Valutazione della frazione perduta: diversità, abbondanza e massa delle microplastiche (1-300 μm) nei sistemi acquatici

Sommario

Questo protocollo descrive una metodologia da applicare ai campioni acquatici raccolti su filtri per rilevare, identificare e quantificare MP di dimensioni micron (1-300 μm). La microspettroscopia Raman è in grado di identificare la struttura chimica polimerica delle particelle MP e quantificare le loro abbondanze in termini di numero di particelle e la loro massa nei campioni d'acqua.

Abstract

Il protocollo qui presentato consente la quantificazione di microplastiche (MP) di diametro fino a ~1 μm, l'identificazione accurata dei tipi di polimero e la stima del volume delle particelle, consentendo in modo critico il calcolo della massa MP. I risultati rappresentativi dei campioni raccolti nella Great South Bay (GSB), NY, hanno mostrato che le particelle all'interno dell'intervallo di diametro sferico equivalente (ESD) di 1-6 μm erano le più abbondanti, con circa il 75% delle particelle che misuravano meno di 5 μm. In particolare, la fase di pre-setacciatura non è riuscita a produrre particelle più grandi di 60 μm, suggerendo che le MP di grandi dimensioni erano rare nei siti costieri campionati. Prima della filtrazione, è stata utilizzata una fase di ossidazione chimica per rimuovere i detriti organici, che ha facilitato la filtrazione di volumi d'acqua maggiori (>1 L) da campioni discreti raccolti in bottiglia e ha ridotto l'intasamento del filtro. Sebbene questo approccio abbia migliorato significativamente l'efficienza della filtrazione, alcuni aspetti della metodologia richiedono ancora un perfezionamento per ridurre il tempo totale necessario per la preparazione del campione e l'analisi dei dati. La microspettroscopia Raman e l'elaborazione dei dati associata continuano a richiedere molto tempo, in particolare per l'analisi accurata di particelle più piccole di 10 μm in matrici ambientali complesse. Gli sforzi in corso si concentrano sulla riduzione al minimo delle incertezze analitiche, sull'ottimizzazione del compromesso tra accuratezza del conteggio delle particelle e tempo di elaborazione e sulla riduzione degli artefatti nel flusso di lavoro di rilevamento.

Introduzione

Le microplastiche (MP) sono un gruppo altamente eterogeneo di particelle che variano ampiamente in dimensioni, forma, colore, densità, composizione chimica e altre proprietà fisiche, rendendo la loro identificazione e quantificazione particolarmente impegnative¹. Nelle indagini MP sono stati impiegati diversi metodi analitici, dalle tecniche visive come la microscopia ottica² ad approcci chimici più avanzati come la pirolisi-gascromatografia³. La microscopia ottica è un metodo comunemente usato per caratterizzare MP più grandi (in genere 0,5-5 mm) grazie alla sua ....

Protocollo

Questo protocollo è stato modificato rispetto alla versione originale⁹. Il protocollo è una guida per l'analisi di campioni acquatici (acqua potabile, fiume, lago, costa o oceano aperto) per estrarre, rilevare e quantificare MP (<300 μm) sui filtri. I reagenti e le attrezzature utilizzate sono elencati nella Tabella dei Materiali.

1. Controllo di qualità

1. Assicurarsi di filtrare tutti i reagenti attraverso un filtro a membrana da 0,22 μm prima dell'uso.
2. Assicurarsi che il personale indossi camici da laboratorio di cotone (senza materiali sintetici) e si lavi le m....

Risultati

Qui vengono presentati i risultati ottenuti utilizzando la versione più recente della metodologia. Il metodo è stato modificato rispetto alla sua applicazione originale ^9,14. I campioni utilizzati in questo articolo fanno parte di un progetto per valutare l'inquinamento da MP nei tre principali corpi idrici costieri di Long Island, NY: Great South Bay, Peconic Estuary e Shinnecock Bay. I risultati qui presentati servono come prova di concetto per il nostro metodo.......

Discussione

Questa metodologia consente la quantificazione di particelle di microplastica (MP) di dimensioni fino a 1 μm da campioni d'acqua raccolti sui filtri, consentendo misurazioni dettagliate dell'abbondanza delle particelle, della composizione chimica, delle dimensioni e della massa. Tuttavia, è essenziale riconoscere e affrontare le fonti di incertezza inerenti a questo approccio, in particolare quando si analizzano particelle più piccole di 10 μm in matrici ambientali complesse.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Foglio di alluminio	qualsiasi marca commerciale
Setacci analitici in acciaio inox	Retsch GmbH, Germania	DIN 4188
Filtri anodisc	Whatman
Portafiltri	FisherBrand-Millipore Sigma	XX1012542
Bottiglie di vetro	FisherBrand-Millipore Sigma	02-912-313	Qualsiasi contenitore di vetro funziona per il processo di campionamento
Imbuto per vetreria	FisherBrand-Millipore Sigma	XX1012514
Perossido di idrogeno 30 %	Scienze innovative	7722-84-1
microspettrofotometro Raman confocale inVia	Renishaw
Cappa a flusso laminare	Labconco o qualsiasi altra cappa laminare per uso laboratoriale
Morsetto in metallo	FisherBrand-Millipore Sigma	XX1012503
Pinze in metallo	FisherBrand-Millipore Sigma	13-820-061
Vetrini per microscopio	Thermo Fisher	https://www.thermofisher.com/
Guanti in nitrile	Kimtech	55080-54
Fliter a membrana in nitrocelulosio 0,22	Tecnologia di filtraggio GVS	1214898
Forno a calore radiale	Strumenti della linea Lab	3609
Pompa a vuoto	Welch	Codice 25468-01 A
WiRE 5.2	Renishaw