Отбор проб, сортировка и характеризующие частицы в водной среде с высоким взвешенных наносов и большой плавучий мусор
July 28th, 2018
Большинство исследований микропластика до настоящего времени произошла в морских системах, где взвешенных твердых уровни являются относительно низкими. Теперь акцент переносится на пресноводных систем, которые может особенность высокий наносов и плавающего мусора. Этот протокол касается сбора и анализа микропластика образцы из водных сред, которые содержат высокие нагрузки взвешенных твердых.
Этот метод поможет исследователям количественно оценить нагрузку микропластика в реках, которые часто содержат большое количество наносов, поскольку они являются основным источником пластикового мусора в океане. Основное преимущество этого метода заключается в том, что он позволяет фильтровать и сортировать микропластик и пробы воды с высокой нагрузкой на осадок в размерах, обычно не включаемых в предыдущие исследования. Для начала промыть фильтрующее устройство и капроновое сетчатое сита трижды деионизированной водой.
Затем поместите сетчатые сита в каждое соединительное соединение, при этом размер заливки уменьшается сверху вниз. Во избежание утечек плотно загерметизируйте каждое соединение. Далее смочите мембранный фильтр на основе смешанного эфира целлюлозы деионизированной водой.
Пока фильтр еще влажный, сложите его в конус. Затем поместите сетчатую корзину из нержавеющей стали в последнее соединительное соединение. Аккуратно поместите сложенный мембранный фильтр в корзину.
Загните кромку фильтра за край стыка. Далее поместите сетчатое сито поверх мембранного фильтра в последнее соединительное соединение. Убедитесь, что все соединительные соединения плотно загерметизированы.
Затем прикрепите шланг от верхней части фильтрующей колбы к основанию фильтрующего устройства. Включите вакуумный насос, следя за тем, чтобы давление не превышало 127 миллилитров ртутного столба. С помощью градуированного цилиндра объемом 500 миллилитров измерьте общий объем пробы.
Далее записывают объем пробы и передают его в фильтрующее устройство. Чтобы опорожнить фильтрующую колбу, выключите насос и отсоедините два шланга от колбы. Затем высыпьте колбу в контейнер для отходов.
Чтобы продолжить цикл фильтрации, снова подсоедините шланги и включите насос. После того, как весь образец будет отфильтрован, используйте деионизированную воду для промывки контейнера с образцом и градуированного цилиндра три раза. После каждой промывки фильтруйте деионизированную воду, используемую для промывки емкости и градуированного цилиндра.
С помощью деионизированной воды трижды промыть стенки фильтрующего устройства. Затем выключите вакуумный насос и используйте бутылку для промывки деионизированной водой, чтобы промыть края соединительного соединения. Выключите насос и с помощью щипцов удалите сетчатое сито из соединительного соединения.
Поместите сито в закрытую чашку Петри и высушите его при температуре 60 градусов Цельсия в течение 24 часов. Повторите этот процесс для каждого соединительного соединения. Затем включите вакуумный насос и промойте края мембранного фильтра с помощью бутылки для промывки деионизированной водой.
Смойте твердые частицы по краям фильтра в центр и убедитесь, что вся вода проходит через фильтр. Далее с помощью щипцов снимите и разверните мембранный фильтр. Поместите фильтр в конверт из фольги и высушите при температуре 60 градусов Цельсия в течение 24 часов.
Сначала осмотрите мембранный фильтр под стереомикроскопом. Подозреваемый пластик не будет иметь клеточной структуры. Волокна будут иметь одинаковую толщину по всей длине, а частицы не будут казаться блестящими.
Удалите подозрительный пластик из фильтра и поместите его во флакон для сбора, содержащий 70% этанола. Запишите цвет и форму каждого подозреваемого пластика. Для сит из нейлоновой сетки, хранящихся в чашках Петри, после удаления всех подозрительных пластиков из фильтра осмотрите крышку и дно чашки Петри на наличие дополнительного подозрительного пластика.
Чтобы проверить этот протокол, три образца из залива Осо были пропитаны 10 частицами синего полиэтилена и 50 зелеными нейлоновыми волокнами. В среднем из образцов было извлечено 100% частиц полиэтилена и 92% нейлоновых волокон. Потеря волокон может быть связана с небольшой потерей проб во время фильтрации или неправильной идентификацией.
После освоения нескольких фильтрующих аппаратов можно запускать одновременно, при этом фильтрация образцов занимает менее двух часов. Однако время сортировки образцов под микроскопом зависит от образца. При попытке выполнить эту процедуру важно помнить о потенциальном загрязнении с помощью лабораторного оборудования и полевых пробоин на каждом этапе процесса.
После этой процедуры для проверки свойств материала можно использовать другие методы, такие как инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье. С его развитием этот метод позволяет исследователям, изучающим загрязнения окружающей среды, исследовать загрязнение микропластиком и водные пути с высокой нагрузкой взвешенных отложений, а также плавающий и погруженный мусор.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Обзор
Этот протокол касается сбора и анализа образцов микропластиков из пресноводных систем, которые часто содержат высокую нагрузку осадков. Он позволяет исследователям количественно определять нагрузку микропластиков в реках, являющихся значительным источником пластиковых отходов в океане.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Экология окружающей среды
- Экология пресных вод
- Исследования загрязнения
Бэкграунд
- Исследования микропластиков в основном сосредоточены на морских системах.
- Пресноводные системы могут иметь высокую нагрузку осадков и плавающие отходы.
- Понимание распределения микропластиков в реках важно для экологического здоровья.
- Это исследование направлено на заполнение пробела в знаниях о микропластике в пресных водах.
Цель исследования
- Разработать метод сбора образцов микропластиков из рек.
- Анализировать влияние высокой нагрузки осадков на количественное определение микропластиков.
- Предоставить стандартизированный протокол для будущих исследований в пресноводных средах.
Используемые методы
- Промойте фильтрационные устройства и нейлоновые сетевые сита деионизированной водой.
- Используйте уменьшающиеся размеры сетки в соединениях для фильтрации образцов.
- Герметично закрепите соединения, чтобы предотвратить утечки во время фильтрации.
- Смочтите мембрану из смешанного целюлозного эфира деионизированной водой.
Основные результаты
- Метод позволяет эффективно фильтровать микропластиков в условиях высокой нагрузки осадков.
- Исследователи могут количественно определять нагрузку микропластиков на размерах, которые обычно не включаются в предыдущие исследования.
- Результаты способствуют пониманию транспорта пластика из рек в океаны.
- Эта техника повышает точность исследований микропластиков в пресноводных системах.
Выводы
- Разработанный протокол эффективен для анализа микропластиков в пресноводных системах.
- Он решается сложными задачами, вызванными высокой нагрузкой осадков.
- Будущие исследования могут использовать этот метод для дальнейшего исследования загрязнения пресных вод микропластиком.
Часто задаваемые вопросы
Executive Industry Relevance
This protocol enables biopharma R&D teams to assess microplastic contamination in aquatic environments relevant to water sourcing for manufacturing and formulation processes. By capturing particles <300 µm in high-sediment conditions, it supports risk evaluation of particulate impurities in water used for drug production, cleaning, or cooling systems. The method enhances predictive confidence in environmental monitoring programs tied to GMP-adjacent operations and supply chain resilience.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of particulate-induced cellular stress pathways in vitro using environmentally relevant microplastic mixtures.
- Operational Value: Provides standardized isolation of sub-300 µm particles for toxicological screening in discovery assays.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantifiable microplastic fractions for dose-response profiling in phenotypic screening assays.
- Operational Value: Ensures reproducible sample preparation across variable water sources, reducing assay noise from sediment interference.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Supports mechanistic de-risking by linking environmental exposure models to organ-specific accumulation and inflammatory endpoints.
- Operational Value: Enables cross-study comparability of microplastic burden in preclinical disease models via consistent sizing and polymer characterization.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within environmental risk assessment workflows, informing early-stage formulation decisions and facility siting strategies by characterizing particulate loads in process water intakes.
- Discovery Biology: Delivers characterized microplastic particulates and fibers for hypothesis testing on membrane integrity and oxidative stress mechanisms.
- Screening: Provides size-fractionated samples enabling reliable high-throughput screening of particle-cell interactions.
- Analytics: Delivers polymer-specific identification via micro ATR-FTIR, allowing correlation of plastic type with biological response.
- Translational Research: Connects environmental exposure data to preclinical models through standardized particle dosing and recovery metrics.
- Enterprise Reuse: Adaptable filtration volumes and mesh sizes allow deployment across multiple sites and water sources with standardized SOPs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in environmental toxin studies by providing chemically and physically defined microplastic preparations.
- Operational Value: Achieves 100% recovery for polyethylene particulates and 92% for nylon fibers, ensuring reliable quantification for longitudinal monitoring.
- Strategic Value: Informs capital allocation for water purification upgrades by identifying persistent particulate challenges in source water.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted advancement decisions by quantifying microplastic burden in water used for cell culture or buffer preparation.
Implementation Considerations
- Requires expertise in filtration techniques, microscopy, and ATR-FTIR polymer identification.
- Depends on vacuum pumps, graduated cylinders, and custom filtration devices with union joints and mesh sieves.
- Necessitates standardized rinsing and drying protocols to prevent cross-contamination between samples.
- Must account for fiber loss during handling and validate recovery using spiked controls per sample batch.
- Adaptation to extreme flow rates or biofouling conditions may require pretreatment steps not detailed in the source.
