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

Podsumowanie

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.

Streszczenie

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.

Wprowadzenie

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 większość plastikowych śmieci to mikroplastik (<5 mm średnicy)².

Mikroplastik dzieli się na dwie grupy: mikroplastik pierwotny i wtórny. Pierwotne mikrodrobiny plastiku składają się z tworzyw sztucznych, które są produkowane o średnicy <5 mm i obejmują nurdle, surowe granulki używane do wytwarzania produktów konsumenckich, mikrogranulki stosowane jako środki złuszczające w produktach higieny osobistej (np. płyn do mycia twarzy, peeling do ciała, pasta do zębów) oraz materiały ścierne lub smary w przemyśle. Wtórne mikrodrobiny plastiku powstają w środowisku, gdy większe odpady z tworzyw sztucznych są rozdrobnione w wyniku fotolizy, ścierania i rozkładu mikrobiologicznego^4,5. Włókna syntetyczne są również wtórnymi mikroplastikami i stanowią coraz większy problem. Pojedyncze ubranie może uwolnić >1,900 włókien na pranie w domowej pralce⁶. Te mikrowłókna, a także mikrogranulki z produktów higieny osobistej, są spłukiwane do kanalizacji i kanalizacji przed wejściem do oczyszczalni ścieków. Murphy (2016) odkrył, że oczyszczalnia ścieków obsługująca populację 650 000 zmniejszyła stężenie mikroplastiku o 98,4% od dopływu do ścieków, a mimo to 65 milionów mikroplastików pozostawało w ściekach i osadach każdego dnia⁷. Nawet przy wysokim procencie usuwania mikroplastiku podczas procesów oczyszczania, miliony, a może nawet miliardy mikroplastików przechodzą codziennie przez oczyszczalnie ścieków i dostają się do wód powierzchniowych w ściekach^6,8,9,10,11.

Ze względu na ich uwalnianie do środowiska, mikroplastiki zostały znalezione w tkankach trawiennych i oddechowych organizmów morskich na wszystkich poziomach troficznych^12,13,14,15. Ich wpływ po wchłonięciu jest zmienny, przy czym niektóre badania nie obserwują szkód, podczas gdy inne wykazują liczne skutki, takie jak fizyczne i chemiczne uszkodzenie tkanek^4,6,14,15. Dzięki tym odkryciom zainteresowanie tą dziedziną wzrosło w ciągu ostatnich pięciu dekad. Jednak dopiero niedawno rozpoczęto badania mające na celu ilościowe określenie ilości odpadów z tworzyw sztucznych, w szczególności mikrodrobin plastiku, w systemach słodkowodnych, takich jak rzeki i jeziora, lub ocenę wpływu na organizmy żyjące w tych siedliskach^12,16,17,18. Rzeki są głównym źródłem plastikowych śmieci znajdujących się w oceanach, ponieważ otrzymują ścieki, ścieki i spływy wód powierzchniowych, które zawierają mikroplastiki i makroplastiki.

Opisany tutaj protokół może być używany do zbierania próbek mikroplastiku tam, gdzie sieci dryfujące nie są możliwe; szczególnie w środowiskach wodnych o wysokim stężeniu zawieszonych osadów i dużych pływających śmieci, takich jak rzeka Missisipi. Zlewnia rzeki Missisipi jest jedną z największych na świecie i zamieszkuje ją >90 milionów ludzi, co prawdopodobnie czyni ją jednym z największych źródeł plastikowych śmieci do oceanu^19,20. Każdego roku rzeka Missisipi odprowadza do Zatoki Meksykańskiej średnio 735^km3 słodkiej wody, wraz z wysokimi stężeniami zawieszonych osadów (~60 do >800 mg/L) i dużymi gruzami^13,21. Próbki wody pobrano na dwóch głębokościach (tj. powierzchniowej i 0,6-głębokości) w różnych miejscach wzdłuż rzeki Missisipi i jej dopływów w przezroczystych pojemnikach z polietylenu o niskiej gęstości (PE) o pojemności 1 litra za pomocą pompy perystaltycznej. W laboratorium próbki były filtrowane za pomocą nylonowych siatek sitowych i filtrów membranowych z mieszanych estrów celulozy jednocześnie z wykonanym na zamówienie cylindrem z polichlorku winylu (PVC) o średnicy 63,5 mm (2,5 cala) z łączeniami do wkładania sit i filtrów²². Włączenie złączy PVC do urządzenia filtrującego pozwala na filtrację przez dowolną liczbę lub tyle klas wielkości cząstek, ile jest pożądane. Dodatkowo może być używany do wychwytywania zanieczyszczeń mikroplastiku do rozmiarów submikronowych za pomocą filtrów membranowych podczas badania włókien syntetycznych. Po przefiltrowaniu próbki wysuszono, a podejrzane tworzywa sztuczne zidentyfikowano i posortowano z sitami siatkowymi i filtrami membranowymi pod mikroskopem stereoskopowym. Podejrzane tworzywa sztuczne zostały następnie zbadane za pomocą spektroskopii w podczerwieni z mikro-atenuowanym całkowitym odbiciem światła (mikroATR-FTIR) w celu wyeliminowania materiałów niesyntetycznych lub określenia typu polimeru. Biorąc pod uwagę wielkość cząstek i włókien mikroplastiku, zanieczyszczenie jest powszechne. Źródła zanieczyszczenia obejmują depozycje atmosferyczne, odzież, sprzęt terenowy i laboratoryjny, a także źródła wody dejonizowanej (DI). W całym protokole uwzględniono wiele etapów mających na celu zmniejszenie zanieczyszczenia z różnych źródeł podczas przeprowadzania wszystkich etapów badania.

Protokół

1. Pobieranie próbek wody

1. Zbierz próbki wody oraz interesujące dane dotyczące jakości wody za pomocą łodzi w miejscach, gdzie rzeka jest dobrze wymieszana, najlepiej w lokalizacjach, w których znany jest poziom lub przepływ rzeki (np. stacje pomiarowe United States Geological Survey (USGS)).²⁰ Aby upewnić się, że woda jest dobrze wymieszana, steruj łodzią, korzystając z ręcznego miernika zanurzonego w rzece, aż do miejsca, w którym przewodność pozostaje stosunkowo stała.
2. W punktach poboru próbek zapisz współrzędne lokalizacji i głębokość. Aby wyznaczyć głębokość 0,6, po prostu pomnóż całkowitą głębokość przez 0,6. Zmierz interesujące parametry jakości wody (np. mętność, temperaturę, przewodność, pH i tlen rozpuszczony (DO)) za pomocą ręcznego miernika. Aby zmierzyć parametry, wypompuj próbkę wody z żądanej głębokości do szerokoustnego pojemnika za pomocą pompy perystaltycznej i natychmiast dokonaj pomiarów (krok 1.5).
3. Użyj pompy perystaltycznej z przewodami, aby pobrać próbki z powierzchni oraz z głębokości 0,6. Przymocuj do pompy odpowiednią długość przewodów dla danej głębokości.
   1. Ze względu na silne prądy w systemach rzecznych, przymocuj do przewodów pompy 6,4 mm spawany łańcuch za pomocą opasek zaciskowych, aby dociążyć przewody. Na końcu łańcucha umieść obciążnik lub blok cementowy, aby dodatkowo dociążyć zestaw łańcucha i przewodów.
      Uwaga: Nie mocuj obciążnika ani bloku cementowego bezpośrednio do przewodów pompy.
4. Umieść wylot przewodów nad krawędzią łodzi, z dala od odzieży, z której mogłyby osypać się włókna. Powoli opuść wlot przewodów na żądaną głębokość (tzn. powierzchnię lub głębokość 0,6). Następnie uruchom pompę w trybie wstecznym, aby przedmuchać przewody powietrzem przez co najmniej 30 s. Po przedmuchaniu powietrzem zmień kierunek pracy pompy i przepłucz przewody wodą z próbki z żądanej głębokości, pozwalając wodzie spłynąć z łodzi lub do pojemnika na odpady. Zatrzymaj pompę po przepłukaniu przewodów przez co najmniej 30 s.
5. Przepłucz trzykrotnie pojemnik używany do pomiarów jakości wody wodą z próbki, wylewając wodę po każdym płukaniu. Po przepłukaniu napełnij pojemnik wodą z próbki i zmierz interesujące parametry jakości wody za pomocą ręcznego miernika (krok 1.2).
6. Pobierz podpróbkę mikroplastiku, kierując wylot przewodów do oznakowanego pojemnika o pojemności 1 L, który został uprzednio trzykrotnie przepłukany co najmniej 250 mL wody DI. Następnie przepłucz pojemnik dodatkowo trzykrotnie wodą z próbki, wylewając wodę po każdym płukaniu. Po przepłukaniu pojemnika na mikroplastik napełnij go próbką.
7. Stosując tę samą metodę z użyciem pompy perystaltycznej, opisaną w kroku 1.6, pobierz podpróbkę do oznaczenia całkowitej zawiesiny ogólnej (TSS) do oznakowanej butelki o pojemności 250 mL, która została uprzednio trzykrotnie przepłukana co najmniej 100 mL wody DI. Przepłucz butelkę trzykrotnie wodą z próbki, wylewając wodę po każdym płukaniu. Po przepłukaniu pojemnika na TSS napełnij go próbką.
8. W celach zapewnienia i kontroli jakości (QA/QC) pobieraj w terenie co najmniej raz dziennie powtórzenia techniczne oraz próbki ślepe w ten sam sposób, który opisano w krokach 1.6-1.7. Aby pobrać próbkę ślepą, zabierz w teren dwa pojemniki po 1 L wody DI. Po przedmuchaniu przewodów pompy powietrzem otwórz pierwszy pojemnik z wodą DI i przepłucz przewody pompy metodą opisaną w kroku 1.4. Po przepłukaniu przewodów otwórz drugi pojemnik z wodą DI i wpompuj go do pustego pojemnika 1 L oraz butelki 250 mL jako próbki ślepe odpowiednio dla mikroplastiku i TSS.
9. Przechowuj podpróbki mikroplastiku i TSS w lodzie aż do powrotu do laboratorium, gdzie zostaną przechowywane w temperaturze -20°C do momentu ich analizy.
   Uwaga: Upewnij się, że w pojemnikach z próbkami pozostawiono wolną przestrzeń, aby nie uległy one uszkodzeniu wskutek rozszerzalności lodu podczas zamrażania.
   Uwaga: W tym miejscu procedurę można przerwać.

2. Oznaczenie TSS

1. Należy zastosować metodę 160.2 Agencji Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (USEPA) w celu oznaczenia TSS w pobranych w terenie próbkach o objętości 250 mL²³. Obliczone wartości TSS należy porównać z całkowitą ilością znalezionych tworzyw sztucznych.

3. Montaż urządzenia do filtracji mikroplastików

1. Dokładnie wypłucz urządzenie filtrujące i nylonowe sita (Rysunek 1) trzykrotnie, używając co najmniej 250 mL wody dejonizowanej (DI). Umieść sita o pożądanych rozmiarach oczek (np. 50 µm, 100 µm, 300 µm, 500 µm) w każdym złączu, tak aby rozmiar oczek zmniejszał się od góry do dołu urządzenia filtrującego (Rysunek 1A). Szczelnie dokręć każde złącze, aby zapobiec wyciekom.
2. Złóż filtr membranowy z mieszanego estru celulozy (średnica 142 mm) o pożądanej wielkości porów (np. 0,45 µm) w kształt stożka i umieść go w urządzeniu filtrującym:
   Uwaga: Złożenie filtra membranowego zwiększy powierzchnię filtrowania, co zapobiegnie zapychaniu się filtra.
   1. Zmocz filtr membranowy wodą DI. Gdy jest wilgotny, złóż go w stożek o średnicy pasującej do urządzenia filtrującego. Zagnij również niewielki rant wzdłuż krawędzi stożka, tak aby opierał się on na górnej części złącza (Rysunek 1B).
      Ostrzeżenie: Filtr membranowy musi być mokry przed składaniem, aby zapobiec jego rozerwaniu.
   2. Umieść koszyk z siatki ze stali nierdzewnej w ostatnim złączu (Rysunek 1C). Ostrożnie włóż stożkowy filtr membranowy do koszyka (Rysunek 1D). Zagnij rant filtra membranowego na krawędź złącza.
      Uwaga: Koszyk z siatki będzie podtrzymywał filtr i ograniczy ryzyko jego przerwania po zastosowaniu próżni.
3. Na wierzchu filtra membranowego w ostatnim złączu widocznym na Rysunku 1 umieść sito o najmniejszym pożądanym rozmiarze oczek (np. 50 µm).
   Uwaga: Zapewni to dodatkowe wsparcie i utrzyma filtr membranowy na miejscu podczas filtracji.
4. Po szczelnym zamknięciu wszystkich złączy podłącz wąż z górnej części kolby filtrującej do podstawy urządzenia filtrującego. Następnie podłącz wąż z boku kolby filtrującej do pompy próżniowej, zgodnie z ilustracją na Rysunku 2.

Rycina 1: Montaż urządzenia filtracyjnego. (A) Urządzenie filtracyjne składa się poprzez umieszczenie sitek siatkowych o żądanej wielkości porów w górnych złączach. (B) Filtr membranowy z mieszanego estru celulozy musi zostać złożony w kształt stożka, aby pasował do średnicy urządzenia filtracyjnego; stożek powinien mieć mały kołnierz, który nachodzi na krawędź złącza, aby utrzymać filtr na miejscu. (C) W złączu umieszcza się koszyk siatkowy, aby zwiększyć stabilność filtra membranowego. (D) Złożony filtr membranowy wkłada się do koszyka siatkowego, a na wierzchu filtra membranowego umieszcza się sitko siatkowe o najmniejszej wielkości oczek. (E) W pełni zmontowane urządzenie filtracyjne. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 2: Montaż kolby filtracyjnej i pompy. Kolba filtracyjna jest połączona z adapterem próżniowym urządzenia do filtracji za pomocą przezroczystego wężyka winylowego. Następnie kolba filtracyjna zostaje podłączona do pompy próżniowej. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.

4. Filtracja próbek

1. Przed każdym montażem urządzenia, przed rozpoczęciem filtracji, należy pobrać próbki ślepe sprzętu. Urządzenie należy dokładnie wypłukać trzykrotnie, używając co najmniej 250 mL wody DI, przed pobraniem próbki ślepej. Próbki ślepe pobiera się zgodnie z procedurą opisaną w krokach 4.2 - 4.4.
2. Włączyć pompę próżniową. Należy upewnić się, że ciśnienie pompy próżniowej nie przekracza 127 mm Hg, w przeciwnym razie filtr membranowy może ulec rozdarciu.
   Uwaga: W zależności od szybkości przepływu podczas filtracji próbki, ciśnienie wewnątrz urządzenia filtrującego może wzrosnąć, jeśli osady zapchają sita siatkowe lub filtry membranowe. Może to potencjalnie doprowadzić do pęknięcia filtra membranowego przed osiągnięciem odczytu 127 mm Hg. Z tego powodu należy uważnie monitorować ciśnienie, ponieważ może ono wymagać korekty poniżej 127 mm Hg dla każdej próbki z osobna.
3. Użyć cylindra mierniczego o pojemności 500 mL, trzykrotnie wypłukanego co najmniej 250 mL wody DI, aby zmierzyć całkowitą objętość próbki. Zanotować objętość i przenieść próbkę z cylindra mierniczego do urządzenia filtrującego.
   Uwaga: W zależności od objętości próbki wody i rozmiaru kolby filtracyjnej, kolbę filtracyjną może być konieczne opróżnić kilkakrotnie podczas filtracji próbki.
   1. Aby opróżnić kolbę filtracyjną, należy wyłączyć pompę i odłączyć dwa węże od kolby. Zawartość kolby należy przelać do osobnego pojemnika na odpady.
      Uwaga: Próbkę wody po filtracji należy zachować do momentu przefiltrowania całej próbki i potwierdzenia, że filtr membranowy pozostał nienaruszony.
   2. Aby kontynuować cykl filtracji, należy ponownie podłączyć węże do kolby filtracyjnej, zgodnie z opisem w kroku 3.4, i włączyć pompę.
4. Po przefiltrowaniu całej próbki, pojemnik na próbkę oraz cylinder mierniczy należy wypłukać trzykrotnie, używając co najmniej 250 mL wody DI. Po każdym płukaniu wodę użytą do płukania pojemnika i cylindra należy przefiltrować, aby upewnić się, że wszystkie cząstki stałe zostały usunięte.

5. Demontaż urządzenia do filtracji mikroplastiku

1. Przepłucz ścianki urządzenia do filtracji trzy razy, używając co najmniej 250 mL wody DI, aby upewnić się, że wszystkie cząstki zostały przefiltrowane i żadne nie pozostały na urządzeniu.
2. Wyłącz pompę próżniową, a następnie ostrożnie odkręć i odłącz pierwsze złącze. Włącz pompę ponownie i za pomocą butelki z wodą DI przepłucz krawędzie połączenia złączy. Spłucz cząstki z krawędzi sita siatkowego do jego centrum, aby upewnić się, że wszystkie zostały zebrane.
3. Wyłącz pompę i ostrożnie wyjmij sito siatkowe za pomocą czystej pęsety, uważając, aby nie dotknąć cząstek na powierzchni sita. Umieść sito siatkowe w przykrytej szalce Petriego i susz w temperaturze 60 ᵒC przez 24 h. Po wysuszeniu próbki można przechowywać do czasu rozpoczęcia analizy.
4. Powtórz kroki 5.1 - 5.3 dla każdego złącza zawierającego sito siatkowe.
5. W przypadku ostatniego złącza, które zawiera sito siatkowe i filtr membranowy, powtórz kroki 5.1-5.3 dla sita siatkowego.
   Uwaga: Należy zachować ostrożność podczas płukania sita siatkowego, ponieważ próbka może zostać utracona, jeśli zostanie spłukana pod filtr membranowy.
6. Włącz pompę próżniową i przepłucz krawędzie filtra membranowego za pomocą butelki z wodą DI. Spłucz cząstki z krawędzi filtra membranowego do jego centrum, aby upewnić się, że cała próbka została przefiltrowana. Przed wyjęciem filtra membranowego upewnij się, że cała woda przez niego przepłynęła i że na jego powierzchni nie zalegają krople wody.
   Uwaga: Ponownie, należy zachować ostrożność podczas płukania filtra membranowego, ponieważ próbka może zostać utracona, jeśli zostanie spłukana pod niego.
7. Ostrożnie wyjmij i rozwiń filtr membranowy za pomocą pęsety. Umieść filtr membranowy w szalce Petriego lub kopercie z folii odpowiedniej do jego średnicy.
   Uwaga: Filtr membranowy podczas manipulacji musi pozostać wilgotny, aby zapobiec jego rozerwaniu.
8. Wysusz przykryty filtr membranowy w suszarce w temperaturze 60 ᵒC przez 24 h. Po wysuszeniu przechowuj próbki do czasu rozpoczęcia analizy.
   Uwaga: W tym miejscu można przerwać protokół.

6. Analiza cząsteczkowa

1. Pozostaw sito z siatką lub filtr membranowy w czalce Petriego i zdejmij tylko pokrywkę, aby rozpocząć badanie próbki pod kątem obecności mikroplastiku. Dzięki temu, w przypadku spadnięcia jakichkolwiek cząstek z sita z siatką lub filtra membranowego, pozostaną one w czalce Petriego, którą można przeanalizować po usunięciu wszystkich cząstek z sita z siatką lub filtra membranowego.
2. Obejrzyj sito siatkowe lub filtr membranowy pod stereomikroskopem (powiększenie 14–90X), aby zidentyfikować potencjalne cząsteczki i włókna plastiku. Podczas identyfikacji podejrzewanych tworzyw sztucznych stosuj następujące kryteria: brak struktury komórkowej, jednolita grubość włókien na całej ich długości oraz brak połysku cząsteczek.²⁴.
3. Usuń wszystkie podejrzane fragmenty plastiku z sita siatkowego lub filtra membranowego i umieść je w fiolce zbiorczej zawierającej 70% etanol. Zapisz kolor i kształt (np. cząsteczkowy, włókno, film, itp.) każdego z podejrzewanych tworzyw sztucznych.
4. Po usunięciu i ilościowym oznaczeniu wszystkich podejrzewanych cząstek plastiku z sita siatkowego lub filtra membranowego, należy zbadać pokrywkę oraz dno szalki Petriego zgodnie z krokami 6.2 – 6.3.
5. Po zbadaniu sita z oczkami lub filtra membranowego oraz szalki Petriego i usunięciu oraz ilościowym określeniu wszystkich podejrzewanych tworzyw sztucznych, należy przenieść cząstki lub włókna z probówki zbiorczej na 12-slotowy szkiełko powlekane aluminium w celu analizy przy użyciu mikro ATR-FTIR.
   Uwaga: Nie zawsze jest możliwe przetestowanie każdego podejrzewanego tworzywa sztucznego za pomocą mikro-ATR-FTIR. Należy zatem „strategicznie dobrać” liczbę próbek w taki sposób, aby zrealizować cele badania i uwzględnić anomalie w analizowanych tworzywach sztucznych (np. duża liczba podobnych włókien lub cząsteczek)²⁵W ujęciu ogólnym należy przetestować jak najwięcej podejrzanych tworzyw sztucznych, lecz nie mniej niż 20%.
   1. Po przeanalizowaniu podejrzewanych tworzyw sztucznych za pomocą mikro ATR-FTIR, należy wykorzystać bazy danych widm do ustalenia, czy dana próbka jest tworzywem sztucznym, a w przypadku potwierdzenia – określić typ polimeru.

Wyniki

Aby zwalidować stopień odzysku w ramach niniejszego protokołu, trzy próbki (V₁-V₃) pobrane z zatoki Oso w Corpus Christi w Teksasie (sąsiadującej z kampusem Texas A&M University Corpus Christi) wzbogacono o 10 niebieskich cząstek PE (o średnicy od 50-100 µm) oraz 50 zielonych włókien nylonowych o różnych długościach (Rycina 3). Obliczono TSS próbek (Sekcja 2), a następnie próbki przefiltrowano zgodnie z metodami opisanymi w Sekcjach ...

Dyskusja

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 ...

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
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.

Mikroskop Szkiełka mikroskopowe