Protocol voor microplastics bemonstering op het zeeoppervlak en Sample Analysis
16 december 2016
De onderstaande protocol beschrijft de methode voor: microplastics bemonstering op het zeeoppervlak, scheiding van microplastic en chemische karakteristieken van de deeltjes. Dit protocol is in lijn met de aanbevelingen voor microplastics controle uitgegeven door de krm technische subgroep Marine Litter.
Dit protocol beschrijft microplastic monstername en monsteranalyse op het zeeoppervlak. Zeeoppervlaktemonstername. Plaats het manta-net vanaf de zijkant van het schip met behulp van een spinnaker-boom of A-Frame, met behulp van lijnen en karabijnen.
Plaats het manta-net uit de wake-zone om te voorkomen dat water wordt verzameld dat is aangetast door turbulentie in de wake-zone. Schrijf de begin-GPS-coördinaten en begintijd in het meegeleverde gegevensblad. Begin met bewegen in een rechte richting met een snelheid van ongeveer 2-3 knopen gedurende dertig minuten en begin de tijdmeting.
Na dertig minuten, stop het schip en schrijf de eind-GPS-coördinaten, de lengte van de route en de gemiddelde schip snelheid in het meegeleverde gegevensblad. Haal het manta-net uit het water. Spoel het manta-net grondig van de buitenkant van het net af met zeewater met behulp van een duikpomp of water uit het waterreservoir van het schip.
Spuit in de richting van de mond van de manta naar de netzak om alle deeltjes die aan het net hechten in de netzak te concentreren. Let op: spoel het monster nooit door de opening van het net om verontreiniging te voorkomen. Verwijder veilig de netzak en zeef het monster in de netzak door een zeef met een mazengrootte van 300 micrometer of minder.
Spuit de netzak grondig van de buitenkant en giet de rest van het monster door de zeef. Herhaal deze stap totdat er geen deeltjes meer in de netzak zitten. Concentreer al het materiaal op de zeef in één deel van de zeef.
Gebruik een trechter om de zeef uit te spoelen in een glazen pot of plastic fles met behulp van 70% ethanol. Sluit de fles, veeg hem af met papieren handdoeken en etiket het deksel en de buitenkant van de pot met de naam van het monster en de datum. Scheiding van microplastics van zeeoppervlaktemonsters.
Als het monster geen items bevat die groter zijn dan 25 mm en er schoon uitziet, ga dan direct door met stap 3. Anders, giet het monster door de zeef en verwijder alle natuurlijke of kunstmatige afvalobjecten van een grootte groter dan 5 mm uit het monster door middel van visuele identificatie en een pincet. Zorg ervoor dat elk verwijderd object voorzichtig wordt gespoeld met gedestilleerd water om eventueel aangehecht microplastic afval te verwijderen.
Bewaar alle natuurlijke en kunstmatige afvalobjecten in afzonderlijke containers. Droog alle natuurlijke en kunstmatige afvalobjecten in een droogkast of in de open lucht maar in een gesloten schaal en weeg ze. Identificeer alle afvalobjecten groter dan 25 mm volgens de masterlijst met categorieën van afvalitems.
Na het verwijderen van alle grotere objecten, concentreer alle resterende stukken in één deel van de zeef met behulp van spuitflessen of kraanwater. Giet het monster in een glazen container met behulp van een minimumhoeveelheid van 70% ethanol met behulp van een trechter. Neem een kleine hoeveelheid van het monster en giet het in een glazen petrischaal.
Analyseer het monster met behulp van een stereomicroscoop en zoek naar de microplastic deeltjes. Bij het vinden van elk microplastic deeltje, categoriseer het in een van de categorieën volgens de categorieën in Tabel 1 en plaats het in de petrischaal of andere glazen buisjes gemarkeerd met de categorienaam. De petrischaal moet altijd gesloten zijn.
Plaats de petrischaal onder een microscoop met meetapparatuur en meet de grootte van elk deeltje. Meet de langste diagonaal, behalve filamenten, en noteer de kleur. Weeg de microplastic deeltjes van elke categorie afzonderlijk.
Microplastic deeltjes moeten eerder worden gedroogd. Hoe identificeer je microplastic? Geen celstructuur.
Ongelijkmatige Uniforme dikte. Opvallende kleuren Bij het scheiden van microplastics uit uw monster, wees voorzichtig en verwijder meer dan minder. We kunnen later nog steeds de echte chemische structuur van deeltjes bepalen.
Chemische karakterisering. Geattenueerde reflectie Fourier-transformatie infraroodspectroscopie, of ATR FT-IR, is een veelgebruikte techniek voor de karakterisering van kunststoffen. De samenstelling van het materiaal en in sommige gevallen ook de mate van afbraak, kunnen worden bepaald.
Voorafgaand aan de analyse moet het detectiesysteem worden gereinigd met alcohol en een pluisvrije doek, en een speciale plaat voor kleine deeltjes wordt op de monsterhouder geplaatst. Vervolgens wordt een achtergrondspectrum opgenomen. Het monster wordt vervolgens op de monsterhouder geplaatst en vastgedraaid.
Wanneer de verzameling van het monsterspectrum wordt gestart, stuurt de detector een straal infrarood licht door de ATR-kristal op een zodanige manier dat het reflecteert van het monster in contact met het monster. Deze reflectie dringt lichtjes het monster binnen wat de opname van een spectrum mogelijk maakt. De straal wordt vervolgens door een detector opgevangen terwijl deze het kristal verlaat en er wordt uiteindelijk een spectrum verkregen.
Spectra zijn karakteristiek voor elk materiaal, dus het wordt geïdentificeerd door geautomatiseerde vergelijking van het verkregen spectrum met spectra in een database. ATR FT-IR microscoop. Een FT-IR microscoop combineert de functie van een microscoop en een infraroodspectrometer.
Dit maakt het mogelijk om een spectrum op een zeer klein gebied op te nemen dat geschikt is voor de analyse van microplastics kleiner dan 1 mm. De microscoop wordt meestal gebruikt in ATR-modus, hoewel Transmissie- en Reflectiemodi mogelijk zijn. De analyse begint met het plaatsen van het monster op een glazen filter.
Andere filters kunnen worden gebruikt, maar hun polymeeraard kan de karakterisering beïnvloeden. De filter met het monster wordt op de automatische scantafel geplaatst en de joystick wordt gebruikt om het monster te lokaliseren en een optische afbeelding te maken. Op deze afbeelding markeren we een gebied van 20x20 micron waar het monster zal worden gekenmerkt.
Vervolgens wordt een achtergrondmeting gemaakt, gevolgd door het verzamelen van het spectrum op de gedefinieerde locatie. Een ATR FT-IR spectrum wordt verkregen die wordt vergeleken met de spectra in de database om de samenstelling van het monster te identificeren.Resultaten. Het beschreven protocol levert basisresultaten op met microplastic deeltjes gecategoriseerd in 6 categorieën volgens
Overzicht
Dit protocol beschrijft de methodologie voor het bemonsteren van microplastics op het zeeoppervlak en hun daaropvolgende analyse. Het volgt de richtlijnen die zijn vastgesteld door de MSFD Technical Subgroup on Marine Litter.
Belangrijkste Onderzoekscomponenten
Wetenschapsgebied
- Maritieme biologie
- Omgevingswetenschappen
- Monitoring van vervuiling
Achtergrond
- Microplastics zijn een belangrijk milieuprobleem.
- Monitoringprotocollen zijn essentieel voor het beoordelen van mariene afvalstoffen.
- Gestandaardiseerde methoden verbeteren de vergelijkbaarheid van gegevens.
- Inzicht in de distributie van microplastics helpt bij milieubeheer.
Doel van het onderzoek
- Om een betrouwbare methode voor microplasticsbemonstering vast te stellen.
- Om de identificatie en categorisering van microplasticsdeeltjes te vergemakkelijken.
- Om bij te dragen aan inspanningen voor het monitoren van mariene afvalstoffen.
Gebruikte methoden
- Inzet van een mantanet voor oppervlaktebemonstering.
- Scheiding van microplastics van andere materialen met behulp van zeefjes.
- Visuele identificatie en categorisering van microplasticsdeeltjes.
- Chemische karakterisering met behulp van ATR FT-IR spectroscopie.
Belangrijkste resultaten
- Microplasticsdeeltjes werden gecategoriseerd in zes verschillende groepen.
- Resultaten gaven de aanwezigheid van verschillende soorten microplastics aan.
- De methodologie bleek effectief voor monsteranalyse.
- Gegevens dragen bij aan het begrip van microplasticsvervuiling.
Conclusies
- Het protocol biedt een gestandaardiseerde aanpak voor microplasticsmonitoring.
- De bevindingen ondersteunen lopend onderzoek naar mariene afvalstoffen.
- Toekomstige studies kunnen voortbouwen op deze methodologie voor bredere toepassingen.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
This protocol enables standardized environmental monitoring of microplastic pollution, supporting risk assessment in pharmaceutical supply chains and aquatic toxicology studies. It provides reproducible sampling and analytical methods that enhance data comparability across global marine monitoring programs, informing preclinical safety evaluations of drug formulations and excipients. The methodology aligns with regulatory frameworks for environmental impact assessment, contributing to sustainable R&D practices in the biopharma sector.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of microplastic-induced biological pathways and toxicity mechanisms in aquatic models.
- Operational Value: Provides standardized sample preparation for consistent toxicological screening.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Supports development of assays to evaluate microplastic bioavailability and cellular uptake.
- Operational Value: Ensures reproducible particle isolation and quantification for high-throughput screening.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Facilitates disease-relevant modeling of microplastic exposure in preclinical systems.
- Operational Value: Enables longitudinal tracking of microplastic accumulation in environmental compartments.
Pipeline & Workflow Integration
The protocol integrates into environmental safety workflows, supporting early discovery toxicity screening and preclinical risk assessment for pharmaceutical compounds and delivery systems exposed to marine environments.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on microplastic interactions with biological systems and mechanistic de-risking of excipient safety.
- Screening: Delivers standardized particle separation and quantification for reliable compound-microplastic interaction studies.
- Analytics: Provides quantitative size, shape, and chemical composition data via ATR-FTIR for comparative analysis across conditions.
- Translational Research: Connects environmental monitoring data to preclinical continuity in ecotoxicology and safety pharmacology.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable sampling and analytical platform for ongoing environmental surveillance programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in environmental risk assessment through standardized microplastic characterization.
- Operational Value: Reproducible sampling and analysis workflows ensure data consistency across sites and studies.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions on formulation sustainability and reduces late-stage environmental liability risks.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of green chemistry initiatives and eco-friendly drug delivery systems.
Implementation Considerations
- Expertise in marine sampling techniques and microplastic visual identification.
- Access to manta net deployment equipment and vessel operations.
- Availability of stereomicroscopes, sieves, and ATR-FTIR instrumentation.
- Standardization of sample handling protocols across research teams.
- Adaptation considerations for varying sea states and sampling durations.
