Summary
微量塑料作为潜在有毒有机污染物的载体，具有不可预知的作用。该方案描述了一种评估吸附在塑料颗粒上的有机氯农药水平的替代方法，并确定了聚合物的化学结构。重点是加压流体萃取和衰减全反射傅立叶变换红外光谱。
Abstract
分类为微塑料（直径≤5mm）的塑料树脂颗粒是在制造和运输过程中可能无意中释放到环境中的小颗粒。由于环境的持续存在，广泛分布于世界各地的海洋和海滩。它们可以作为潜在有毒有机化合物（ 例如多氯联苯）的载体，因此可能 对海洋生物有不利影响。它们对食物链的可能影响尚未明了。为了评估与海洋环境中塑料颗粒发生相关的危害，有必要开发允许快速测定相关有机污染物水平的方法。本协议描述了采样树脂颗粒，分析吸附的有机氯农药（OCPs）和识别塑料类型所需的不同步骤。重点是通过加压流体萃取器（PFE）和使用傅立叶变换红外（FT-IR）光谱的聚合物化学分析从塑料颗粒中提取OCP。开发的方法论重点关注11种OCP和相关化合物，包括二氯二苯基三氯乙烷（DDT）及其两种主要代谢产物，林丹和两种生产异构体，以及技术硫丹的两种生物活性异构体。该方案构成了用于评估吸附在塑料片上的有机污染物浓度的现有方法的简单而快速的替代方法。
Introduction
塑料的全球生产自1950年代以来不断上升，2014年达到3.11亿吨，包装用量约为40％ 1 。同时，越来越多的这些材料正在积累在环境中，这可能对生态系统构成严重威胁2 。尽管在七十年代已经报道，过去十年来，海洋环境中塑料碎屑的发生受到更多的关注。特别是微塑料，直径≤5毫米的塑料碎片现在被认为是主要的海洋水质问题之一3 。
塑料树脂颗粒是通常为圆柱形或圆盘形并且直径为几毫米（ 例如 2至5毫米） 4,5的小颗粒。它们属于微塑料类。这些塑料颗粒是通过在高温下再熔化和成型制造最终塑料制品的工业原料6 。在制造和运输过程中，它们可能会无意中释放到环境中。例如，他们可以在航运4,7,8期间通过意外泄漏直接引入海洋。它们可以通过地表径流，溪流和河流从陆地运送到海洋。由于环保持续，塑料颗粒广泛分布在海洋中，在世界各地的海滩上发现4 。它们可以对海洋生物产生负面影响，并可进入食物链，其影响是不可预知的。此外，一些研究已经揭示了吸附在海岸收集的塑料颗粒上的环境污染物的存在l环境，作为这些潜在有毒化学物质的载体4,9,10。事实上，有实验室证据表明，这些化学物质在从摄入的塑料碎片11,12中释放后，可以在生物体的组织中生物累积。
为了更好地评估与海洋环境中塑料颗粒发生相关的危害，有必要开发可以确定吸附的有机污染物的方法。一个重要的步骤是从塑料基质中提取化学物质，这取决于聚合物类型，其降解阶段和预处理，它们可以呈现异质的物理化学特性。文献中大多数调查报告使用浸渍或索氏提取技术4 ，5，6，9，13，14，15，16，17，18 ，它们是溶剂和/或耗时的。关于这个问题日益增长的兴趣，应该开发替代品，以便更快速地评估吸附在塑料件上的有机污染物。此外，塑料化学分析提供有关微塑料化学结构的信息。结果，可以评估存在于环境中的主要类型的聚合物和共聚物。虽然塑料碎片通常由聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP） 5制成，但是一些采样位置可以呈现出其他类别被显着表示的特定轮廓（ 例如，乙烯/乙酸乙烯酯共聚物和聚苯乙烯（PS））。 FT-IR光谱学是一种可靠和用户友好的聚合物识别技术，通常用于识别微塑料19,20 。
本工作的主要目的是提供一种通过PFE从塑料颗粒中提取OCP和相关化合物的快速简便方案。然而，方案的设计包括导致吸附的OCP的确定的所有步骤，从树脂颗粒的取样到化合物的分析。还描述了识别塑料类型的方法。开发的方法论重点是11种OCPs和相关化合物：i）DDT（2,4'-和4,4'-二氯二苯基三氯乙烷）及其两种主要代谢物DDE（2,4'-和4,4'-二氯二苯基二氯乙烯）和DDD （2,4'-和4,4'-二氯二苯基二氯乙烷）; ii）异构体γ-六氯环己烷（γ-HCH）为主要成分农药林丹和生产过程中释放的两种异构体α-HCH和β-HCH 15 ; iii）和技术硫丹中存在的两种生物活性异构体硫丹I（Endo I）和II（Endo II）。所研究的农药是“斯德哥尔摩公约” 21所规定的广谱杀虫剂，化学稳定，疏水性和分类为持久性有机污染物质。
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Protocol
塑料颗粒取样
- 在进入现场之前，用丙酮或乙醇（99％）三次冲洗所有必需的采样材料（ 如镊子和铝箔）。在材料不能进行溶剂冲洗的情况下，在烘箱（ 例如玻璃器皿）中将其在450℃下加热过夜。
注意：在旅游区域，请获取有关清除大部分海洋垃圾（包括微量塑料）的海滩清洁活动的信息。如果可能，在此操作之前规划采样。如果在清理季节进行抽样，请以身份证明文件（ 例如，日期，清理方法等 ）指定此活动的详细信息。 - 穿戴手套，用溶剂冲洗的不锈钢镊子从海滩收集塑料颗粒。
- 每个位置样品50至100个颗粒，其对应于每个位置5至10个重复（每个重复10个颗粒）。如果所需的颗粒数不能达到收集最大的粒子可能，并在身份海滩表格中指定。
- 在采样结束时，将收集的颗粒包裹在溶剂冲洗的铝箔中。玻璃瓶可以用作替代甚至纸袋。
- 填写所选海滩的身份证件，其中包含缺少的信息（ 即海滩位置，天气状况，细粒度等 ）。
- 如果环境温度超过25°C，将样品运送到实验室。在短途旅行的情况下可以跳过此步骤（ 例如 <1 h）。
- 一旦在实验室中，轻轻擦拭颗粒中的可移除颗粒（ 例如沙子）。在干燥器中，必要时将样品干燥，然后储存（黑暗，T <25°C）。避免可能使用OCP的房间（ 例如，存储标准解决方案）。
- 短时间内（ 即几天）将冰球储存在冰箱中（4℃）在冷冻器（-18°C）下，在溶剂冲洗的铝箔中更长时间。
- 避免将样品暴露在人造光线或阳光下。在分析前尽可能少地处理样品以降低污染风险。
2.从塑料颗粒中提取OCP
- 为了减少污染的风险，请在干净的实验室中使用经过仔细洗涤的玻璃器皿进行如下操作：2次用分析纯丙酮，二氯甲烷和正己烷冲洗。在氮气流下干燥玻璃器皿，防止与环境空气接触（ 例如，带有清洁铝箔的盖子）。在协议的进一步步骤（ 即第3节和第4节）中应用此清洗程序。
- 使用溶剂冲洗镊子，按以下类别的颜色对颗粒进行分类：白色/透明，白色/淡黄色，黄色/橙色，琥珀色/棕色和着色（ 例如红，绿，蓝等 ）
- 收集10粒随机（ 即不考虑塑料类型）的相似颜色，将构成一个复制。
- 称量样品在分析天平上并记录质量。在这个阶段，样品可放回冰箱或冰柜。
- 要考虑到背景污染，请使用每组重复进行空白样品（ 例如， 5个重复的1个空白）。为此，应用与上述相同的方案，但不要在提取池中加入塑料颗粒。该空白样品将经历该方案的进一步步骤，并与样品一起分析。
- 打开PFE。下载提取方法并将仪器预热至60°C。方法的细节如下：
- 将温度设置为60°C，压力设置为100 bar。
- 选择一个循环，加热时间为1分钟，保持时间为25分钟，放电时间为2分钟。
- 设置溶剂和气体（N 2 ）冲洗次数，每次3分钟。
- 选择正己烷作为提取溶剂。
- 仪器升温时，如下所述准备萃取池。如有必要，请将协议修改为供应商仪器说明：
- 将底部过滤器和玻璃料放在提取池中。关闭它并关闭它。
- 使用漏斗用清洁的石英砂填充约一半的电池。
- 加入称重的样品（ 即 10个颗粒的一个重复物）。冷冻塑料颗粒应在提取前放置在冰箱过夜。
- 从细胞顶部加1厘米的石英砂。特别注意使用超清洁石英砂（或玻璃珠），因为它暴露在与样品相同的提取条件下。为了清洁沙子，在分析纯二氯甲烷和正己烷中依次将其萃取到PFE中，加入2或每个溶剂更多的循环（ 例如，在100℃下在100巴下30分钟）。或者，使用超声波浴和/或旋转蒸发器。必要时重复清洁程序。
- 将顶部过滤器插入单元格中，并将单元格放在仪器中。
- 将收集容器放入仪器中，开始萃取方法（总运行约35分钟）。
- 当方法完成后，将清洗的玻璃容器（ 例如烧杯，玻璃细胞培养皿）中的提取细胞清空，并在砂中取回10个丸粒。将其储存在容器中，直到进一步分析塑料鉴定（ 如拉链袋或玻璃瓶）。
3.提取物的浓缩和清除
- 将获得的提取物（约40mL）从收集容器转移到玻璃管中，并在设定为35℃的旋转浓缩器中蒸发至1mL 20分钟。可以使用替代方法ch在氮气流或蒸发器下蒸发。温度和持续时间应相应优化。
- 同时，通过将废物管放置在机架中，并在紧闭阀位置的歧管上装满活化硅酸镁吸附剂（1g）的填料，准备固相萃取器（SPE）。清理方法基于EPA方法3620C 22 ，如下所示：
- 在源处打开真空，并在筒中加入4 mL己烷以活化吸附剂。
- 打开阀门，让溶剂通过整个吸附剂床。然后关闭阀门，让吸附剂在己烷中浸泡5分钟。
- 打开阀门，使溶剂通过，但在吸附剂干燥之前关闭阀门。
- 当样品浓缩时，用玻璃巴斯德吸管将其转移到药筒。轻轻打开阀门，让其缓慢通过。每秒1-2滴一个适当的速度。
- 用0.5 mL己烷冲洗含有提取物的玻璃管，当提取物通过时将其加入到药筒中。
- 当整个溶剂通过时，关闭阀门并关闭真空。
- 用收集管更换废液管，并使用干净的溶剂导向针。
- 将9mL丙酮/己烷（10/90，v / v）加入到筒中，并在源处打开真空。使吸附剂在溶剂中浸泡1分钟。
- 打开阀门并收集收集管中的整个洗脱液。
- 将收集管置于浓缩器中，在35℃下蒸发溶剂9分钟，以达到1 mL洗脱液。
- 将浓缩的洗脱液转移到带有玻璃巴斯德吸管的琥珀自动进样器小瓶中。在这个阶段，样品可以在分析前储存在冰箱中。
4.清洁和集中的分析提取物
- 下载GC-μECD仪器（装有微电子捕获检测器的气相色谱仪）控制软件的分析方法。方法的细节如下：
- 将进样器设置为不分流模式，将其温度设置为250°C，将吹扫时间设置为1分钟。
- 将载气（He）的流量设定为1.5 mL / min。
- 对柱式炉进行以下温度梯度的校准：60°C保持1分钟，斜坡为30°C min -1至200°C，斜坡为5°C min -1至230°C，坡度为3°C -1达到250℃，保持该温度5分钟。
- 将检测器温度设置为300℃，备用气体流量（N 2 ）设定为60 mL / min。
- 将含有样品的小瓶（清洁并浓缩）放入自动进样器架中，运行方法（运行时间为23.3分钟）。一世 nject 2μL样品。
- 分析后，通过其保留时间确定色谱图上的不同化合物，并记录相应的峰面积。
- 考虑到回收率（R）和峰面积（A 1 ），使用校准曲线的方程式计算提取物中每个OCP的浓度（C 1 ）如下：
其中b是原点的截距， a是校准方程的斜率，
- 考虑到复制物的质量（m）（ 即 10粒，参见2.4）和最终提取物的体积（V）（ 即 1 mL），计算吸附在每个OCP上的每个OCP的浓度（C 2 ）塑料颗粒（ 即每克塑料颗粒的OCP ng）：
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5.塑料类型识别
- 将颗粒转移到玻璃培养皿中并将其放在塑料袋中。
- 用镊子握住一个颗粒，并用手术刀切片。塑料袋防止在切割过程中颗粒的损失。
- 用乙醇清洗FT-IR仪器的衰减全反射（ATR）晶体。
- 记录背景光谱。
- 将碎片放在ATR晶体上，并拧紧样品架。该片的内侧必须与晶体接触。
- 扫描样品并记录光谱。
- 通过将获得的光谱与光谱库比较来鉴定构成塑料颗粒的聚合物。虽然更耗时，但是所获得的光谱的解释也可以手动进行，但很可能没有达到图书馆海实现的特异度RCH。
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Representative Results
通常沿着沙滩的高潮和低潮线发现塑料颗粒（ 图1A ）。他们也可以在暴风雨之后坚持海藻新鲜搁浅的海草。它们偶尔会被发现在堆积区域的卵石和石块海滩。
塑料颗粒通常可以通过其形状，尺寸和颜色容易地识别， 如图1B所示（参见两个中间柱）。它们可能被误认为微小的碎石（见第5列和第6列），小生物碎片或不同来源的颗粒（见第1列和第2列）。一旦在实验室，可疑物品可以丢弃。如有疑问，可以检查样品在双蒸水中的浮选性。砾石将下沉，而塑料颗粒将大部分浮动。塑料颗粒样品收集在海滩上的图1C显示在图1C中。 图1D中提供了要填写的身份海滩表单的一个例子。
图1 ： （ A ）潮汐线上搁浅在沙滩上的塑料树脂颗粒。 （ B ）塑料树脂颗粒与砾石和其他绞合材料。不同来源的片段在左侧的第1列和第2列中呈现。小砾石颗粒在第5列和第6列中排列。塑料颗粒位于中间柱。 （ C ）塑料树脂颗粒样品。 （ D ）身份海滩表格的例子。 请cl请点击这里查看此图的较大版本。
白色和淡黄色的颗粒通常优于其他颗粒，特别是着色的颗粒。然而，一些采样点呈现特定的特征，因此建议在提取之前通过颜色（视觉评估）对塑料片进行分类。可以创建一个视觉参考，以帮助分选如图2所示的颗粒（从左到右：白色/透明，白色/淡黄色，黄色/橙色，琥珀色/棕色和着色）。
图2 ：塑料颗粒的分类，从左到右：白色/透明，白色/淡黄色，黄色/橙色，琥珀色/棕色和着色。 files / ftp_upload / 55531 / 55531fig2large.jpg“target =”_ blank“>请点击此处查看此图的较大版本。
可能发生一些颗粒在提取过程中开始熔化。因此，石英砂颗粒在提取后会粘在表面上。例如，在图3A中 ，培养皿左侧的分离的颗粒由于熔化而具有粘附在其表面上的砂粒。由于它们与其它塑料聚合物如PE和PP相比，它们的熔点低，所以经常发生乙烯/乙酸乙烯酯共聚物。特别地，熔融过程可能太严重，并且提取物将呈现乳状（ 图3B ）。在这种情况下，建议在提取后立即丢弃样品。该提取物将阻塞SPE柱的吸附剂。
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图3 ： （ A ）培养皿左侧的分离的颗粒由于熔化而具有粘附在其表面上的砂粒。 （ B ）聚合物分解提取。熔化过程可使提取物呈乳白色。 请点击此处查看此图的较大版本。
作为第一种方法，制备加标的原始颗粒以优化萃取步骤并评估其重复性。从图4A可以看出，使用所描述的方案提取了所有11个OCP。此外， 图4B说明了从在亚得里亚海沿岸海滩取样的颗粒提取的OCP的分析结果。一世在这种情况下，检测到11个中有8个OCP。色谱峰鉴定基于从注射OCP各个标准溶液获得的保留时间。标准峰值保留时间为0.1％的偏差为最大值。 OCPs浓度的计算基于对标准溶液的分析。在样品分析之前，必须确定每个研究化合物的SPE和浓缩步骤的校准方程和回收率（ 表1 ）。
图4 ：（ A ）从加标的原始PE颗粒提取的OCP的色谱图 。 （ B ）从亚得里亚海沿岸取样颗粒提取的OCP色谱图。 请点击这里以查看此图的较大版本。
| 化合物 | Tr（分钟） | 校准曲线方程 | R2 | 恢复（％） |
| 一六六六 | 9.25 | y = 1836x-315 | 0.9992 | 99 |
| G-HCH | 9.92 | Y = 2055x - 158 | 0.9996 | 96 |
| B-HCH | 10.45 | Y = 772x + 58 | 0.9993 | 78 |
| 24 DDE | 13.90 | y = 2611x + 262 | 0.9999 | 76 |
| 硫丹 | 14.50 | y = 2015x + 280 | 0.9999 | 74 |
| 44-DDE | 15.16 | y = 3942x - 427 | 0.9988 | 82 |
| 24 DDD | 15.52 | y = 1822x + 157 | 0.9999 | 94 |
| 24 DDT | 16.64 | y = 962x - 93 | 0.9965 | 75 |
| 44-DDD | 17.11 | y = 2617x + 44 | 0.9992 | 86 |
| 内硫磺二 | 17.30 | y = 2212x + 123 | 0.9995 | 102 |
| 44-DDT | 18.32 | y = 725x-80 | 0.9955 | 96 |
表1：对11个研究的OCP获得的校准和回收结果的实例。
通过分析至少3次重复10个小丸并取中位值，确定每个采样位置的代表性浓度。后者是优选的由于结果的分散而导致的平均值4 。 图5显示了基于5次重复的结果示例。
图5 ： 从亚得里亚海沿岸取样颗粒中提取的OCP的中位浓度。数据显示了基于5次重复的结果示例。 请点击此处查看此图的较大版本。
塑料的化学分析在ATR-FT-IR光谱仪上进行。测量在颗粒片的内侧进行。塑料片被生物膜和/或由干扰IR的粘附层覆盖样品的光谱。因此，由于ATR晶体与较少受污染的材料接触，所以切割颗粒允许比处理未切割物品更容易识别聚合物。未切割颗粒的化学成分分析结果示于图6A中 。该物品被鉴定为最高概率约66％的橡胶。 图6B给出了从相同颗粒的切片获得的结果，其最终显示为由PE制成，概率为99％。第二次测量在片段的内侧进行。
图6 :( A ） 未切割颗粒的FT-IR光谱和来自光谱库的最佳打击结果。 （ B ）FT-IR光谱m的颗粒切片和最好的命中结果从光谱库。 请点击此处查看此图的较大版本。
如图7A所示 ，PE是在塑料颗粒中发现的最常见的聚合物类型，随后是PP（ 图7B ）。乙烯/乙酸乙烯酯共聚物是通常鉴定的第三种最常见的塑料类型（ 图7C ）。偶尔还可以找到由PS制成的颗粒（ 图7D ）。在表2中给出了10粒料的复制物的塑料型鉴定实例。可以看出，样品由PE组成，占70％。
<图7 ：鉴定为（ A ）的颗粒的FT-IR光谱和最佳打击结果， PE（99.0％）; （ B ）PP（98.9％）; （ C ）乙烯/乙酸乙烯酯共聚物（97.0％）;和（ D ）PS（99.6％）。 请点击此处查看此图的较大版本。
| 样品名称 | 搜索分数 | 搜索最佳命中 | 搜索最佳命中描述 |
| 样品1-1 | 0.990764 | P01034 | P1034.SP抗冲击UHMW聚乙烯棒 |
| 样本1-2 | 0.992768 | P00508 | P0508.SP POLYETHYLENE，MN = 1100,9002-88-4 |
| 样本1-3 | P01037 | P1037.SP防水LDPE聚乙烯树脂 | |
| 样品1-4 | 0.956303 | P00561 | P0561.SP聚苯乙烯，单羧基封端，MW = 200000,9003-53-6 |
| 样品1-5 | 0.988493 | P00147 | P0147.SP乙烯/乙酸乙烯酯共聚物，18％VA BY WT。，24937-78-8 |
| 样品1-6 | 0.990185 | P01046 | P1046.SP刚性HDPE聚乙烯棒 |
| 样品1-7 | 0.988167 | P01034 | P1034.SP抗冲击UHMW聚乙烯棒 |
| 示例1-8 | 0.969821 | P00546 | P0546.SP POLYPROPYLENE，ISOTACTIC，TG = -26，9003-07-0 |
| 样品1-9 | 0.991779 | P01036 | P1036.SP金属探测器等级UHMW聚乙烯棒 |
| 样品1-10 0.988388 | P01046 | P1046.SP刚性HDPE聚乙烯棒 |
表2：10粒料池的聚合物鉴定结果。
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Discussion
大多数关注与塑料颗粒相关的有机污染物的研究依赖于吸附化学品的经典萃取方法。索格利特设备是使用最广泛的技术，典型的萃取时间为12至24小时，有机溶剂的消耗量较高（ 即每次萃取为100至250 mL）。浸渍提取需要样品和有机溶剂之间的长时间接触（ 例如 6天） 4，并可以通过加入超声波步骤来加速。相比之下，如本研究中所述，加压流体萃取是使用减少量的溶剂（ 例如 40mL）在高压和高温下快速提取固体或半固体基质的分析物的有效方式。虽然它通常用作索格利特法的替代方法，但这种技术很少用于微塑料领域“外汇公司”> 14。与将该技术应用于塑料碎片分析相关的局限性之一是聚合物的潜在熔融，因此聚合物难以从提取物中除去并且经常使其分析成为可能。当从均质矩阵中提取有机物时，不会遇到这个问题。在这种情况下，提取温度根据塑料样品的聚合物类型而设定。微量塑料样品由不同退化状态的各种聚合物类型制成的物质的异质混合物组成，这往往会引起塑料的早期熔化。因此，PFE电池中的温度必须被优化，以允许提取OCP，而不管聚合物类型及其降解状态如何。在这项工作中，发现60℃的温度和长的保持时间在提取效率和熔化问题之间是一个很好的折中。只有橡胶和老化的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物容易熔化，b这些聚合物通常以如此低的量存在于样品中，它们不影响提取。
在许多研究4,8,13,16,18中 ，仅分析了老化的PE颗粒的吸附有机污染物含量。由于它们的表面性质，这类聚合物比其他类型的颗粒具有更大的吸附环境污染物的亲和力，它们是主要的聚合物等级4 。然而，一些采样位置呈现出具有较少老化颗粒（ 即，白色或透明）和/或聚合物类型比通常发现的更高品种的特殊外形。因此，这里提出了一种不同的方法来避免可能的过高估计有机污染物水平。塑料颗粒的分类是基于颜色的大鼠她比聚合物类型。此外，在提取步骤之后仍然可以进行塑料类型的识别。通过按此顺序，如聚合物化学分析中样品污染的风险降低，如前所述，通过切割颗粒可以促进塑性识别过程。从被误认为塑料颗粒的物品中提取有机污染物将是该方法的主要限制。然而，可以强调的是，在化学分析之后，只有可以忽略不计的部分（ 即小于0.5％）的采样颗粒不能由塑料聚合物制成。
该方案被开发用于测定吸附在塑料颗粒上的OCP。然而，它可以适用于通常发现与微塑料相关的其他类别的有机污染物，如多氯联苯（PCBs）或多环芳烃（PAHs）以及pl缓和软化剂或添加剂。为此，必须通过用几种不同极性的连续溶剂4,10洗脱吸附剂来进一步优化清理步骤。在某种程度上，例如，通过向己烷中加入二氯甲烷和/或丙酮的一部分也可以改进萃取溶剂组合物。最后，必须为待研究的化合物专门开发新的分析方法。尽管气相色谱 - 电子捕获检测器（GC-ECD）是一种敏感的技术，但其对卤代化合物的选择性限制了其应用于其他类别的化合物。此外，峰识别仅基于保留时间，这可能导致色谱图的误解。为了降低错误识别的风险，仅接受0.1％的标准溶液保留时间的偏差。装有质谱仪（GC-MS）的气相色谱仪是一种合适的技术e用于验证峰识别。它可以与GC-ECD并行运行，或者如果其灵敏度允许微量浓度的定量，则可以用作单一分析方法。
该方法专注于树脂颗粒，但可以进一步优化其他微量塑料类别的分析。然而，从环境样品（ 例如海面，沉积物或生物群）中分选塑料碎片比颗粒中的塑料碎片更具挑战性，并且视觉识别是不合适的。因此，聚合物的化学分析应在萃取前进行。知道微观尺寸范围从5毫米到几百微米（ 如 300微米），分析应该在微型ATR-FTIR光谱仪上进行，该光谱仪适用于测量小颗粒19,20 。此外，微量塑料与环境样品的分离我们需要使用溶剂（ 例如乙醇）和/或强酸或碱（ 例如组织的酸消化），其可解吸和/或降解与颗粒相关的有机污染物。因此，应该开发替代分离技术，这将保护化学品。此外，应强调在海面和生物群中检测到的微量塑料的数量往往不足以进行有机化合物的定量分析。该方案适用于处理肉眼可见的塑料片，由硬聚合物制成。它不太可能用于软材料或极小物品（ 即 <1毫米）。因此，薄膜，细丝和泡沫的微量塑料类别应从样品中丢弃。然而，可以分析小的微量塑料片的有机污染物含量及其聚合物类型。在这种情况下，建议切割几个小粒子的物品之前提取或FT-IR分析。
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Disclosures
作者没有什么可以披露的。
Acknowledgments
这项工作由DeFishGear项目（1°str / 00010）内的“2007 - 2013年IPA亚得里亚尔跨境合作计划”资助。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Alpha–HCH | Dr. Ehrenstorfer, Augsburg, Germany | DRE-C14071000 | H301, H351, H400, H410, H312 |
| Beta–HCH | Fluka, Sigma-Aldrich, St. Louis, USA | 33376-100MG | H301, H312, H351, H410 |
| Lindane | Fluka, Sigma-Aldrich, St. Louis, USA | 45548-250MG | H301, H312, H332, H362, H410 |
| Endosufan I | Supleco, Sigma-Aldrich Bellefonte, PA, USA | 48576-25MG | H301, H410 |
| Endosulfan II | Supleco, Sigma-Aldrich, Bellefonte, PA, USA | 48578-25MG | H301, H410 |
| 2,4'–DDD | Fluka, Sigma-Aldrich, St. Louis, USA | 35485-250MG | H351 |
| 4,4’–DDD | Dr. Ehrenstorfer, Augsburg, Germany | DRE-C12031000 | H301, H351, H400, H410, H312 |
| 2,4’–DDE | Dr. Ehrenstorfer, Augsburg, Germany | DRE-C12040000 | H351, H400, H410, H302 |
| 4,4’-DDE | Fluka , Sigma-Aldrich, St. Louis, USA | 35487-250MG | H302, H351, H410 |
| 2,4’–DDT | Dr. Ehrenstorfer, Augsburg, Germany | DRE-C12081000 | H301, H311, H330, H351, H400, H410 |
| 4,4’–DDT | National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, USA | RM8469-4,4'-DDT | H301, H311, H351, H372, H410 |
| n-Hexane | VWR International GmbH, Graumanngasse, Viena, Austria | 83992.320 | H225, H315, H336, H373, H304, H411 |
| Acetone for HPLC | J.T.Baker, Avantor performance Materials B.V., Teugseweg, Netherlands | 8142 | H225, H319, H 336 |
| FL-PR Florisil 1000mg/6mL | Phenomenex, Torrance, CA, USA | 8B-S013-JCH | |
| Fat free quartz sand 0.3-0.9 mm | Buchi, Flawil, Switzerland | 37689 | |
| Gas chromatograph Hawlett Packard HP 6890 Series gas chromatograph with GERSTEL MultiPurpose Sampler MPS 2XL with ECD and FID detector | Agilent technologies, Santa Clara USA | ||
| Presure fluid extractor, Speed Extractor E-916 | Buchi, Flawil, Switzerland | ||
| Solid phase extractor | Supleco, Sigma-Aldrich Bellefonte, PA, USA | ||
| Concentrator miVac DUO | Genevac SP Scientific, Suffolk UK | ||
| GC capillary column Zebron ZB-XLB (30 x 0.25 x 0.25) | Phenomenex, Torrance, CA, USA | 122-1232 | |
| ATR FT-IR Spectrometer, Spectrum-Two | Perkin Elmer |
References
- Plastic Europe. Plastics - the Facts 2015. An analysis of European plastics production, demand and waste data. , Available on the website: http://www.plasticseurope.org (2017).
- Wang, J., Tan, Z., Peng, J., Qiu, Q., Li, M. The behaviors of microplastics in the marine environment. Mar Environ Res. 113, 7-17 (2016).
- UNEP. Marine plastic debris and microplastics - Global lessons and research to inspire action and guide policy change. , United Nations Environment Programme. Nairobi. Available on the website: http://www.unep.org (2016).
- Ogata, Y., et al. International Pellet Watch: Global monitoring of persistent organic pollutants (POPs) in coastal waters. 1. Initial phase data on PCBs, DDTs, and HCHs. Mar Pollut Bull. 58 (10), 1437-1446 (2009).
- Andrady, A. L. Microplastics in the marine environment. Mar Pollut Bull. 62 (8), 1596-1605 (2011).
- Antunes, J. C., Frias, J. G. L., Micaelo, A. C., Sobral, P. Resin pellets from beaches of the Portuguese coast and adsorbed persistent organic pollutants. Estuarine Coastal Shelf Sci. 130, 62-69 (2013).
- Cole, M., Lindeque, P., Halsband, C., Galloway, T. S. Microplastics as contaminants in the marine environment: A review. Mar Pollut Bull. 62 (12), 2588-2597 (2011).
- Takada, H. Call for pellets! International Pellet Watch Global Monitoring of POPs using beached plastic resin pellets. Mar Pollut Bull. 52 (12), 1547-1548 (2006).
- Teuten, E. L. Transport and release of chemicals from plastics to the environment and to wildlife. Phil Trans R Soc B. 364, 2027-2045 (2009).
- Heskett, M., et al. Measurement of persistent organic pollutants (POPs) in plastic resin pellets from remote islands: Toward establishment of background concentrations for International Pellet Watch. Mar Pollut Bull. 64 (2), 445-448 (2012).
- Besseling, E., Wegner, A., Foekema, E., Van Den Heuvel-Greve, M., Koelmans, A. A. Effects of microplastic on fitness and PCB bioaccumulation by the lugworm Arenicola marina (L.). Environ Sci Technol. 47 (1), 593-600 (2013).
- Rochman, C. M., Hoh, E., Kurobe, T. The SJ Ingested plastic transfers hazardous chemicals to fish and induces hepatic stress. Sci Rep. 3, 3263 (2013).
- Endo, S., et al. Concentration of polychlorinated biphenyls (PCBs) in beached resin pellets: Variability among individual particles and regional differences. Mar Pollut Bull. 50 (10), 1103-1114 (2005).
- Frias, J. P. G. L., Sobral, P., Ferreira, A. M. Organic pollutants in microplastics from two beaches of the Portuguese coast. Mar Pollut Bull. 60 (11), 1988-1992 (2010).
- Karapanagioti, H. K., Endo, S., Ogata, Y., Takada, H. Diffuse pollution by persistent organic pollutants as measured in plastic pellets sampled from various beaches in Greece. Mar Pollut Bull. 62 (2), 312-317 (2011).
- Mizukawa, K., et al. Monitoring of a wide range of organic micropollutants on the Portuguese coast using plastic resin pellets. Mar Pollut Bull. 70 (1-2), 296-302 (2013).
- Gauquie, J., Devriese, L., Robbens, J., De Witte, B. A qualitative screening and quantitative measurement of organic contaminants on different types of marine plastic debris. Chemosphere. 138, 348-356 (2015).
- Yeo, B. G., et al. POPs monitoring in Australia and New-Zealand using plastic resin pellets, and International Pellet Watch as a tool for education and raising public awareness on plastic debris and POPs. Mar Pollut Bull. 101 (1), 137-145 (2015).
- Kovač Viršek, M., Palatinus, A., Koren, Š, Peterlin, M., Horvat, P., Kržan, A. Protocol for microplastics sampling on the sea surface and sample analysis. J Vis Exp. (118), e55161 (2016).
- Löder, M. G. J., Kuczera, M., Mintenig, S., Lorenz, C., Gerdts, G. Focal plane array detector- based micro-Fourier-transform infrared imaging for the analysis of microplastics in environmental samples. Environ Chem. 12 (5), 563-581 (2015).
- Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants (POPs) as amended in 2009 . , available on the website: http://chm.pops.int/Home/tabid/2121/Default.aspx (2017).
- EPA - Environmental protection Agency. Method 3620C: Florisil Cleanup, part of Test Methods for Evaluating Solid Waste, Physical/Chemical Methods (2014). , available on the website: https://www.epa.gov (2017).
- Hirai, H., et al. Organic micropollutants in marine plastics debris from the open ocean and remote and urban beaches. Mar Pollut Bull. 62 (8), 1683-1692 (2011).
