	GVS Filtertechnik	1214898
Radialer Ofen	Instrumente der Laborlinie	3609
Vakuumpumpe	Welch	25468-01 A
WiRE 5.2	Renishaw