農地土壌からの従来のマイクロプラスチックの分離と同定

サマリー

ここでは、土壌からマイクロプラスチックを抽出し、そのポリマーの種類を特定する方法を紹介します。この分析法は、実行、適用性、および費用対効果が最適化されています。これは、土壌中のマイクロプラスチックを特定するための分析方法を標準化するための科学的基盤を築きます。

要約

陸域環境におけるマイクロプラスチック(MP)汚染は、過去10年間でますます注目されており、さまざまな土壌システムにおけるMPの数と種類、およびそれらが土壌や作物の健康に与える影響を説明する研究が増えています。しかし、MPの抽出方法や分析方法が異なるため、結果を比較し、業界のアドバイスや政策立案者のための信頼できるエビデンスを生成する機会は限られています。ここでは、土壌からの従来のMPのサンプリング、分離、および化学的同定の方法論を説明するプロトコルを紹介します。この方法は低コストで、材料もすぐに入手できます。これにより、運用の容易さが向上し、広範な採用に役立つ可能性があります。このプロトコルは、プラスチックフリーの器具を使用して、土壌の上部0〜30cmからのサンプル収集に関する詳細な情報を提供します。さまざまな固体媒体(ベントナイト粘土、二酸化ケイ素、非汚染土壌など)を使用してさまざまな土壌タイプをシミュレーションし、その後の定量化のために同じ質量のポリエチレン(PE)-MPを添加します。飽和塩化ナトリウム(NaCl)溶液を利用したプラスチック粒子の密度分離と、4M水酸化ナトリウム(NaOH)溶液を使用した上清中の有機不純物の分解。ナイルレッド染色後の蛍光顕微鏡法による粒子の定量化。マイクロフーリエ変換赤外分光法(μ-FTIR)またはレーザー直接赤外分光法(LDIR)を使用したポリマー同定。MPの回復率は、上記のメディアで83%から90%の範囲でした。このプロトコルは、実現可能性、適用性、および費用対効果に最適化された土壌MP分析の効率的な方法を提供します。さらに、付属のビデオは、土壌MPを仮想的に段階的に分析するプロセスをガイドできます。この研究は、土壌MP分析の方法を標準化し、測定の接続性と比較可能性を強化し、より標準化された科学研究の基盤を確立することに専念しています。

概要

年間480万から1,270万トンのプラスチックが陸生の発生源から海に流入していると推定され^{ています1,2}。これらのプラスチック粒子は、紫外線照射、機械的摩耗、および生分解^3,4に応答して、徐々に小さな断片に分解されます。直径5mm未満のプラスチック粒子が土壌中のマイクロプラスチック(MP)汚染は、特に土壌や作物の健康への潜在的な影響の観点から、ますます懸念されています。これは主に、プラスチック生産の継続的な増加と、プラスチック廃棄物の適切な処理を取り巻く課題によって推進されています^5,6。

土壌中のMPの蓄積は、さまざまな外的要因に起因する可能性があります。土壌中のMPsの潜在的な供給源は複雑で、可塑性栽培の実践(例えば、プラスチックマルチフィルム、灌漑パイプ、温室フィルム、および関連インフラストラクチャ)^7,8,9および有機改質剤の投入(下水汚泥の施用、農業堆肥、有機肥料など)¹⁰。さらに、プラスチックごみ¹¹の不適切な処理、食品プラスチック包装残渣¹²からの消化食品廃棄物の分解、コーティングされた肥料¹³の利用、ゴムタイヤ^{14の摩耗14}、および大気沈着¹⁵も、土壌中のMPsの寄与者として知られている。農業用プラスチック、特にプラスチックマルチフィルムの主要な生産国および使用国である中国は、プラスチックマルチングの多い農地に平均してMPが豊富に存在すると推定されており、約4231品目^kg-1(乾燥土壌)¹⁶です。2018年には、深さ0〜10 cm以内の中国の農地土壌中のMPの量は、4.9 × 10⁶から1.0 × 10⁷トンの範囲であり、農業用マルチフィルム¹⁷に大きく貢献しました。ヨーロッパと北米の農業用土壌への汚泥の施用は、それぞれ年間63,000トンと44,000トン以上のMPを投入する可能性があります¹⁸。ドイツでの研究によると、堆肥を耕作地に施用すると、プラスチック粒子(>1 mm)が耕作地に年間投入されることが示されました。堆肥の適用は、350億から2.2兆のプラスチック粒子をもたらしました¹⁰。大気中のMPの土壌への寄与はまだ不確かであり、さらなる定量化が必要である¹⁵。例えば、大気中のMPの年間平均インプットは、中国¹⁶×10⁴品目^{m-2 yr-1} 7.9と推定されています。土壌中のMPの供給源が非常に広いため、多くの研究者が注目していますが、サンプリング、抽出、分析検出方法が多様であるため、さまざまな研究結果を統合して比較することは困難です。

広範囲の供給源からのMPの蓄積は、地球の土壌に潜在的な環境脅威をもたらし¹⁶、土壌中のMPの研究の明確な必要性を強調しています。いくつかの研究は、MPが農業用土壌に及ぼす影響には、土壌特性の変化、植物や土壌生物の成長と発達の妨げ、土壌微生物活動への影響などがあることを示しています^19,20。他の研究では、MPは食物連鎖²¹に沿った高栄養レベルで生物に蓄積し、人間の健康²²に潜在的な危険をもたらす可能性があることがわかっています。MPsの土壌環境影響を明らかにするためには、まず、MPの存在量、ポリマーの同定、分布特性など、MPsの汚染の現状を把握する必要があります。したがって、土壌MPの正確な同定と検出は最も重要です。

現在、土壌中のMPの世界的な存在を調査している論文の数が増えており、抽出方法と検出方法²³にはかなりのばらつきが観察されています。サンプルを慎重に収集した後(MPの汚染を最小限に抑えるため)、MPs分析のプロトコルには通常、3つの主要なステップが含まれます。まず、密度分離は、土壌マトリックスからMP粒子を分離するために広く採用されています。このプロセスでは、一般的に蒸留水(DI)(1.0 g ^cm-3)、塩化ナトリウム(NaCl、1.2 g ^cm-3)、塩化亜鉛(ZnCl₂、1.6 g ^cm-3)などの試薬を使用します。第二に、MPの表面から有機不純物を除去する方法には、酸性およびアルカリ性の溶液または他の酸化剤による洗浄、および酵素消化²⁴が含まれる。土壌マトリックス中の有機物の消化またはMPs粒子への付着は、通常、30%の過酸化水素(H₂O₂)、65%の硝酸(HNO₃)、または50%の水酸化ナトリウム(NaOH)²⁵を使用して行われます。密度分離と有機物分解に続いて、粒子の数を決定するためにMPsサンプルの顕微鏡検査が必要です。この検査は、フーリエ変換赤外分光法(FTIR)、ラマン分光法、または他の近赤外分光法^技術26などの技術によるポリマーの化学組成の分析によって補完される。

ただし、MPの抽出および検出プロセスの各ステップには、MPの発生が過大評価または過小評価される可能性があります。例えば、脱イオン水は、その費用対効果と有害性の欠如のために密度分離の試薬として広く使用されているにもかかわらず、高密度のMPs粒子の排除につながる可能性があります²⁷。逆に、高密度試薬の広範な適用は、環境上の危険とコストの増加によって制限される可能性があります²⁸。さらに、有機消化に使用される特定の試薬は、MPs粒子に損傷を与える可能性がある²⁹。さらに、光学顕微鏡、立体顕微鏡、および解剖学的顕微鏡を使用した視覚的分類には、課題がないわけではありません^26,30。MPs粒子の測定は、分析者の専門知識と操作、および機器の設定に大きく依存します。これらの知見は、さまざまな方法論を採用する際に一貫性と精度を達成することの難しさを強調しており、その結果、異なる研究間での結果の比較が複雑になります。

研究間でのデータの信頼性と比較可能性を確保するためには、土壌中のMPの抽出と比較のための標準化されたプロトコルを確立することが不可欠です。この標準化により、MPsの発生評価の精度が向上するだけでなく、MPsが土壌生態系に及ぼす環境影響について、より包括的かつ統一的な理解が促進されます。抽出法および検出法の限界に対処するために、標準化された分析法に選択された試薬は、すぐに利用可能であり、MPs粒子の完全性や化学組成に影響を与えず、実現可能な環境リスクを最小限に抑える必要があります。さらに、標準化された方法は、MPの回収と土壌マトリックスからの有機物の除去の両方で高い効率を示す必要があります。

わかりやすいプロトコルは、さまざまな研究環境で広く採用するために不可欠です。MPの回収率と費用対効果の両方を考慮すると、飽和NaClは大規模な土壌サンプル密度分離に最適な選択肢です。予備的な単離実験では、4 M NaOH溶液がMPに大きな損傷を与えることなく、植物残渣などの土壌サンプル不純物を効果的に分解することが示されているため、有機物の分解にはNaOHが使用されました。一般に、この実験方法は、容易に入手でき、費用対効果の高い材料を利用し、操作の複雑さが低く、信頼性の高い抽出速度を保証します。

我々は、中国農業科学院が提案した迅速で経済的な分離方法を用いて、農業分野で採取されたMPを決定することを推奨する³¹。以下のすべての手順では、汚染を最小限に抑えるために、使用前にすべての容器、器具、ガラス器具を脱イオン水で洗浄してください。また、サンプルと一緒に通常のブランクを走らせて、収集および抽出手順によってもたらされる汚染を考慮に入れてください。

プロトコル

注:以下の溶液は、抽出プロセスの前に周囲温度で調製する必要があります:1)飽和NaCl溶液(5.7M) - 1kgのNaClを3L DI H₂Oに溶解します。2)4 M NaOH - 480 gのNaOHを3 L DI H₂Oに溶解します。3) Nile Red (100 μg ^mL-1) - 10 mg の Nile Red を 100 mL の適切な溶媒 (メタノール、アセトンなど) に溶解します。

1.土壌のサンプリングと準備

1. 調査範囲全体で「W」字型の5点サンプリング法を使用して、代表的な土壌サンプルを収集します(図1)。収集手順には、30cmのステンレス鋼製ソイルオーガーを使用してください。サンプルを回収し、アルミホイルなどの非プラスチック容器に保管します。
   注:土壌サンプルは、さまざまな希望の深さ(0〜10、10〜20、20〜30 cmなど)に分割できます。プラスチック汚染を最小限に抑えるために、プラスチック製のサンプリング機器や保管容器の使用は避けてください。代わりに、アルミホイルなどの非プラスチック容器を使用してサンプルを収集および保管します。これらのサンプルは、1つの複合サンプルを提供するためにバルク化することも、独立した反復として保持することもできます。
2. 直射日光を避けて室温で土壌を乾燥させます。
   1. ソイルドライヤが利用可能な場合は、個々のチャンバー内のフィルターが交差汚染のリスクを最小限に抑えるため、複数のソイルサンプルを同時に処理するために使用します。
   2. それ以外の場合は、40°Cに設定されたオーブンを使用し、完全に乾くまで最低24時間土壌を乾燥させます。
   3. 2〜5mmの金属ふるいを使用して乾燥した土を粉砕し、ふるいにかけます。目に見える植物材料、石、その他の不活性材料を取り除きます。
      注意: オーブン/乾燥機内の空気中の汚染を最小限に抑えるために、土壌をアルミホイルでゆるく覆います。金属ピンセットで土壌から目に見えるプラスチックの破片(> 5 mm)を収集し、後でマクロプラスチックの分析を実行する場合は、プラスチックを含まない保管容器に入れます。
3. 小数点以下2桁の目盛りを使用して、プラスチックフリーの計量紙またはアルミホイルに5.0g±0.05gの土壌サンプルを計量します。クロスコンタミネーションを最小限に抑えるために、さまざまなサンプルに新しい計量ペーパーを使用します。サンプルは、プラスチックフリーの容器(ガラスバイアルなど)に保存できます。

2. 密度浮遊

1. 5.0 gの乾燥土壌サンプルをきれいな600 mLガラスビーカー(ビーカーA)に移します。すべての保存容器とビーカーに正確なラベルを貼付してください。
2. ビーカーAに飽和NaCl溶液230mLを加え、ビーカーAを磁気攪拌板に置き、ガラスマグネチックスターラーを加えます。溶液を260rpmで30分間、完全に均質になるまで攪拌します。
3. 完全に均質化したら、マグネチックスターラーを溶液から取り出し、飽和NaCl溶液ですすいで、プラスチック粒子が溶液から放出されるのを防ぎます。ビーカーを直射日光の当たらない平らな面に置き、全密度分離が発生するまで一晩放置します。
   注意: 手順全体を実行するときは、空気中のプラスチック汚染物質を避けるために、アルミホイルで完全に覆う必要があります。

3.不純物の消化

1. ビーカーAの内容物が完全に分離したら、上清を新しい清潔な600mLガラスビーカー(ビーカーB)に慎重に移します。ビーカーAの内壁を飽和NaCl溶液で慎重にすすいでください。上清をビーカーBに移し、この手順を2〜3回行います。
   注:合計200mLの上清が推奨されます。.次のステップで同じ濃度の消化溶液を維持しながら、上清の総量が一貫していることを確認します。
2. ビーカーBのサンプルに4 M NaOH溶液を加えて、500 mLの固定容量にします。ビーカーBをマグネチックスターリングプレートに置き、ガラスマグネチックスターラーを追加し、溶液を完全に均質化するまで260rpmで30分間攪拌します。この過程では、ビーカーをアルミホイルで覆い、空気中の汚染を最小限に抑えてください。
3. 完全に均質化したら、マグネチックスターラーを溶液から取り出し、飽和NaCl溶液ですすいで付着した粒子を取り除きます。ビーカーBを直射日光の当たらない平らな面に置き、全密度分離と有機物消化が起こるまで一晩放置します。
   注意: 手順全体を実行するときは、プラスチック汚染物質が空気から溶液に入るのを防ぐために、アルミホイルで完全に覆う必要があります。消化時間は、有機物の量と種類によって異なります。有機物の完全な消化を確保するために、必要に応じて消化時間を延長します。消化が成功すると、上清はビーカーに見える有機物が浮かんでいなく、透明に見えるはずです。

4.ナイルレッド溶液による着色

1. ビーカーBの内容物が完全に分離したら、上清を新しい清潔な600mLガラスビーカー(ビーカーC)に慎重に移します。ビーカーBの内壁をDI水ですすいで、粒子の移動を最大化します。
   1. ビーカーCの容量が500mL未満の場合は、DI水で500mLに値を作り上げ、溶液の量を統一します。
2. ビーカーCにナイルレッド溶液を加えて、最終最大濃度0.5 Mを達成し、ガラス棒で溶液を完全に均質化するまで攪拌し、ビーカーをアルミホイルで覆って溶液を暗所で30分間インキュベートします。

5.真空ろ過

1. 真空ろ過装置を次の順序でセットアップします:ガラス漏斗、金属clamp、真空ろ過ベース、収集ビーカー、接続ホース、水分トラップ、真空ポンプ。新しいメンブレン(孔径0.2μm、直径47mm)を金属ピンセットを使用して、保管容器から慎重に取り出します。フィルターメンブレンを真空ろ過ベースの上部の中央かつ平らに置きます。
   注意: 真空ろ過ベースをガラス漏斗に合わせ、金属クランプで固定することにより、しっかりと接続してください。
2. 真空ろ過を作動させ、ビーカーCから液体をガラス漏斗にゆっくりと注ぎます。ビーカーCをDI水で数回すすいで、粒子の回収を最大化します。サンプルのろ過後、ガラス漏斗の側面をDI水ですすいで、粒子の損失を最小限に抑えます。
   注意: ガラス漏斗をアルミホイルで覆い、ろ過プロセス中の空気中の汚染を最小限に抑えます。サンプルの粒子数が多く、ろ過速度が遅くなる場合は、同じサンプルに複数のメンブレンを使用できます。これにより、メンブレン全体に粒子が均一に分布し、粒子が凝集して重なり合い、後で定量化するリスクが最小限に抑えられます。
3. ろ過が完了したら、ピンセットを使用して多孔質プレートからフィルターメンブレンを慎重に取り出し、各メンブレンを個々のガラスシャーレに置きます。メンブレンを完全に乾かしてから、ペトリ皿を閉じてアルミホイルで包みます。さらなる分析まで、乾燥した暗い場所に保管してください。

6. 蛍光顕微鏡によるMPs粒子の定量

1. メンブレン上の蛍光粒子の正確な位置が、後でポリマーを同定する(FTIRを使用するなど)必要がある場合は、以下の手順を参照してください。
   1. 黒色のゲルペンを使用して、「Z」の形状に沿って、フィルターメンブレンの開始位置と10個のマークを優しくマークします(図2)。ピンセットを使用して顕微鏡ステージ上のスライドガラスにメンブレンを慎重に置き、サンプル表面が平らになるようにします。
   2. 蛍光装置を、ホスト、蛍光源、モニター、蛍光顕微鏡の順にアクティブにします。機器の電源を入れ、光源のライトノブを最大輝度に設定します。 明視野(BF) と 蛍光灯(FL) のスイッチボタンを使用して、それぞれBFとFLの画像を撮影します。
   3. サンプル観察・記録用ソフトウェア(DP2-BSWなど)を使用して、BF位置で明視野写真を撮影します。つまみをFLの位置に回し、暗闇で蛍光フィルターで写真を撮ります。視野の観測シーケンスが 1 から 10 まで実行されていることを確認します。FLとBLの写真が同じ位置で撮影されていることを確認してください。
      注:蛍光顕微鏡分析は、粒子の最適な蛍光を確保するために、ろ過後24〜48時間以内に実施する必要があります。BF画像とFL画像が同じ位置で撮影されていることを確認します(図3)。すべてのメンブレンが同じ倍率と装置設定を使用して分析されていることを確認してください。
2. LDIRを使用したポリマーの同定には、以下の顕微鏡手順を実行します。
   1. 顕微鏡システムを次のようにセットアップします:カメラ、フィルター、倍率と顕微鏡ステージ、およびコンピューター。サンプルとバックグラウンド蛍光に応じて、目的の励起波長と発光波長(それぞれ470 nmと495 nmなど)に最適な適切なフィルターモードを選択します。
   2. フィルターメンブレンホルダーをほこりのないティッシュで拭き、メンブレンをホルダーに固定して顕微鏡ステージにスライドさせます。メンブレン全体を視覚的にスキャンして、粒子が均一に分布していることを確認します。
   3. カメラが接続されていること、および顕微鏡の倍率がすべてのサンプルタイプに適切であり、同じセットのすべてのサンプルで一貫していることを確認してください。測定テープを使用して分析を開始する前に、カメラでキャプチャされた領域のサイズをmm単位で決定します。
      注:粒子が均一に分布している場合は、メンブレン上の必要な数のサンプリングポイントを選択して、メンブレン全体の面積の最低10%を分析します。カメラを使用して各サンプリングポイントの写真を撮ります。

7. FTIRまたはLDIR分光法を用いたMPsポリマーの同定

1. FTIRを使用してポリマー粒子を同定する場合は、以下の手順を参照してください。
   1. FTIR分光計と対応するソフトウェアの電源を入れて、サンプルの観察と記録を行います。各サンプルを測定する前にプローブを清掃してください。
   2. リアルタイムの画面記録を通じて監視する粒子を特定します。ロッカーを操作して位置とシャープネスを調整します。操作プラットフォームを中央に持ってきて、現在の空気背景スペクトルをキャプチャします。
      注:BF画像とFL画像の両方に対応するターゲット粒子。
   3. 各粒子の3〜5個の固定点を測定して、400〜4,000 ^cm-1の赤外線波数範囲内のスペクトルを達成します。結果ページで、元のデータを保存し、スペクトルを取得し、標準ライブラリのプラスチックスペクトルと比較して、サンプルのヒット品質指数を確認します(図4)。
      注:この研究では、MPのサイズが小さく、フィルター全体でMPを定量することが困難であったため、FTIR分析のために各サンプルから5〜7個の代表的な粒子が選択されました。均一な分布を確保するために、フィルターを横切る「Z字型」パターンに従う粒子が選択されました。ただし、粒子はフィルター全体をスキャンするのではなくランダムに選択されたため、不確実性が生じる可能性があることに注意してください。
   4. ヒット品質指数 (HQI) が 0.7 ≥場合、一致は受け入れられます。 図4 は、0.04%PE-MPsをスパイクした土壌サンプル中のFTIR分光法によって同定された粒子の例を示しています。
2. LDIRをポリマー粒子の同定に使用する場合は、以下の手順に従ってください。
   1. 蛍光顕微鏡のステップが完了したら、LDIRでの分析のために粒子を再懸濁します。フィルターメンブレンを新しいガラスバイアルに入れ、20mLの純粋なエタノールを加えます。バイアルをしっかりと閉じ、漏れを防ぐために蓋をパラフィンフィルムで包みます。
   2. すべての粒子が再懸濁されるまで、超音波浴でサンプルを最低1時間超音波処理します。ガラスバイアルからメンブレンを取り外して廃棄します。
      注意: 粒子のあるメンブレン側が内側を向いている、つまりバイアルの壁から離れていることを確認してください。超音波処理時間は、使用する膜の種類によって異なります。メンブレンは色を浸出させる可能性がありますが、これはポリマーの識別を妨げることはありません。
   3. 蛍光顕微鏡でメンブレンを再分析し、粒子の除去が95%>ことを確認することにより、粒子の再懸濁が成功したことを確認します。
   4. エタノール溶液を入れたガラスバイアルを磁気攪拌プレートに置き、バイアルに小さな磁気ガラス攪拌器を追加します。プレートの温度を100°Cに設定し、低速で攪拌して粒子を懸濁させ続けることにより、エタノールを5mL未満に蒸発させます。
      注:バイアルをアルミホイルで軽く覆い、サンプルの空気中の汚染を最小限に抑えます。必要に応じて、エタノール蒸発のために穏やかな窒素の流れの下で溶液を乾燥させます。
   5. サンプルを小さな8 mLガラスバイアルに移し、新しいエタノールを使用して20 mLガラスバイアルをすすぎ、粒子回収率を最大化します。
      注:必要に応じて、新しいエタノールを小さなガラスバイアルに追加して、正確に5 mLにします。
   6. LDIRでの分析のためにサンプルを準備するには、すべての粒子が溶液中に均一に懸濁するまでサンプルを十分に振とうし、サンプルの10μLをスライド上にすばやくピペットで移し、エタノールを蒸発させます。この手順をさらに 2 回繰り返して、各スライド上のサンプルごとに 3 回の繰り返しを分析します。
   7. 関連するソフトウェアの粒子解析ツールを使用して、設定されたサイズ範囲内の各粒子の赤外線スペクトルを測定し、ポリマー同定のために内部ライブラリと照合します。
      注:各粒子の1点は、800〜1800 ^cm-1の赤外線波数範囲で自動的に測定され、粒子はポリマーやその他の有機および無機材料の既知のライブラリスペクトルと自動的に一致します。
   8. ヒット品質インデックス (HQI) ≥ 0.8 の場合、一致は受け入れられます。 図5 は、0.04%PE-MPsをスパイクした土壌サンプル中のLDIR分光法によって同定された粒子の例を示しています。
      注:粒子数が少ないサンプルの場合、サンプル量を増やすことができます。

8. ImageJを用いた蛍光膜画像の粒子定量

1. ImageJ³² (version 1.54f) を開き、ソフトウェアに画像を読み込みます。画像の縮尺を実際の画像サイズに対応する正しい測定値に調整します。「分析」 >「スケールの設定 」機能を使用して、画像のピクセルとサイズ (mm) の値を入力し、「 グローバル 」を選択して、セッション中のすべての画像にこれらの設定を適用します。
2. Process > Binary 関数と Image >Type 関数 > 8-bit を使用して、イメージをバイナリ イメージに変換し、8 ビットに変換します。粒子解析のパラメータを選択するには、解析>セット測定機能を使用して、必要なパラメータ(面積、形状記述子、フェレト直径など)を選択します。[オーバーレイに追加] を選択し、データ出力の小数点以下の桁数を決定します。
3. 粒子を分析するには、「分析」>「粒子の分析」を選択し、対象の粒子サイズ範囲を決定します。「真円度」を 0-1 に設定し、「ピクセル単位」の選択を解除し、「オーバーレイ」の表示を有効にして、「結果の表示」、「エッジの除外」、「結果のクリア」、「穴を含める」、「集計」、および「オーバーレイ」のボックスを選択します。結果ウィンドウから結果を.csvファイルとしてエクスポートします。
   注:蛍光画像の分析では、粒子数に関する情報のみが提供され、ポリマー数に関する情報は提供されません。したがって、例えば、IR分光法技術を用いた追加の同定手順が必要です。

結果

この分析法の回収率を検証するために、3 つの異なる固体マトリックス(二酸化ケイ素(SD)、ベントナイト粘土(BT)、土壌)のサンプルを 3 回の繰り返しセットで分析しました。サンプルは、0.04% w/w 白色ポリエチレン(PE)マイクロプラスチック(粒子サイズ範囲 40-48 μm)を添加した場合と添加しない場合で分析しました。土壌試料は中国北京市海淀区(中国農業大学西キャンパス)から採取し、土壌をアンバー土壌として分類した。さらに、抽出および分析プロセス全体で導入される可能性のある汚染を考慮するために、ブランクの 3 回の繰り返しを含めました。

平均回復率は、BTが84%、SDが83%、土壌が90%でした。平均して、PE微粒子の86%が20〜500μmの設定サイズ範囲内で正常に回収されました。ブランクサンプルの結果の干渉と化学的同定が排除されました。粒子の損失は、上清の移動、ろ過、または誤った識別によって説明できます。回収率の変動は、塩溶液の種類、消化溶液、反応時間などの要因によって影響を受ける可能性があります^33,34

ディスカッション

現場での土壌サンプリング戦略は、単純なランダムサンプリングや体系的なグリッドサンプリングなどのアプローチ、サンプリングエリアと深さを含め、特定の研究課題に合わせて調整し、サンプル収集前に明確に定義する必要があります。一部の研究では、0〜10 cm^34,37の表土層に焦点を当てていますが、他の収集された土壌サンプルは0〜40 cm³⁸です。MPの大きさや存在量は土壌の深さによって異なるため、土壌サンプリングでは深さを統一する必要があります。これは典型的なすきの深さ^39,40であるため、農業分野に適切で実用的である0〜30cmの深さを検討することをお勧めします。さらに、研究目的、サンプリングアプローチ、およびサンプリング領域は、事前定義された研究課題に対処するように設計する必要があります。さらに...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
2桁数バランス	n/a	n/a	標準 2-10進数バランス
40 °Cオーブン	n/a	n/a	温度が40°Cに設定された標準的な大型ファンオーブン。C
8700 LDIR	Agilent Technologies	n/a	粒子の識別に使用されるLDIR
アルミニウム容器	n/a	n/a	標準アルミニウム食品テイクアウト容器
アルミ箔	n/	a n/a	標準ヘビーデューティアルミ箔
Axioplan 2	Zeiss	n/a	蛍光顕微鏡は、蛍光状態のマイクロプラスチック粒子を観察するために使用されます
ベントナイト粘土	シグマ・アルドリッチ	285234	回収試験に使用したベントナイト粘土
BX53	オリンパス	n/a	蛍光顕微鏡法で蛍光状態のマイクロプラスチック粒子を観察
ガラスビーカー (600 ml)	該当なし	なし	標準ガラス
ビーカー ガラスビン (1 l)	該当なし	該当なし	標準ガラスボトル
ガラス磁気スターラーバー	n/a	n/a	標準ガラスコーティングマグネチックスターラーバー
ガラス製測定シリンダー (500 ml)	該当なし	/a	標準ガラス製測定シリンダー
ガラス製ピペット (10 ml)
ガラス製真空ろ過装置	パイレックス(シグマ・アルドリッチ経由で購入)	SLW5809/KIT	500mlの漏斗、多孔質プレート、1リットルのコレクションビーカーを備えたガラスろ過装置
LUMOS Alpha II	Bruker	n/a	FTIRは、疑わしいマイクロプラスチックの分析に使用されます。
磁気攪拌プレート	n/a	n/a	標準磁気攪拌プレート
MCEフィルター膜	Jinteng company	JTMF0441/0442	白色 MCE 膜、0.2 & マイクロ;m孔径、直径50mm、FTIR法
ナイルレッド	フィッシャーサイエンティフィック	10464311	ナイルレッド粉末 適切な溶剤(アセトンなど)を使用してナイルレッド染料のストック溶液を作るために使用されるナイルレッド粉末
PCTEフィルター膜	Sterlitech Corporation	1270060	ブラックPCTEメンブレン、PVPフリー、0.2 & マイクロ;m細孔サイズ、直径47mm、LDIR法
二酸化ケイ素	シグマ・アルドリッチ	18649	回収試験に使用される二酸化ケイ素
塩化ナトリウム シ	グマ・アルドリッチ	S9888	密度分離に使用される塩化ナトリウム
水酸化ナトリウム	フィッシャー・サイエンティフィック	・10675692	有機物消化に使用される水酸化ナトリウム
ソイルオーガー	n/a	n/a	長さ30 cm;直径2 cm;材質 ステンレス鋼
超高分子量ポリエチレンマイクロプラスチック粉末	シグマアルドリッチ	434272	回収試験のために二酸化ケイ素、ベントナイト粘土、土壌サンプルをスパイクするために使用されるポリエチレンマイクロプラスチック
ポンプ	Vacuubrand GmBH Co KG	ME 2C NT	真空ろ過用真空ポンプ