Отбор проб, сортировка и характеризующие частицы в водной среде с высоким взвешенных наносов и большой плавучий мусор
28 июля 2018 г.
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.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
Данный протокол описывает процедуру сбора и анализа проб микропластика из пресноводных систем, которые часто характеризуются высоким содержанием взвешенных наносов. Он позволяет исследователям количественно определить содержание микропластика в реках, являющихся значительным источником поступления пластикового мусора в океан.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Экология и охрана окружающей среды
- Экология пресных вод
- Исследования загрязнения среды
Теоретические основы
- Исследования микропластика были сосредоточены преимущественно на морских системах.
- Пресноводные системы могут характеризоваться высоким содержанием осадочных пород и наличием плавающего мусора.
- Понимание распределения микропластика в реках имеет решающее значение для экологического благополучия.
- Данное исследование направлено на восполнение пробела в знаниях относительно микропластика в пресноводных средах.
Цель исследования
- Разработать метод сбора проб микропластика из рек.
- Проанализировать влияние высокого содержания осадочных пород на количественное определение микропластика.
- Предоставить стандартизированный протокол для будущих исследований пресноводных сред.
Используемые методы
- Промойте фильтрующие устройства и нейлоновые сита деионизированной водой.
- Используйте сита с постепенно уменьшающимся размером ячеек в соединительных узлах для фильтрации образцов.
- Плотно затяните соединения, чтобы предотвратить утечки во время фильтрации.
- Смочите мембранный фильтр из смешанного целлюлозного эфира деионизированной водой.
Основные результаты
- Данный метод позволяет эффективно фильтровать микропластик в средах с высоким содержанием осадочных пород.
- Исследователи могут количественно определить содержание микропластика тех размеров, которые обычно не учитывались в предыдущих исследованиях.
- Результаты способствуют пониманию процессов переноса пластика из рек в океаны.
- Эта методика повышает точность исследований микропластика в пресноводных системах.
Выводы
- Разработанный протокол эффективен для анализа микропластика в пресноводных системах.
- Он позволяет решить проблемы, связанные с высокой нагрузкой осадочных пород.
- Этот метод может быть использован в будущих исследованиях для дальнейшего изучения загрязнения пресных вод микропластиком.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для отрасли
Данный протокол позволяет научно-исследовательским группам в сфере биофармацевтики оценивать загрязнение микропластиком водных сред, имеющих значение для забора воды, используемой в процессах производства и приготовления лекарственных форм. Благодаря улавливанию частиц <300 µm в условиях высокого содержания осадка, метод обеспечивает оценку рисков присутствия твердых примесей в воде, применяемой для производства лекарственных средств, в системах очистки или охлаждения. Данный метод повышает достоверность прогнозных данных в программах экологического мониторинга, связанных с операциями, регулируемыми стандартами GMP, и устойчивостью цепочек поставок.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Научная ценность: Позволяет исследовать пути клеточного стресса, индуцированного частицами, in vitro с использованием экологически релевантных смесей микропластика.
- Практическая ценность: Обеспечивает стандартизированное выделение частиц размером менее 300 µm для токсикологического скрининга в поисковых анализах.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: позволяет получать количественно определяемые фракции микропластика для профилирования зависимости «доза-ответ» в анализах фенотипического скрининга.
- Практическая ценность: обеспечивает воспроизводимую подготовку проб из различных источников воды, снижая уровень шума в анализе, вызванного влиянием осадка.
Трансляционные и доклинические исследования
- Научная ценность: способствует снижению рисков при изучении механизмов, связывая модели воздействия окружающей среды с органоспецифическим накоплением и воспалительными конечными точками.
- Практическая ценность: обеспечивает сопоставимость данных о нагрузке микропластика в доклинических моделях заболеваний между различными исследованиями за счет единообразного подбора размеров и характеристики полимеров.
Интеграция конвейера и рабочих процессов
Данный метод интегрируется в рабочие процессы оценки экологических рисков, позволяя принимать обоснованные решения по разработке рецептур на ранних этапах и определять стратегии размещения объектов за счет характеристики содержания твердых частиц в водозаборах технологической воды.
- Открывающая биология: Обеспечивает получение охарактеризованных частиц и волокон микропластика для проверки гипотез о целостности мембран и механизмах окислительного стресса.
- Скрининг: Предоставляет образцы, разделенные по размеру, что позволяет проводить надежный высокопроизводительный скрининг взаимодействий между частицами и клетками.
- Аналитика: Обеспечивает идентификацию конкретных типов полимеров с помощью микро-АТФПС (ATR-FTIR), что позволяет сопоставить тип пластика с биологическим ответом.
- Трансляционные исследования: Связывает данные о воздействии факторов окружающей среды с доклиническими моделями посредством стандартизированных показателей дозирования и извлечения частиц.
- Корпоративное повторное использование: Адаптивные объемы фильтрации и размеры ячеек сетки позволяют внедрить метод на нескольких объектах и для различных источников воды с использованием стандартизированных СОП.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Снижает механистическую неопределенность в исследованиях экологических токсинов за счет предоставления химически и физически определенных препаратов микропластика.
- Операционная ценность: Обеспечивает 100% извлечение частиц полиэтилена и 92% нейлоновых волокон, что гарантирует надежное количественное определение для лонгитюдного мониторинга.
- Стратегическая ценность: Помогает в распределении капиталовложений на модернизацию систем очистки воды путем выявления устойчивых проблем с содержанием твердых частиц в исходной воде.
- Влияние на портфель: Поддерживает принятие решений о продвижении с учетом рисков путем количественной оценки содержания микропластика в воде, используемой для культивирования клеток или приготовления буферов.
Особенности реализации
- Требуется опыт работы с методами фильтрации, микроскопией и идентификацией полимеров с помощью НПВ-ИК-фурье-спектроскопии.
- Необходимы вакуумные насосы, мерные цилиндры и специализированные устройства для фильтрации с соединительными муфтами и сетчатыми ситами.
- Необходимы стандартизированные протоколы промывки и сушки для предотвращения перекрестного загрязнения образцов.
- Необходимо учитывать потерю волокон при манипуляциях и подтверждать степень извлечения с помощью контрольных образцов с добавками для каждой серии проб.
- Адаптация к экстремальным скоростям потока или условиям биообрастания может потребовать этапов предварительной обработки, не описанных в источнике.
