Światowa produkcja tworzyw sztucznych stale rośnie od lat 50-tych, osiągając 311 milionów ton w 2014 roku, z czego około 40% wykorzystano w opakowaniach1. Równolegle w środowisku gromadzi się coraz więcej tych materiałów, co może stanowić poważne zagrożenie dla ekosystemów2. Chociaż doniesienia o tym fakcie pojawiły się już w latach siedemdziesiątych XX wieku, w ciągu ostatniej dekady zwrócono na nie większą uwagę. Zwłaszcza mikroplastik, fragmenty plastiku o średnicy ≤ 5 mm, są obecnie uznawane za jeden z głównych problemów związanych z jakością wody morskiej3.
Granulki żywicy z tworzywa sztucznego to małe granulki, zazwyczaj w kształcie walca lub dysku i o średnicy kilku mm (np. od 2 do 5 mm)4,5. Należą one do kategorii mikroplastików. Te granulaty tworzyw sztucznych są surowcem przemysłowym, z którego wytwarzane są końcowe produkty z tworzyw sztucznych poprzez ponowne topienie i formowanie w wysokiej temperaturze6. Mogą zostać nieumyślnie uwolnione do środowiska podczas produkcji i transportu. Na przykład, mogą one zostać bezpośrednio wprowadzone do oceanu przez przypadkowe wycieki podczas transportu4,7,8. Mogą być przenoszone z lądu do oceanów przez spływy powierzchniowe, strumienie i rzeki. Ze względu na ich trwałość w środowisku, granulki plastiku są szeroko rozpowszechnione w oceanach i można je znaleźć na plażach na całym świecie4. Mogą negatywnie wpływać na organizmy morskie i mogą dostać się do łańcucha pokarmowego, gdzie ich skutki są nieprzewidywalne6,7. Co więcej, kilka badań wykazało obecność zanieczyszczeń środowiskowych zaadsorbowanych na plastikowych granulkach zebranych w środowisku przybrzeżnym, które działają jako wektor tych potencjalnie toksycznych chemikaliów4,9,10. W rzeczywistości istnieją dowody laboratoryjne sugerujące, że te substancje chemiczne mogą ulegać bioakumulacji w tkankach organizmów po uwolnieniu ze spożytych fragmentów plastiku11,12.
Aby lepiej ocenić zagrożenia związane z występowaniem granulek plastiku w środowisku morskim, konieczne jest opracowanie metodologii, które mogą określić sorbowane zanieczyszczenia organiczne. Ważnym krokiem jest ekstrakcja substancji chemicznych z matryc z tworzywa sztucznego, które mogą mieć niejednorodne właściwości fizykochemiczne w zależności od rodzaju polimeru, jego etapu degradacji i obróbki wstępnej. Większość badań opisanych w literaturze wykorzystuje techniki maceracji lub Soxhleta4,5,6,9,13,14,15,16,17,18, które są wypłacalne i/lub czasochłonne. W związku z rosnącym zainteresowaniem tą kwestią, należy opracować alternatywne rozwiązania w celu szybszej oceny zanieczyszczeń organicznych zaadsorbowanych na kawałkach tworzyw sztucznych. Ponadto analiza chemiczna tworzyw sztucznych dostarcza informacji na temat struktury chemicznej mikroplastików. W rezultacie można ocenić dominujące typy polimerów i kopolimerów obecnych w środowisku. Chociaż fragmenty tworzyw sztucznych są zwykle wykonane z polietylenu (PE) i polipropylenu (PP)5, niektóre miejsca pobierania próbek mogą przedstawiać określony profil, w którym inne kategorie są znacząco reprezentowane (np. kopolimer etylenu/octanu winylu i polistyren (PS)). Spektroskopia FT-IR jest niezawodną i przyjazną dla użytkownika techniką identyfikacji polimerów, powszechnie stosowaną do identyfikacji mikroplastików19,20.
Głównym celem obecnej pracy jest zaoferowanie szybkiej i prostej opcji ekstrakcji OCP i pokrewnych związków z plastikowych granulek za pomocą PFE. Jednak projekt protokołu obejmuje wszystkie etapy prowadzące do wyznaczenia sorbowanych OCP, od pobierania próbek granulek żywicy po analizę związków. Opisano również metodę identyfikacji rodzaju tworzywa sztucznego. Opracowana metodologia koncentruje się na 11 OCP i związkach pokrewnych: i) DDT (2,4'- i 4,4'-dichlorodifenylotrichloroetan) i jego dwóch głównych metabolitach DDE (2,4'- i 4,4'-dichlorodifenylodichloroetylen) oraz DDD (2,4'- i 4,4'-dichlorodifenylodichloroetan); ii) izomer gamma-heksachlorocykloheksan (γ-HCH) jako główny składnik pestycydu lindanu oraz dwa izomery α-HCH i β-HCH uwolnione podczas jego produkcji15; iii) oraz dwa biologicznie czynne izomery endosulfan I (Endo I) i II (Endo II) obecne w endosulfanie technicznym. Badane pestycydy to insektycydy o szerokim spektrum działania, stabilne chemicznie, hydrofobowe i klasyfikowane jako trwałe zanieczyszczenia organiczne (TZO) przez Konwencję Sztokholmską21.