Pobieranie próbek, sortowanie i charakteryzowanie mikrodrobin plastiku w środowisku wodnym z dużą ilością zawieszonych osadów i dużymi pływającymi odpadami

Summary

Większość dotychczasowych badań nad mikroplastikiem miała miejsce w systemach morskich, gdzie poziom zawieszonych ciał stałych jest stosunkowo niski. Uwaga skupia się obecnie na systemach słodkowodnych, które mogą charakteryzować się dużą ilością osadów i pływającymi szczątkami. Protokół ten dotyczy zbierania i analizowania próbek mikroplastiku ze środowisk wodnych, które zawierają wysokie zawieszone ładunki stałe.

Abstract

Wszechobecna obecność plastikowych śmieci w oceanie jest powszechnie uznawana przez społeczeństwo, społeczności naukowe i agencje rządowe. Jednak dopiero niedawno określono ilościowo zawartość mikrodrobin plastiku w systemach słodkowodnych, takich jak rzeki i jeziora. Pobieranie próbek mikroplastiku na powierzchni zwykle polega na rozmieszczaniu sieci dryfujących za nieruchomą lub poruszającą się łodzią, co ogranicza pobieranie próbek do środowisk o niskim poziomie zawieszonych osadów i pływających lub zanurzonych śmieci. Wcześniejsze badania, w których wykorzystywano sieci dryfujące do zbierania mikroplastiku, zazwyczaj wykorzystywały sieci o rozmiarze oczek ≥300 μm, co pozwalało plastikowym śmieciom (cząstkom i włóknom) poniżej tego rozmiaru przejść przez sieć i uniknąć kwantyfikacji. Szczegółowo opisany tutaj protokół umożliwia: 1) pobieranie próbek w środowiskach o dużych obciążeniach zawieszonych i pływających lub zanurzonych szczątkach oraz 2) wychwytywanie i oznaczanie ilościowe cząstek i włókien mikroplastiku <300 μm. Próbki wody pobierano za pomocą pompy perystaltycznej w pojemnikach z polietylenu o niskiej gęstości (PE), które miały być przechowywane przed filtracją i analizą w laboratorium. Filtracja została przeprowadzona za pomocą wykonanego na zamówienie urządzenia do filtracji mikroplastiku, zawierającego odłączane złącza, w których znajdowały się sita z siatki nylonowej i filtry membranowe z mieszanych estrów celulozy. Sita siatkowe i filtry membranowe zbadano za pomocą mikroskopu stereoskopowego w celu ilościowego określenia i oddzielenia cząstek i włókien mikroplastiku. Materiały te zostały następnie zbadane za pomocą spektrometru podczerwieni z mikro-tłumionym całkowitym odbiciem (micro ATR-FTIR) w celu określenia typu polimeru mikroplastiku. Odzysk mierzono poprzez nakłuwanie próbek przy użyciu niebieskich cząstek PE i zielonych włókien nylonowych; Procent odzysku określono na 100% dla cząstek stałych i 92% dla włókien. Protokół ten pokieruje podobnymi badaniami nad mikroplastikiem w rzekach o dużej prędkości i wysokim stężeniu osadów. Dzięki prostym modyfikacjom pompy perystaltycznej i urządzenia filtracyjnego użytkownicy mogą zbierać i analizować różne objętości próbek i rozmiary cząstek.

Introduction

Plastik po raz pierwszy zaobserwowano w oceanie już w latach 30. XX wieku¹. Ostatnie szacunki dotyczące morskich odpadów z tworzyw sztucznych wahają się od ponad 243 000 ton metrycznych (MT) plastiku na powierzchni oceanu do 4,8-12,7 miliona ton plastiku trafiającego do oceanu ze źródeł lądowych rocznie^2,3. Wczesne badania nad morskimi odpadami z tworzyw sztucznych koncentrowały się na makroplastikach (o średnicy >5 mm), ponieważ są one łatwo widoczne i policzalne. Jednak niedawno odkryto, że makroplastiki stanowią <10% plastikowych śmieci w oceanach, co wskazuje, że przytłaczająca więk....

Protocol

1. Pobieranie próbek wody

1. Zbieraj próbki wody i interesujące dane dotyczące jakości wody za pomocą łodzi, w której rzeka jest dobrze wymieszana, najlepiej w miejscach, w których znany jest stan rzeki lub odpływ (np. stacje pomiarowe United States Geological Survey (USGS)). ²⁰ Aby upewnić się, że woda jest dobrze wymieszana, poprowadź łódź za pomocą ręcznego miernika zanurzonego w rzece do miejsca, w którym przewodność pozostaje względnie stała.
2. W miejscach pobierania próbek zapisuj współrzędne lokalizacji i głębokość. Aby znaleźć głębokość 0,6, po prostu pomnóż całkowitą głębokość przez 0,6. Zmierz parametry jakoś....

Results

Aby zweryfikować wskaźniki odzysku tego protokołu, trzy próbki (V_{1-V 3}) z Oso Bay, Corpus Christi, Texas (sąsiadujące z kampusem Texas A&M University Corpus Christi), zostały wzbogacone 10 niebieskimi cząstkami PE (o średnicy od 50 do 100 μm) i 50 zielonymi włóknami nylonowymi o różnych długościach (Rysunek 3). Obliczono TSS próbki (sekcja 2), a następnie próbki przefiltrowano przy użyciu metod opisanych w sekcjach 3-5. Niebieskie cząstki PE i.......

Discussion

Zbieranie mikroplastiku za pomocą pławnic jest konwencjonalną metodą w środowiskach takich jak ocean, gdzie zarówno stężenie osadów, jak i tworzyw sztucznych jest niskie, co wymaga dużych objętości próbek. Jednak pławnice nie zawsze są praktyczne i bezpieczne w rzekach o dużym ładunku osadów i dużych pływających lub zanurzonych śmieciach. Ponadto nie jest możliwe użycie sieci dryfującej przy próbie dokładnego wychwytywania i ilościowego oznaczania materiałów mikroplastikowych, w szczególności włókien, ponieważ większość .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Pojemniki 1L Cubitainer, polietylen o niskiej gęstości	VWR	89094-140	Pojemniki służące do pobierania i przechowywania próbek.
2-1 / 2 "Clear Schedule 40 Sztywna rura PVC	United States Plastic Corporation	34138	Rura PVC użyta do wykonania urządzenia jest rurą o długości 2,43 m. Rura została następnie przycięta na żądane długości dla każdej sekcji oddzielonej złączami. Długości sekcji zostały ustalone, przewidując, że mniejsze rozmiary porów szybciej zapchają urządzenie. Dłuższe sekcje umieszczono nad mniejszymi porami, aby zbierać i zatrzymywać wodę, aby zapobiec konieczności demontażu urządzenia w celu wymiany filtra, podczas gdy próbka pozostała w urządzeniu. Do jednego urządzenia filtrującego potrzebne są jedne 18 cali, jeden 12 cali i dwa 6 cali.
Złączka nasadowa 2-1/2" PVC SCH 40	Supply House	457-025	Złącza złączy zostały przyklejone do rury PVC, aby pomieścić sita nylonowe i mieszane membrany celulozowe.
Arkusz siatki tkanej z nylonu 6, nieprzezroczysty w kolorze złamanej bieli, szerokość 12 cali, długość 12 cali, rozmiar oczek 500 mikronów, 38% otwarta przestrzeń (opakowanie 5 sztuk)	Małe części za pośrednictwem Amazon	CMN-0500-C/5PK-05	Arkusze siatki zostały pocięte w koła, aby dopasować się do średnicy zewnętrznej średnicy rury PVC. Krawędzie zostały przyklejone, aby upewnić się, że nie dojdzie do strzępienia. Średnica kleju nie powinna sięgać do wewnętrznej średnicy PVC, aby nie została naruszona podczas filtracji.
Nylonowy arkusz siatki 6, nieprzezroczysty biały, 12 cali szerokości, 12 cali długości, 100 mikronów Rozmiar oczek, 44% otwarta przestrzeń (opakowanie 5 sztuk)	Małe części za pośrednictwem Amazon	B0043D1TB4	Arkusze siatki zostały pocięte na koła, aby dopasować się do średnicy zewnętrznej średnicy rury PVC. Krawędzie zostały przyklejone, aby upewnić się, że nie dojdzie do strzępienia. Średnica kleju nie powinna sięgać do wewnętrznej średnicy PVC, aby nie została naruszona podczas filtracji.
Arkusz siatki tkanej z nylonu 6, nieprzezroczysty biały, szerokość 12 cali, długość 12 cali, rozmiar oczek 50 mikronów, 37% otwarta przestrzeń (opakowanie 5 sztuk)	Małe części za pośrednictwem Amazon	B0043D1SGA	Arkusze siatki zostały pocięte na koła, aby dopasować je do średnicy zewnętrznej rury PVC. Krawędzie zostały przyklejone, aby upewnić się, że nie dojdzie do strzępienia. Średnica kleju nie powinna sięgać do wewnętrznej średnicy PVC, aby nie została naruszona podczas filtracji.
Membrana z mieszanego estru celulozy, 0,45um, 142mm, 25/pk	VWR	10034-914	Jako ostatni filtr zastosowano filtr membranowy z mieszanej celulozy o ciśnieniu 0,45 um. Zastosowano dużą średnicę, aby umożliwić złożenie filtra w stożek w celu zwiększenia powierzchni filtra, aby zapobiec zatykaniu.
Metalowy kosz siatkowy Sitko do liści herbaty Filtr dzbanka do herbaty o średnicy 76 mm 3 sztuk	Uxcell przez Amazon	a15071600ux0260	Kosz siatkowy służy do zapewnienia dodatkowego podparcia dla filtra membranowego, aby zapobiec rozdarciu, gdy ciśnienie zostało przyłożone przez pompę próżniową.
1/2 "PVC Wkładka kolczasta Męski adapter	Supply House	1436-005	Dodano adapter próżniowy, aby umożliwić filtrację próżniową w przypadku powolnej filtracji ze względu na wysokie stężenie osadu.
1/2 cala OD x 3/8 cala ID x 10 stóp PVC Przezroczysta rura winylowa	Home Depot	702229	Rurka używana do podłączenia pompy próżniowej do urządzenia filtrującego.
Przyrząd wieloparametrowy YSI Professional Plus z Quatro	YSI	6050000	Ręczny miernik służący do pomiaru dodatkowych parametrów jakości wody (np. zmętnienia, temperatury, przewodności, pH i tlenu rozpuszczonego (DO)).
Przenośny mętnościomierz 2100P	Hach	4650000	Ręczny miernik służący do pomiaru zmętnienia.
Rurki PE z wykładziną FEP	Geotech	87050529	Rurki używane z pompą perestaltyczną do pobierania próbek wody z żądanych głębokości.
Geopump Pompa perystaltyczna Seria II	Geotech	91350123	Pompa służy do pobierania próbek wody.
Mikroskop MeiJi Techno EMZ-8TR	Microscope.com	EMZ8TR-PLS2	wykorzystywał sita siatkowe i filtry membranowe do analizy podejrzanych mikroplastików.
Spektrometr FTIR Nicolet iS10	Thermo Electron North America	912A0607	FTIR służy do analizy podejrzanych mikroplastików.
Mikroskop FTIR Nicolet iN5	Thermo Electron North America	912A0895	Mikroskop FTIR używany do analizy podejrzanych mikroplastików.
Germanium (Ge) ATR	Thermo Electron North America	869-174400	Akcesorium Geranium ATR używane wraz z mikroskopem Nicolet iN5 FTIR do analizy podejrzanego mikroplastiku.
Aluminiowe mikromocowania EZ-Spot (opakowanie 5 sztuk)	Thermo Electron North America	0042-545	używane wraz z mikroskopem Nicolet iN5 FTIR do analizy podejrzanego mikroplastiku.
Szkiełka do próbek ze szkła powlekanego aluminium	Thermo Electron North America	0042-544	Szkiełka mikroskopowe używane wraz z mikroskopem Nicolet iN5 FTIR do analizy podejrzanego mikroplastiku.