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उच्च निलंबित तलछट भार और बड़े तैरते मलबे के साथ जलीय वातावरण में नमूना, छंटाई, और निस्र्पक Microplastics

Published: July 28, 2018 doi: 10.3791/57969
Automatic Translation
1, 2, 3, 4, 1
1Department of Physical and Environmental Sciences, Texas A&M University-Corpus Christi, 2Department of Earth and Atmospheric Sciences, Saint Louis University, 3Department of Oceanography and Coastal Sciences, Louisiana State University, 4Department of Biology, University of Central Florida

Summary

सबसे microplastic अनुसंधान की तारीख को समुद्री प्रणालियों में हुई जहां निलंबित ठोस स्तर अपेक्षाकृत कम कर रहे हैं । ध्यान अब मीठे पानी प्रणालियों के लिए जा रहा है, जो उच्च तलछट भार और तैरते मलबे की सुविधा हो सकती है । यह प्रोटोकॉल उच्च निलंबित ठोस loads वाले जलीय वातावरणों से microplastic नमूनों को एकत्रित और उनका विश्लेषण करने के पते ।

Abstract

सागर में प्लास्टिक के मलबे की सर्वव्यापी उपस्थिति व्यापक रूप से जनता, वैज्ञानिक समुदायों, और सरकारी एजेंसियों द्वारा मांयता प्राप्त है । हालांकि, केवल हाल ही में मीठे पानी प्रणालियों में microplastics है, नदियों और झीलों के रूप में, quantified गया है । सतह पर Microplastic नमूना आमतौर पर या तो एक स्थिर या चलती नाव है, जो निलंबित तलछट के निम्न स्तर के साथ वातावरण के लिए नमूना सीमा और तैर या जलमग्न मलबे के पीछे बहाव जाल की तैनाती के होते हैं । पिछले अध्ययनों कि बहाव जाल microplastic आमतौर पर ≥ ३०० µm मेष आकार के साथ जाल का इस्तेमाल किया, प्लास्टिक मलबे (कणों और फाइबर) इस आकार के नीचे की अनुमति नेट और टलना ठहराव के माध्यम से पारित करने के लिए इकट्ठा करने के लिए कार्यरत हैं । प्रोटोकॉल यहां विस्तृत सक्षम बनाता है: 1) उच्च निलंबित भार और तैरते या जलमग्न मलबे के साथ वातावरण में नमूना संग्रह और 2) कैप्चर और microplastic कणों और फाइबर के ठहराव < 300 µm । पानी के नमूने एकत्र किए गए एक का उपयोग कर कम घनत्व पॉलीथीन में सिकुड़नेवाला पंप (पीई) कंटेनरों को छानने और लैब में विश्लेषण से पहले संग्रहीत किया जाना है । निस्पंदन एक कस्टम बनाया microplastic निस्पंदन उपकरण detachable संघ जोड़ों कि नायलॉन जाल छलनी और मिश्रित फाइबर एस्टर झिल्ली फिल्टर से युक्त के साथ किया गया था । मेष छलनी और झिल्ली फिल्टर एक stereomicroscope के साथ जांच की थी और यों तो अलग microplastic कण और फाइबर । इन सामग्रियों तो एक सूक्ष्म तनु कुल चिंतनशील का उपयोग कर जांच की थी रूपान्तर अवरक्त स्पेक्ट्रोमीटर (माइक्रो एटीआर-स्विचेज) microplastic बहुलक प्रकार निर्धारित करने के लिए बदलना । वसूली नीले पीई कण और हरे रंग नायलॉन फाइबर का उपयोग कर spiking नमूनों द्वारा मापा गया था; प्रतिशत वसूली कण और फाइबर के लिए ९२% के लिए १००% होना निर्धारित किया गया था । इस प्रोटोकॉल तलछट की उच्च सांद्रता के साथ उच्च वेग नदियों में microplastics पर इसी तरह के अध्ययन का मार्गदर्शन करेंगे । सिकुड़नेवाला पंप और निस्पंदन डिवाइस के लिए सरल संशोधनों के साथ, उपयोगकर्ताओं को इकट्ठा करने और विभिन्न नमूना संस्करणों का विश्लेषण और आकार कण कर सकते हैं ।

Introduction

प्लास्टिक पहले 1930 के रूप में के रूप में जल्दी सागर में मनाया गया था1। समुद्री प्लास्टिक मलबे के हाल के अनुमान से अधिक २४३,००० मीट्रिक टन (मीट्रिक टन) प्लास्टिक के सागर की सतह पर से 4.8-12.7 लाख मीट्रिक टन प्लास्टिक की स्थलीय स्रोतों से सागर में प्रवेश करने के लिए प्रतिवर्ष2,3. समुद्री प्लास्टिक मलबे पर प्रारंभिक अध्ययन macroplastics पर ध्यान केंद्रित (> 5 मिमी व्यास) के रूप में वे आसानी से दिखाई और quantifiable हैं । हालांकि, यह हाल ही में पता चला कि macroplastics प्लास्टिक मलबे के < 10% का प्रतिनिधित्व करता है, गिनती द्वारा, महासागर में, यह दर्शाता है कि प्लास्टिक के मलबे के भारी बहुमत microplastic (< 5 mm व्यास)2है ।

Microplastics दो समूहों में वर्गीकृत कर रहे हैं: प्राथमिक और माध्यमिक Microplastics । प्राथमिक microplastics प्लास्टिक कि एक व्यास < 5 मिमी पर निर्मित कर रहे हैं और शामिल nurdles, कच्चे छर्रों उपभोक्ता उत्पादों बनाने के लिए इस्तेमाल किया, microbeads व्यक्तिगत देखभाल उत्पादों में exfoliants के रूप में इस्तेमाल किया (जैसे, चेहरे धोने, शरीर साफ़, टूथपेस्ट), और घर्षण या उद्योग में स्नेहक । माध्यमिक microplastics वातावरण के भीतर बनाया जाता है के रूप में बड़ा प्लास्टिक मलबे photolysis, घर्षण, और माइक्रोबियल अपघटन4,5द्वारा खंडित है । सिंथेटिक फाइबर भी माध्यमिक microplastics रहे हैं और एक बढ़ती चिंता का विषय हैं. एक एकल परिधान जारी कर सकते हैं > 1, 900 एक घरेलू वाशिंग मशीन6में धोने प्रति फाइबर. इन microfibers, साथ ही व्यक्तिगत देखभाल उत्पादों से microbeads, नालियों नीचे धोया और अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों में प्रवेश करने से पहले सीवर प्रणाली में हैं । मर्फी (२०१६) ने पाया कि एक अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र ६५०,००० की आबादी की सेवा के लिए प्रवाह से ९८.४% द्वारा microplastic एकाग्रता कम कर दिया, अभी तक ६५,०००,००० microplastics प्रवाह और कीचड़ में एक दिन में बने रहे7। यहां तक कि उपचार प्रक्रियाओं के दौरान हटाया जा रहा microplastics के उच्च प्रतिशत के साथ, लाखों, संभवतः अरबों, microplastics अपशिष्ट उपचार संयंत्रों के माध्यम से दैनिक पास और6,8 प्रवाह में सतह पानी दर्ज ,9,10,11.

उनके पर्यावरण की रिहाई के कारण, microplastics सभी पौष्टिकता स्तर12,13,14,15भर में समुद्री जीवों के पाचन और श्वसन ऊतकों में पाया गया है । के बाद उनके प्रभाव चर रहा है, कुछ अध्ययनों से नुकसान नहीं देख के साथ, जबकि दूसरों को इस तरह के शारीरिक और रासायनिक ऊतक क्षति4,6,14,15के रूप में कई प्रभाव का प्रदर्शन । इन खोजों के कारण पिछले पाँच दशकों में इस क्षेत्र में रुचि बढ़ गई है. हालांकि, केवल हाल ही में अध्ययन के लिए प्लास्टिक के मलबे, विशेष रूप से microplastics, मीठे पानी प्रणालियों में, जैसे नदियों और झीलों, या इन आवासों में निवास करने वाले जीवों पर प्रभाव का आकलन करने के लिए शुरू कर दिया है12,16, 17,18. नदियों के समुद्र में पाया प्लास्टिक मलबे का एक प्रमुख स्रोत है के रूप में वे अपशिष्ट जल प्रवाह और सतह पानी अपवाह कि microplastics और macroplastics शामिल प्राप्त करते हैं ।

यहाँ विस्तृत प्रोटोकॉल microplastic नमूने इकट्ठा करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है जहां बहाव जाल व्यवहार्य नहीं हैं; विशेष रूप से, निलंबित तलछट की उच्च सांद्रता और मिसिसिपी नदी की तरह बड़े तैरते मलबे के साथ जलीय वातावरण में । मिसिसिपी नदी वाटरशेड दुनिया के सबसे बड़े में से एक है और > 90 लाख लोगों की एक आबादी है, की संभावना यह समुद्र19,20को प्लास्टिक के मलबे का सबसे बड़ा स्रोत में से एक बना । हर साल, मिसिसिपी नदी मेक्सिको की खाड़ी में ७३५ किमी मीठे पानी की एक औसत निर्वहन, निलंबित तलछट के उच्च सांद्रता के साथ (~ ६० करने के लिए > 800 मिलीग्राम/एल) और बड़े मलबे13,21। पानी के नमूने दो गहराई पर एकत्र किए गए थे (यानी, सतह और ०.६-मिसिसिपी नदी और पारदर्शी 1 L कम घनत्व पॉलीथीन (पीई) एक सिकुड़नेवाला पंप का उपयोग कर कंटेनरों में अपने सहायक नदियों साथ विभिंन स्थानों पर गहराई । प्रयोगशाला में, नमूनों नायलॉन जाल छलनी और मिश्रित फाइबर एस्टर झिल्ली फिल्टर का उपयोग कर फ़िल्टर किया गया साथ ही साथ एक कस्टम निर्मित ६३.५ मिमी (२.५ में) polyvinyl क्लोराइड (पीवीसी) संघ जोड़ों के साथ सिलेंडर छलनी और फिल्टर डालने के लिए22. निस्पंदन उपकरण में पीवीसी संघों के शामिल किए जाने के रूप में कई या के रूप में वांछित के रूप में कुछ कण आकार वर्गों द्वारा निस्पंदन के लिए अनुमति देता है । इसके अतिरिक्त, यह उप-माइक्रोन झिल्ली फिल्टर का उपयोग कर जब सिंथेटिक फाइबर का अध्ययन करने के लिए नीचे microplastic मलबे को पकड़ने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । एक बार छान, नमूने सूख गए थे और संदिग्ध प्लास्टिक की पहचान की और एक stereomicroscope के तहत जाल छलनी और झिल्ली फिल्टर से हल किया गया । संदिग्ध प्लास्टिक तो सूक्ष्म तनु कुल चिंतनशील का उपयोग कर जांच कर रहे थे-गैर सिंथेटिक सामग्री को खत्म करने के लिए अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी (माइक्रो एटीआर-स्विचेज) को बदलने या बहुलक प्रकार निर्धारित करते हैं । microplastic कण और तंतुओं के आकार को ध्यान में रखते हुए, संदूषण आम है । संदूषण के स्रोत वायुमंडलीय जमाव, कपड़े, क्षेत्र और प्रयोगशाला उपकरण, साथ ही साथ (DI) जल स्रोतों में शामिल हैं । कई कदम प्रोटोकॉल भर में शामिल है विभिंन स्रोतों से संदूषण को कम करते हुए अध्ययन के सभी चरणों का आयोजन ।

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Protocol

1. पानी नमूना संग्रह

  1. नदी के किनारे जहां नदी चरण या निर्वहन जाना जाता है (जैसे, संयुक्त राज्य अमेरिका भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण (USGS) gauging स्टेशनों) के स्थान पर अच्छी तरह से मिश्रित है जहां नाव द्वारा ब्याज की पानी के नमूने और पानी की गुणवत्ता डेटा ले लीजिए । 20 आश्वस्त करने के लिए कि पानी अच्छी तरह से मिश्रित है, एक handheld जहां चालकता अपेक्षाकृत स्थिर रहता है नदी में डूबे मीटर का उपयोग नाव गाइड ।
  2. नमूना साइटों पर, रिकॉर्ड स्थान निर्देशांक और गहराई. ०.६-गहराई खोजने के लिए, बस ०.६ द्वारा कुल गहराई गुणा । ब्याज के पानी की गुणवत्ता मानकों को मापने (जैसे, turbidity, तापमान, चालकता, पीएच, और भंग ऑक्सीजन (DO)) एक handheld मीटर का उपयोग कर । मापदंडों को मापने के लिए, सिकुड़नेवाला पंप का उपयोग कर एक व्यापक मुंह कंटेनर में वांछित गहराई से नमूना पानी पंप और तुरंत माप (चरण १.५) ले.
  3. सतह और ०.६-गहराई से नमूने प्राप्त करने के लिए टयूबिंग के साथ एक सिकुड़नेवाला पंप का प्रयोग करें । दिया गहराई के लिए पंप करने के लिए सही टयूबिंग लंबाई देते हैं ।
    1. नदी प्रणालियों में मजबूत धाराओं के कारण, पंप टयूबिंग के लिए एक ६.४ मिमी वेल्डेड श्रृंखला संलग्न ज़िप संबंधों का उपयोग करने के लिए वजन टयूबिंग मदद । श्रृंखला के अंत में, आगे वजन श्रृंखला और टयूबिंग विधानसभा के लिए एक वजन या सीमेंट ब्लॉक जगह है ।
      सावधानी: भार या सीमेंट ब्लॉक सीधे पंप टयूबिंग के लिए संलग्न नहीं है ।
  4. नाव के किनारे पर ट्यूबिंग के प्रवाह अंत प्लेस, कपड़े से दूर है कि फाइबर बहा सकता है । धीरे से वांछित गहराई के लिए ट्यूबिंग के धाराप्रवाह अंत कम (यानी, सतह या ०.६-गहराई) । फिर, रिवर्स में पंप चलाने के लिए हवा के साथ टयूबिंग शुद्ध करने के लिए कम से कम 30 एस । हवा मिटाने के बाद, पंप दिशा रिवर्स और वांछित गहराई से नमूना पानी के साथ ट्यूबिंग कुल्ला जबकि पानी नाव से पलायन करने के लिए या एक बेकार कंटेनर में अनुमति । बंद करने के बाद टयूबिंग पंप के लिए है कुल्ला किया गया है कम से 30 एस ।
  5. पानी की गुणवत्ता मापन के लिए इस्तेमाल किया कंटेनर कुल्ला तीन बार नमूना पानी के साथ, कुल्ला पानी हर बार डंपिंग । एक बार कुल्ला, नमूना पानी के साथ कंटेनर को भरने और एक handheld मीटर का उपयोग कर ब्याज की पानी की गुणवत्ता के मापदंडों को मापने (१.२ कदम) ।
  6. एक लेबल, 1 एल कंटेनर है कि पहले किया गया है में ट्यूबिंग प्रवाह रखकर एक microplastic उपनमूना लीजिए कम से कुल्ला DI पानी की २५० मिलीलीटर तीन बार । फिर, कंटेनर कुल्ला पानी का नमूना पानी के साथ तीन अतिरिक्त बार, कुल्ला जल हर बार खारिज । एक बार microplastic कंटेनर कुल्ला, यह नमूना के साथ भरें ।
  7. चरण १.६ में उल्लिखित एक ही सिकुड़नेवाला पंप विधि का उपयोग करते हुए, कुल निलंबित ठोस (TSS) के लिए एक लेबल, २५० मिलीलीटर की बोतल है कि पहले से कुल्ला किया गया है के लिए एक उपनमूना इकट्ठा कम से १०० मिलीलीटर DI पानी की तीन बार । बोतल कुल्ला तीन नमूना पानी के साथ और अधिक बार, कुल्ला पानी हर बार खारिज । एक बार TSS कंटेनर कुल्ला, यह नमूना के साथ भरें ।
  8. फ़ील्ड triplicates और रिक्तियों को प्रत्येक दिन में कम बार एकत्र करें फ़ील्ड में, एक ही तरीके से, गुणवत्ता आश्वासन/गुणवत्ता नियंत्रण (क्यूए/QC) प्रयोजनों के लिए चरण 1.6-1.7 में वर्णित है । एक खाली इकट्ठा करने के लिए, DI पानी के दो 1 एल कंटेनर क्षेत्र के लिए ले आओ । हवा के साथ पंप टयूबिंग मिटाने के बाद, DI पानी की पहली कंटेनर खोलने के लिए और पंप १.४ कदम में वर्णित विधि का उपयोग टयूबिंग कुल्ला । एक बार टयूबिंग कुल्ला, DI पानी की दूसरी कंटेनर खोलने के लिए और यह एक खाली 1 एल कंटेनर और microplastic और TSS कारतूस, क्रमशः के लिए एक २५० मिलीलीटर की बोतल में पंप ।
  9. जब तक वे संसाधित कर रहे हैं, जहां वे-20 डिग्री सेल्सियस पर संग्रहीत किया जाएगा लैब, लौटने तक बर्फ पर microplastic और TSS उपनमूना स्टोर ।
    सावधानी: सुनिश्चित करें कि वे बर्फ के विस्तार की वजह से क्षतिग्रस्त नहीं कर रहे हैं, तो नमूना कंटेनरों में कुछ सिर स्थान छोड़ने के लिए जब ठंड ।
    नोट: प्रोटोकॉल यहां ठहर सकता है ।

2. TSS निर्धारण

  1. 23क्षेत्र में एकत्र २५० मिलीलीटर उपनमूना के साथ TSS निर्धारित करने के लिए संयुक्त राज्य पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (यूएसईपीए) विधि १६०.२ का उपयोग करें । कुल मिला प्लास्टिक के साथ परिकलित TSS मानों की तुलना करें ।

3. Microplastic निस्पंदन डिवाइस विधानसभा

  1. अच्छी तरह से छानने का यंत्र और नायलॉन जाल छलनी (चित्रा 1) DI पानी की कम से २५० मिलीलीटर के साथ तीन बार कुल्ला । वांछित ताकना आकार की जगह मेष छलनी (उदाहरण के लिए, ५० µm, १०० µm, ३०० µm, ५०० µm) ताकना आकार के साथ प्रत्येक संघ संयुक्त में निस्पंदन डिवाइस के नीचे करने के लिए ऊपर से कम (आंकड़ा 1a) । प्रत्येक संघ संयुक्त कसकर लीक रोकने के लिए सील ।
  2. मिश्रित फाइबर एस्टर झिल्ली फ़िल्टर (ओं) (एस) (१४२ mm व्यास) वांछित ताकना आकार (ओं) के गुना (जैसे, ०.४५ µm) एक शंकु आकार में है और यह छानने का यंत्र में जगह:
    नोट: तह झिल्ली फिल्टर फिल्टर के कॉलेस्ट्रॉल को रोकने के लिए और अधिक सतह क्षेत्र प्रदान करेगा ।
    1. DI पानी के साथ झिल्ली फिल्टर गीला । नम जबकि, एक शंकु आकार में एक व्यास है कि छानने का यंत्र में फिट बैठता है के साथ झिल्ली फिल्टर गुना । इसके अलावा, शंकु के किनारे के साथ एक छोटे से होंठ गुना इतना है कि यह संघ संयुक्त (आंकड़ा 1b) के शीर्ष पर फिट बैठता है ।
      सावधानी: झिल्ली फिल्टर फाड़ को रोकने के लिए तह से पहले गीला होना चाहिए ।
    2. पिछले संघ संयुक्त (चित्रा 1C) में स्टेनलेस स्टील मेष टोकरी प्लेस । सावधानी से टोकरी (चित्रा 1 d) में शंकु के आकार का झिल्ली फिल्टर जगह है । संघ संयुक्त के किनारे पर झिल्ली फिल्टर के होंठ गुना ।
      नोट: मेष टोकरी फिल्टर का समर्थन और टूटना एक बार एक वैक्यूम लागू किया गया है को कम करेगा ।
  3. सबसे छोटी वांछित ताकना आकार के साथ एक जाल छलनी प्लेस (उदा, ५० µm) झिल्ली फिल्टर के शीर्ष पर पिछले संघ के संयुक्त चित्रा 1में देखा में ।
    नोट: यह निस्पंदन के दौरान जगह में झिल्ली फिल्टर पकड़ करने के लिए अतिरिक्त सहायता प्रदान करेगा ।
  4. एक बार सभी संघ जोड़ों कसकर सील कर रहे हैं, छानने की बोतल के ऊपर से नली छानने का यंत्र के आधार को देते हैं । तो छानने कुप्पी के पक्ष से वैक्यूम पंप करने के लिए नली संलग्न के रूप में चित्रा 2में सचित्र ।

Figure 1
चित्रा 1 : निस्पंदन उपकरण के विधानसभा । (क) निस्पंदन उपकरण ऊपरी संघ के जोड़ों में वांछित ताकना आकार का मेष छलनी रखने के द्वारा इकट्ठे है । (ख) मिश्रित फाइबर एस्टर झिल्ली फ़िल्टर (ओं) निस्पंदन डिवाइस के व्यास फिट करने के लिए एक शंकु के आकार में तह किया जाना चाहिए; शंकु जगह में फिल्टर सुरक्षित करने के लिए संघ संयुक्त के किनारे पर फिट करने के लिए एक छोटे से होंठ शामिल होना चाहिए । (ग) एक मेष टोकरी झिल्ली फिल्टर करने के लिए स्थिरता जोड़ने के लिए संघ में रखा गया है । (घ) तह झिल्ली फिल्टर मेष टोकरी में जोड़ा जाता है और छोटी जाल चलनी आकार झिल्ली फिल्टर के शीर्ष पर रखा गया है । (ङ) पूरी तरह से इकट्ठे निस्पंदन उपकरण । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2 : छानने कुप्पी और पंप के विधानसभा । एक फ़िल्टरिंग कुप्पी छानने का यंत्र वैक्यूम अनुकूलक एक स्पष्ट vinyl टयूबिंग का उपयोग करने के लिए जुड़ा हुआ है । छानने कुप्पी तो वैक्यूम पंप से जुड़ा हुआ है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

4. नमूना निस्पंदन

  1. हर बार डिवाइस इकट्ठे निस्पंदन करने से पहले उपकरण कारतूस ले लीजिए । अच्छी तरह से कुल्ला उपकरण तीन बार से कम २५० मिलीलीटर DI पानी से पहले खाली एकत्र की है । इन रिक्तियों चरणों ४.२-४.४ में दिए गए चरणों का उपयोग कर संग्रहीत की जाती हैं ।
  2. वैक्यूम पंप चालू करें । सुनिश्चित करें कि वैक्यूम पंप के दबाव १२७ mm पारा से अधिक नहीं है, या झिल्ली फिल्टर आंसू सकता है ।
    सावधानी: तलछट जाल छलनी या झिल्ली फिल्टर रोकना अगर नमूना निस्पंदन के प्रवाह की दर पर निर्भर करता है, निस्पंदन उपकरण के अंदर दबाव बढ़ सकता है । यह संभवतः १२७ mm पारा के एक पढ़ने तक पहुंचने से पहले झिल्ली फिल्टर में एक टूटना करने के लिए नेतृत्व कर सकते हैं । इस कारण से, दबाव को बारीकी से देखने के रूप में यह नमूना आधार से एक नमूना पर १२७ mm पारा नीचे समायोजित करने की आवश्यकता हो सकती है ।
  3. नमूना की कुल मात्रा को मापने के लिए एक ५०० मिलीलीटर स्नातक की उपाधि प्राप्त सिलेंडर, ट्रिपल DI पानी की कम से २५० मिलीलीटर के साथ कुल्ला, का उपयोग करें । वॉल्यूम रिकॉर्ड करें और एेसे सिलेंडर से सैंपल को निस्पंदन डिवाइस में ट्रांसफर करें ।
    सावधानी: पानी के नमूने और छानने कुप्पी के आकार पर निर्भर करता है, छानने कुप्पी नमूना निस्पंदन के दौरान कई बार खाली किया जा करने के लिए की आवश्यकता हो सकती है ।
    1. छानने कुप्पी खाली करने के लिए, बंद पंप बारी और कुप्पी से दो hoses अलग । एक अलग अपशिष्ट कंटेनर में कुप्पी खाली ।
      सावधानी: पूरे नमूने को फ़िल्टर किया गया है जब तक कि फ़िल्टर्ड नमूना पानी रखें और यह झिल्ली फिल्टर बरकरार है कि पुष्टि की है ।
    2. निस्पंदन चक्र जारी रखने के लिए, छानने कुप्पी के लिए hoses संलग्न, के रूप में ३.४ कदम में उल्लिखित, और पंप पर बारी ।
  4. एक बार पूरा नमूना फ़िल्टर किया गया है, नमूना कंटेनर और एेसे सिलेंडर के साथ तीन बार कुल्ला DI पानी की कम से २५० मिलीलीटर । प्रत्येक कुल्ला के बाद, फिल्टर कंटेनर और सभी कण फ़िल्टर किया गया है सुनिश्चित करने के लिए सिलेंडर के लिए इस्तेमाल किया पानी कुल्ला ।

5. Microplastic निस्पंदन डिवाइस विधानसभा

  1. सभी कण फ़िल्टर किया गया है और कोई भी निस्पंदन डिवाइस पर रहने के लिए सुनिश्चित करने के लिए DI पानी की कम से २५० मिलीलीटर के साथ निस्पंदन डिवाइस की दीवारों कुल्ला तीन बार ।
  2. वैक्यूम पंप बंद करें, तो ध्यान से unscrew और अलग पहले संघ । पंप पर वापस बारी और एक DI पानी धोने की बोतल का उपयोग करने के लिए संघ संयुक्त के किनारों कुल्ला । धोने के केंद्र में जाल छलनी के किनारों पर कण को सुनिश्चित करने के लिए कि वे सभी एकत्र कर रहे हैं ।
  3. पंप बंद करो और साफ संदंश के साथ ध्यान से जाल छलनी को दूर करने के लिए, मेष छलनी की सतह पर कण को छूने के लिए नहीं यकीन कर रही । एक कवर पेट्री पकवान में जाल छलनी प्लेस और यह ६० ᵒ सी पर 24 घंटे के लिए सूखी । एक बार सूखे, नमूने जब तक विश्लेषण शुरू कर सकते है संग्रहीत किया जा सकता है ।
  4. दोहराएं चरण ५.१-प्रत्येक संघ संयुक्त आवास के लिए ५.३ एक जाल छलनी ।
  5. पिछले संघ संयुक्त है कि एक जाल छलनी और झिल्ली फिल्टर घरों के लिए, दोहराएं कदम 5.1-5.3 मेष छलनी के लिए ।
    सावधानी: मेष छलनी धोने जब सावधान रहना, के रूप में नमूना अगर झिल्ली फिल्टर के तहत कुल्ला खो दिया जा सकता है ।
  6. पर वैक्यूम पंप मुड़ें और एक DI पानी धोने की बोतल का उपयोग कर झिल्ली फिल्टर के किनारों कुल्ला । धोने के लिए पूर्ण नमूना फ़िल्टर किया जाता है सुनिश्चित करने के लिए केंद्र में झिल्ली फिल्टर के किनारों पर कण । झिल्ली फिल्टर हटाने से पहले, यह सुनिश्चित करें कि सभी पानी के माध्यम से इसे पारित कर दिया है और है कि कोई पानी इसकी सतह पर पूलिंग है ।
    सावधानी: फिर, सावधान रहना जब झिल्ली फिल्टर धोने के रूप में नमूना खो दिया जा सकता है अगर इसके तहत कुल्ला ।
  7. ध्यान से निकालें और संदंश के साथ झिल्ली फिल्टर प्रकट करना । इसके व्यास के लिए उपयुक्त एक पेट्री डिश या पंनी लिफाफे में झिल्ली फिल्टर रखें ।
    नोट: झिल्ली फिल्टर नम होना चाहिए, जबकि फाड़ रोकने के लिए संभाला जा रहा है ।
  8. 24 ज के लिए ६० ᵒ c पर ओवन में कवर झिल्ली फिल्टर सूखी । एक बार सूखा, नमूनों की दुकान जब तक विश्लेषण शुरू कर सकते हैं ।
    नोट: प्रोटोकॉल यहां ठहर सकता है ।

6. कण विश्लेषण

  1. पेट्री डिश में मेष छलनी या झिल्ली फिल्टर छोड़ दो और केवल ढक्कन microplastics के लिए नमूना की जांच शुरू करने के लिए निकालें । यह सुनिश्चित करेगा कि अगर किसी भी कण मेष छलनी या झिल्ली फिल्टर गिर वे पेट्री डिश है, जो विश्लेषण किया जा सकता है के बाद सभी कण मेष छलनी या झिल्ली फिल्टर से हटा रहे है में रहना होगा ।
  2. संदिग्ध प्लास्टिक कण और फाइबर की पहचान करने के लिए एक stereomicroscope (14-90X आवर्धन) के तहत मेष छलनी या झिल्ली फिल्टर की जांच करें । संदिग्ध प्लास्टिक की पहचान करते समय निम्नलिखित मानदंडों का उपयोग करें: कोई सेलुलर संरचना, फाइबर के बराबर मोटाई भर रहे हैं, और कणों चमकदार24नहीं कर रहे हैं.
  3. मेष छलनी या झिल्ली फिल्टर से सभी संदिग्ध प्लास्टिक निकालें और उंहें एक संग्रह ७०% इथेनॉल युक्त शीशी में जगह है । प्रत्येक संदिग्ध प्लास्टिक के रंग और आकार (जैसे, कण, फाइबर, फिल्म, आदि) रिकॉर्ड.
  4. एक बार सभी संदिग्ध प्लास्टिक मेष छलनी या झिल्ली फिल्टर और quantified से हटा रहे हैं, दोनों ढक्कन और पेट्री डिश के नीचे कदम ६.२-६.३ निंनलिखित की जांच करें ।
  5. मेष छलनी या झिल्ली फिल्टर और पेट्री डिश के बाद जांच की गई है और सभी संदिग्ध प्लास्टिक हटा दिया और quantified, एक माइक्रो एटीआर-स्विचेज का उपयोग कर विश्लेषण के लिए एक 12-स्लॉट एल्यूमीनियम लेपित स्लाइड पर संग्रह शीशी से कण या फाइबर जगह है ।
    नोट: यह हमेशा संभव नहीं माइक्रो एटीआर-स्विचेज पर हर संदिग्ध प्लास्टिक परीक्षण करने के लिए है । इसलिए, "रणनीतिक रूप से चुनें" राशि है कि संदिग्ध प्लास्टिक में अध्ययन और विसंगतियों के लक्ष्यों को संबोधित करेंगे (उदाहरण के लिए, इसी तरह के तंतुओं या कणों की एक उच्च संख्या)25. एक सामांय अर्थ में, संभव के रूप में कई संदिग्ध प्लास्टिक के रूप में परीक्षण, लेकिन कोई 20% से कम है ।
    1. एक बार संदिग्ध प्लास्टिक माइक्रो एटीआर-स्विचेज का उपयोग कर विश्लेषण कर रहे हैं, वर्णक्रमीय डेटाबेस का उपयोग करने के लिए निर्धारित अगर एक नमूना दिया प्लास्टिक और, यदि ऐसा है, प्लास्टिक बहुलक प्रकार का निर्धारण ।

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Representative Results

इस प्रोटोकॉल की वसूली की दर को मान्य करने के लिए, तीन नमूने (v1-v3) Oso खाड़ी से, कॉर्पस Christi, टेक्सास (टेक्सास ए एंड एम विश्वविद्यालय कॉर्प्स Christi कैंपस से सटे), 10 नीले पीई कण के साथ नुकीला थे (में 50-100 µm से लेकर व्यास) और विभिंन लंबाई के ५० हरी नायलॉन फाइबर (चित्रा 3) । नमूना TSS (खंड 2) परिकलित किया गया था और फिर नमूने अनुभागों 3-5 में उल्लिखित विधियों का उपयोग करके फ़िल्टर किए गए थे । नीले पीई कण और हरे रंग की नायलॉन फाइबर तो अलग हो गए और quantified (तालिका 1) । अन्य फाइबर और कण मेष छलनी और झिल्ली फिल्टर, Oso खाड़ी पानी के नमूने से व्युत्पंन की संभावना पर मनाया गया । औसत पर, पीई कण के १००% और नायलॉन फाइबर के ९२% बरामद किए गए । फाइबर का नुकसान निस्पंदन या गलत पहचान के दौरान नमूना हानि की एक छोटी राशि के कारण हो सकता है ।

एक उपकरण खाली छानने का यंत्र से DI पानी की १००० मिलीलीटर फ़िल्टरिंग द्वारा एकत्र किया गया था । इस रिक्त १०० µm और ५० µm मेष छलनी और एक ०.४५ µm झिल्ली फिल्टर का उपयोग कर विश्लेषण किया गया था । उपकरणों में रिक्त पाए गए कुल ७ तंतु (नीले और स्पष्ट) थे. इस संक्रमण निस्पंदन उपकरण, प्रयोगशाला उपकरण, वायुमंडलीय जमाव, या DI पानी से किया गया हो सकता है । हालांकि, फाइबर नीले पीई कण और हरे रंग की नायलॉन के नमूनों को कील के लिए इस्तेमाल किया फाइबर के समान नहीं थे ।

इस प्रोटोकॉल मिसिसिपी नदी वाटरशेड, मिसिसिपी नदी mainstem और मिसौरी नदी सहित से नमूनों की प्रक्रिया के लिए बनाया गया था । मिसिसिपी नदी और मिसौरी नदी से प्रारंभिक विश्लेषण ६३ मिलीग्राम की एक औसत TSS था/ जबकि Oso खाड़ी के TSS मूल्यों मिसिसिपी नदी वाटरशेड में मनाया उन लोगों के नीचे आम तौर पर कर रहे हैं, तलछट जानबूझकर पानी संग्रह करने से पहले परेशान उच्च निलंबित तलछट सांद्रता कि बड़ी नदी में सामना करना पड़ सकता है अनुकरण करने के लिए किया गया सिस्टम. Oso खाड़ी नमूनों में औसत TSS था १,८६५ mg/L, जो ~ मिसिसिपी नदी और मिसौरी नदी के नमूनों के लिए गणना की TSS से 30 गुना अधिक है । पंकिल Oso बे नमूने के लिए एक TSS के साथ नमूनों के लिए सफल निस्पंदन सुझाव ~ १,८०० mg/L यहां उल्लिखित तकनीकों का उपयोग कर ।

Figure 3
चित्रा 3 : कण और प्रतिशत वसूली सत्यापन के लिए इस्तेमाल फाइबर । दो नीले पीई कण की छवि और आकार की एक श्रेणी में दो हरे रंग की नायलॉन फाइबर Oso खाड़ी से कॉर्प्स Christi, टेक्सास में मांयता नमूने स्पाइक के लिए इस्तेमाल किया । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

नमूना TSS (g/L) ०.४५ माइक्रोन ५० माइक्रोन १०० माइक्रोन कुल % बरामद
फाइबर Particulates फाइबर Particulates फाइबर Particulates फाइबर Particulates फाइबर Particulates
V1 ४.६६३ 1 0 18 0 31 10 ५० 10 १०० १००
V2 0 0 21 0 28 10 ४९ 10 ९८ १००
V3 0 0 27 0 14 10 ४१ 10 ८२ १००

तालिका 1: सत्यापन नमूनों से परिणाम । नीले पीई कण और हरे रंग की नायलॉन फाइबर का एक सेट संख्या Oso खाड़ी से कॉर्पस में लिया नमूनों में जोड़ा गया Christi, टेक्सास, निस्पंदन डिवाइस और विश्लेषण प्रोटोकॉल को मांय करने के लिए । तीन microplastic सत्यापन नमूनों (v1-v3) और एक TSS नमूना Oso खाड़ी के बैंक में एक ही स्थान पर ले जाया गया । तंतुओं और कण एक ताकना आकार और एक कुल के लिए quantified थे प्रत्येक मांयता नमूने के लिए गणना की गई । फाइबर और कण के नमूनों को कील और प्रत्येक नमूने से कुल बरामद करने के लिए प्रयुक्त की ज्ञात राशि का उपयोग करना, प्रतिशत वसूली की गणना की गई ।

प्रोटोकॉल भी दो गहराई से नदियों के नमूने के लिए डिजाइन किया गया था: सतह (उच्चतम वेग के साथ नदी की गहराई) और ०.६-गहराई (पूरे पानी के कॉलम के लिए लगभग औसत वेग के साथ नदी की गहराई) । मिसिसिपी नदी और मिसौरी नदी (तालिका 2) से नमूने एकत्र और विश्लेषण के रूप में ऊपर वर्णित किया गया । microplastic एकाग्रता पर गहराई के प्रभाव की जांच करने के लिए, पहली और दूसरी नमूने एक ही स्थान पर ले जाया गया (यानी, मिसिसिपी आवंटंन पर नदी, इलिनोइस) लेकिन अलग गहराई पर । microplastic लोड हो रहा है पर नमूना स्थान के संभावित प्रभाव की जांच करने के लिए, पहले और तीसरे नमूने एक ही गहराई पर ले जाया गया था, लेकिन विभिंन स्थानों पर (यानी, मिसिसिपी आवंटंन, इलिनोइस में नदी, और सेंट लुइस के ऊपर मिसौरी नदी, मिसौरी) । फाइबर और प्रारंभिक मिसिसिपी नदी बेसिन नमूनों में पाया कण के उदाहरण चित्रा 4में दिखाया गया है ।

स्थान USGS Gauging थाना गहराई Turbidity Tss फाइबर कणों फाइबर कणों फाइबर कणों फाइबर कणों कुल Particule अनुपात फाइबर/
०.४५ एमएम 50mm १०० एमएम कुल
एम NTU g/L #/L
सुश्री आवंटंन, आईएल USGS ०५५८७४९८ 0 ३८.३ ०.०६३ ८० 0 १२६ 1 ५४ 1 २६० 2 २६२ १३०
सुश्री आवंटंन, आईएल USGS ०५५८७४९८ २०.१ ६१.४ ०.०९० १९१ 0 १५१ 5 १९५ 1 ५३७ 6 ५४३ ९०
मो कोलंबिया बॉटम, मो USGS ०६९३५९६५ 0 ३०.८ ०.०३६ १२२ 4 ५७ 0 ३७ 0 २१६ 4 २२० ५४
MS = मिसिसिपी नदी; मो = मिसौरी नदी

तालिका 2: मिसिसिपी नदी वाटरशेड नमूना संग्रह और विश्लेषण डेटा । प्रारंभिक नमूनों मिसिसिपी नदी और मिसौरी नदी पर USGS gauging स्टेशनों के पास एकत्र किए गए । गहराई (m), turbidity (NTU), और TSS (mg/L) प्रत्येक साइट के लिए मापा गया था । नमूने फ़िल्टर और इस प्रोटोकॉल के बाद विश्लेषण किया गया । फाइबर और कण ५० µm और १०० µm ताकना आकार जाल छलनी के रूप में के रूप में अच्छी तरह से एक ०.४५ µm झिल्ली फिल्टर के लिए quantified थे । एक ५०० µm मेष छलनी पर एकत्र सामग्री की कमी के कारण, इस आकार प्रस्तुत परिणामों से बाहर रखा गया है ।

Figure 4
चित्र 4 : उदाहरण कण और मिसिसिपी नदी वाटरशेड से प्रारंभिक नमूनों में पाया फाइबर । फाइबर और कण की छवियां एक नमूना (2 तालिका) आवंटंन, इलिनोइस में मिसिसिपी नदी की सतह से लिया में quantified । (क) एक ०.४५ µm झिल्ली फिल्टर पर आकार में सीमा है कि दो नीले फाइबर की छवि. (ख) एक लाल कण और विभिंन तंतुओं की छवि एक ५० µm मेष छलनी पर पाया, रंग, आकार, और मिसिसिपी नदी वाटरशेड में पाया microplastics के आकार में सीमा दिखा रहा है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

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Discussion

बहाव जाल का उपयोग Microplastic संग्रह समुद्र की तरह वातावरण में पारंपरिक विधि है जहां दोनों तलछट और प्लास्टिक सांद्रता कम कर रहे हैं, इस प्रकार बड़े नमूना मात्रा की आवश्यकता है । हालांकि, बहाव जाल हमेशा व्यावहारिक या उच्च तलछट भार और बड़े तैरते या जलमग्न मलबे के साथ नदियों में सुरक्षित नहीं हैं । इसके अतिरिक्त, यह संभव करने के लिए एक बहाव शुद्ध का उपयोग करें जब अच्छी तरह से कब्जा करने की कोशिश कर रहा है और microplastic सामग्री, विशेष रूप से फाइबर, के रूप में सबसे प्लास्टिक सर्वेक्षण के लिए इस्तेमाल किया जाल आकार ≥ ३०० µm है । इस पत्र में वर्णित प्रोटोकॉल उच्च तलछट भार युक्त waterbodies में नमूने के लिए अनुमति देता है, जबकि भी व्यास में microplastics < 300 µm के कब्जा की अनुमति । विधि और संबंधित फ़िल्टरिंग डिवाइस बहुमुखी है और विशिष्ट परियोजना की जरूरत के लिए अनुकूलित किया जा सकता है । इसके अलावा, इस प्रोटोकॉल के साथ प्राप्त आंकड़ों में मदद मिलेगी शमन रणनीति विकसित करने के लिए पानी की गुणवत्ता में सुधार लाने और इस तरह के हाल ही में microbead प्रतिबंध26के रूप में इन रणनीतियों, के प्रभाव को मापने ।

इस विधि का नमूना संग्रह गहराई, मात्रा इनपुट, और microplastics के जुदाई आकार वर्गों में नियंत्रण सक्षम बनाता है, जबकि संदूषण के कई स्रोतों के लिए लेखांकन । एक सिकुड़नेवाला पंप को रोजगार उपयोगकर्ता पंप टयूबिंग की लंबाई का समायोजन करके किसी भी वांछित गहराई पर नमूने एकत्र करने के लिए अनुमति देता है । उपयोगकर्ताओं को आसानी से निस्पंदन डिवाइस के उपयोग के साथ नमूना मात्रा को नियंत्रित कर सकते हैं, जबकि detachable यूनियन फिटिंग चर व्यास और प्लास्टिक की सांद्रता को समायोजित करने के लिए फिल्टर सामग्री और ताकना आकार में समायोजन के लिए अनुमति देते हैं । हमने पाया है कि एक 1 एल नमूना आकार कई कारणों से मिसिसिपी नदी वाटरशेड में microplastics को बढ़ाता के लिए आदर्श था । सबसे पहले, पानी के 1 एल के भीतर, हमने पाया कि वहां कई सौ संदिग्ध फाइबर और कणों थे । दूसरा, 1 एल से बड़ी मात्रा के साथ नमूनों में उच्च तलछट जनता काफी छानने धीमा । तीसरा, अब फ़िल्टरिंग समय संभवतः अधिक से अधिक प्रयोगशाला संदूषण को जंम दे सकता है । निस्पंदन डिवाइस और आसानी से यह अलग परियोजना के लिए अनुकूलित करने की क्षमता की जरूरत है संग्रह और उप माइक्रोन आकार, जो विशेष रूप से उपयोगी है जब सिंथेटिक फाइबर का अध्ययन में microplastic मलबे के विश्लेषण की सुविधा ।

संघ के जोड़ों का समावेश मेष छलनी या निस्पंदन चक्र के बीच झिल्ली फिल्टर के हटाने को आसान बनाता है, लेकिन यह आवश्यक है कि जोड़ों को मजबूती से सील किया जाना चाहिए और ध्यान से मेष छलनी और झिल्ली फिल्टर ठीक से बैठा रहे हैं सुनिश्चित करने के लिए, जो नमूना के नुकसान को रोकता है ( वर्गों 3 और 5) । फाड़ या खुर को रोकने के लिए, झिल्ली फिल्टर इसे संभालने से पहले नम होने की जरूरत है, लेकिन माइक्रोस्कोप विश्लेषण से पहले सूखी. Rupturing झिल्ली फिल्टर में हो सकता है इससे पहले कि पंप दबाव १२७ mm पारा तक पहुंच जाता है (कदम ४.२), विशेष रूप से उच्च तलछट मात्रा के साथ नमूनों में । इसलिए, दबाव ध्यान से देखा जाना चाहिए और आवश्यकतानुसार समायोजित करें ।

हालांकि निस्पंदन डिवाइस का उपयोग करने के लिए प्रोटोकॉल इस तरह के निलंबित तलछट के साथ नेट के कॉलेस्ट्रॉल के रूप में बहाव जाल की तैनाती के साथ जुड़े समस्याओं को दूर, यह प्रयोगशाला में नमूना प्रसंस्करण बढ़ जाती है, जो संदूषण के लिए संभावना बढ़ जाती है । कम या नमूना हैंडलिंग से संभावित संदूषण को समाप्त करने के लिए, सभी उपकरण अच्छी तरह से पानी की पर्याप्त मात्रा के साथ कुल्ला किया जाना चाहिए तीन बार और रिक्तियों प्रत्येक डिवाइस से लिया जाना चाहिए (जैसे, सिकुड़नेवाला पंप, निस्पंदन डिवाइस, संग्रह कंटेनर) भर में नमूना संग्रह, प्रसंस्करण, और विश्लेषण । प्रत्येक वातावरण और उपकरण खाली तो फ़िल्टर और 4-6 वर्गों में उल्लिखित प्रोटोकॉल का उपयोग कर विश्लेषण किया जाएगा । एक अल्ट्रा शुद्ध पानी छानने का काम प्रणाली का उपयोग DI धोने और कारतूस के लिए इस्तेमाल पानी से संभावित संदूषण को कम कर सकता है ।

प्रयोगशाला में, नमूनों में से कम से 20% दो व्यक्तियों द्वारा विश्लेषण किया जाना चाहिए लगातार प्लास्टिक की पहचान सुनिश्चित करने के लिए । निस्पंदन और लैब में विश्लेषण के दौरान, खुला पेट्री व्यंजन प्रयोगशाला रिक्तियों के रूप में सेवा और विश्लेषण अवधि की अवधि के लिए नामित क्षेत्रों में रखा जा सकता है । प्रत्येक प्रयोगशाला खाली तो धारा 6 में प्रोटोकॉल का उपयोग कर विश्लेषण किया जाएगा । वायुमंडलीय जमाव से संक्रमण को रोकने के लिए, DI पानी के साथ धोने के बाद एल्यूमीनियम पंनी के साथ सभी उपकरणों को कवर किया ।

इस प्रोटोकॉल में एक सिकुड़नेवाला पंप और कस्टम निर्मित microplastic निस्पंदन डिवाइस का उपयोग उपयोगकर्ताओं को निलंबित तलछट के उच्च सांद्रता युक्त वातावरण में नमूने एकत्र करने के लिए अनुमति देता है । इसके अतिरिक्त, इस विधि उपयोगकर्ताओं को पकड़ने और microplastic मलबे का अंदाजा लगाने की अनुमति देता है < 300 µm, विशेष रूप से microfibers । इस प्रोटोकॉल के लिए प्रतिशत वसूली के लिए १००% और पीई कण और नायलॉन फाइबर, क्रमशः, अपेक्षाकृत उच्च वसूली दर दिखा रहा है के लिए ९२% मापा गया था । प्रारंभिक नमूनों मिसिसिपी नदी वाटरशेड में ले भी इस प्रोटोकॉल का उपयोग कर रहे थे, जहां 1 L नमूने औसत > 200 आकार में लेकर microplastics (0.45-500 µm), आकार, और रंग । इस प्रोटोकॉल भाग्य, प्रभाव, और microplastics के स्रोतों पर इसी तरह के अध्ययन का मार्गदर्शन करेंगे ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

परियोजना के लिए जो इस प्रोटोकॉल की स्थापना की गई थी राष्ट्रीय ओशियानिक और वायुमंडलीय प्रशासन (NOAA) समुद्री मलबे कार्यक्रम (# NA16NO29990029) द्वारा वित्त पोषित किया गया । हम आवंटंन, इलिनोइस में राष्ट्रीय महान नदियों अनुसंधान और शिक्षा केंद्र (NGRREC) में मील Corcoran, साइट चयन और नाव संचालन के साथ मदद के लिए धंयवाद । फील्ड और लैब का काम केमिली बकले, माइकल Abegg, योशिय्याह Wray, और रेबेका Wagner की मदद से पूरा किया गया ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1L Cubitainer Containers, Low-Density Polyethylene VWR 89094-140 Containers used to collect and store samples.
2-1/2" Clear Schedule 40 Rigid PVC Pipe United States Plastic Corporation 34138 The PVC pipe used to make the device comes as an 2.43 m pipe. The pipe was then cut to the desired lengths for each section seperated by union joints. Section lengths were decided by predicting smaller pore sizes would clogg the device quicker. Longer sections were placed above the smaller pore sizes to collect and hold water to prevent needing to disassemble the device to change a filter while a sample remained in the device. For one filtration device one 18 in, one 12 in, and two 6 in peices are needed.
2-1/2" PVC SCH 40 Socket Union  Supply House 457-025 Union joints were glued to PVC pipe to house nylon sieves and mixed cellulose membranes.
Nylon 6 Woven Mesh Sheet, Opaque Off-White, 12" Width, 12" Length, 500 microns Mesh Size, 38% Open Area (Pack of 5) Small Parts via Amazon CMN-0500-C/5PK-05 Mesh sheets were cut into circles to match the diameter of the outer diameter of the PVC pipe. The edges were glued to esure no fraying would occur. The glue 's diamter should not extend into the inner diameter of the PVC so that it will not be affected during filtration. 
Nylon 6 Woven Mesh Sheet, Opaque White, 12" Width, 12" Length, 100 microns Mesh Size, 44% Open Area (Pack of 5) Small Parts via Amazon B0043D1TB4 Mesh sheets were cut into circles to match the diameter of the outer diameter of the PVC pipe. The edges were glued to esure no fraying would occur. The glue 's diamter should not extend into the inner diameter of the PVC so that it will not be affected during filtration. 
Nylon 6 Woven Mesh Sheet, Opaque White, 12" Width, 12" Length, 50 microns Mesh Size, 37% Open Area (Pack of 5) Small Parts via Amazon B0043D1SGA Mesh sheets were cut into circles to match the diameter of the outer diameter of the PVC pipe. The edges were glued to esure no fraying would occur. The glue 's diamter should not extend into the inner diameter of the PVC so that it will not be affected during filtration. 
Mixed Cellulose Ester Membrane, 0.45um, 142mm, 25/pk VWR 10034-914 Mixed cellulose membrane filter with 0.45 um was used as the last filter. A large diameter was used to allow the filter to be folded into a cone to increase surface area of the filter to prevent clogging. 
Metal Mesh Basket Tea Leaves Strainer Teapot Filter 76mm Dia 3pcs Uxcell via Amazon a15071600ux0260 The mesh basket used to provide extra support for the membrane filter to prevent tearing when pressure was applied by a vacuum pump.
1/2" PVC Barbed Insert Male Adapter Supply House 1436-005 A vacuum adapter was added to allow vacuum filtration in the case of slow filtration due to high sediment concentration.
1/2 in. O.D. x 3/8 in. I.D. x 10 ft. PVC Clear Vinyl Tube Home Depot 702229 Tubing used to connect the vacuum pump to the filtration device.
YSI Professional Plus Multiparameter Instrument with Quatro Cable YSI 6050000 Handheld meter used to measure additional water quality parameters parameters (e.g., turbidity, temperature, conductivity, pH, and dissolved oxygen (DO)).
2100P Portable Turbidimeter Hach 4650000 Handheld meter used to measure turbidity.
FEP-lined PE tubing Geotech 87050529 Tubing used with perestaltic pump to collect water samples from desired depths.
Geopump Peristaltic Pump Series II Geotech 91350123 Pump used to collected water samples.
MeiJi Techno EMZ-8TR Microscope Microscope.com EMZ8TR-PLS2 Microscope used analyze mesh sieves and membrane filters to quanitfy suspect microsplastics.
Nicolet iS10 FTIR Spectrometer Thermo Electron North America 912A0607 FTIR used to analyze suspect microplastics.
Nicolet iN5 FTIR microscope Thermo Electron North America 912A0895 FTIR microscope used to analyze suspect microplastics.
Germanium (Ge) ATR Thermo Electron North America 869-174400 Geranium ATR accessory used along with the Nicolet iN5 FTIR microscope to analyze suspect microplastic.
Aluminum EZ-Spot Micro Mounts (Pkg of 5) Thermo Electron North America 0042-545 Microscope slides used along with the Nicolet iN5 FTIR microscope to analyze suspect microplastic.
Aluminum Coated Glass Sample Slides Thermo Electron North America 0042-544 Microscope slides used along with the Nicolet iN5 FTIR microscope to analyze suspect microplastic.

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References

  1. Fowler, C. W. Marine debris and northern fur seals: A case study. Marine Pollution Bulletin. 18, 326-335 (2015).
  2. Eriksen, M., et al. Plastic pollution in the world's oceans: More than 5 trillion plastic pieces weighing over 250,000 tons afloat at sea. PLoS One. 9 (12), e111913 (2014).
  3. Jambeck, J. R., et al. Marine pollution. Plastic waste inputs from land into the ocean. Science. 347 (6223), 768-771 (2015).
  4. Andrady, A. L. Microplastics in the marine environment. Marine Pollution Bulletin. 62 (8), 1596-1605 (2011).
  5. Cole, M., Lindeque, P., Halsband, C., Galloway, T. S. Microplastics as contaminants in the marine environment: a review. Marine Pollution Bulletin. 62 (12), 2588-2597 (2011).
  6. Browne, M. A., et al. Accumulation of microplastic on shorelines worldwide: Sources and sinks. Environmental Science & Technology. 45 (21), 9175-9179 (2011).
  7. Murphy, F., Ewins, C., Carbonnier, F., Quinn, B. Wastewater treatment works (WwTW) as a source of microplastics in the aquatic environment. Environmental Science & Technology. 50 (11), 5800-5808 (2016).
  8. Zubris, K. A., Richards, B. K. Synthetic fibers as an indicator of land application of sludge. Environmental Pollution. 138 (2), 201-211 (2005).
  9. Fendall, L. S., Sewell, M. A. Contributing to marine pollution by washing your face: Microplastics in facial cleansers. Marine Pollution Bulletin. 58 (8), 1225-1228 (2009).
  10. Gregory, M. R. Plastic 'scrubbers' in hand cleansers: A further (and minor) source for marine pollution identified. Marine Pollution Bulletin. 32 (12), 867-871 (1996).
  11. Bayo, J., Olmos, S., López-Castellanos, J., Alcolea, A. Microplastics and microfibers in the sludge of a municipal wastewater treatment plant. International Journal of Sustainable Development and Planning. 11, 812-821 (2016).
  12. McCormick, A., Hoellein, T. J., Mason, S. A., Schluep, J., Kelly, J. J. Microplastic is an abundant and distinct microbial habitat in an urban river. Environmental Science & Technology. 48 (20), 11863-11871 (2014).
  13. Farrell, P., Nelson, K. Trophic level transfer of microplastic: Mytilus edulis (L.) to Carcinus maenas (L.). Environmental Pollution. 177, 1-3 (2013).
  14. Rochman, C. M., et al. Scientific evidence supports a ban on microbeads. Environmental Science & Technology. 49 (18), 10759-10761 (2015).
  15. Taylor, M. L., Gwinnett, C., Robinson, L. F., Woodall, L. C. Plastic microfibre ingestion by deep-sea organisms. Scientific Reports. 6, 33997 (2016).
  16. Mani, T., Hauk, A., Walter, U., Burkhardt-Holm, P. Microplastics profile along the Rhine River. Scientific Reports. 5, 17988 (2015).
  17. Morritt, D., Stefanoudis, P. V., Pearce, D., Crimmen, O. A., Clark, P. F. Plastic in the Thames: a river runs through it. Marine Pollution Bulletin. 78 (1-2), 196-200 (2014).
  18. National Park Servies. , https://www.nps.gov/miss/riverfacts.htm (2017).
  19. United States Census Bureau. , https://www.census.gov/geo/maps-data/data/tiger-data.html (2010).
  20. United States Geological Survey (USGS). , https://waterdata.usgs.gov/nwis/rt (2016).
  21. Grimes, C. B. Fishery Production and the Mississippi River. Fisheries. 28 (8), 17-26 (2001).
  22. Talvitie, J., et al. Do wastewater treatment plants act as a potential point source of microplastics? Preliminary study in the coastal Gulf of Finland, Baltic Sea. Water Science and Technology. 72 (9), 1495-1504 (2015).
  23. United States Environmental Protection Agency (USEPA) Method 160.2: Residue, Non-filtereable (Gravimetric, Dried at 103-105C). , (1971).
  24. Nor, N. H., Obbard, J. P. Microplastics in Singapore's coastal mangrove ecosystems. Marine Pollution Bulletin. 79 (1-2), 278-283 (2014).
  25. Woodall, L. C., Gwinnett, C., Packer, M., Thompson, R. C., Robinson, L. F., Paterson, G. L. Using a forensic science approach to minimize environmental contamination and to identify microfibres in marine sediments. Marine Pollution Bulletin. 95 (1), 40-46 (2015).
  26. S. 1424 - 114th Congress: Microbead-Free Waters Act of 2015. , www.congress.gov (2015).

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पर्यावरण विज्ञान अंक १३७ Microplastics microfibers समुद्री मलबा नदी नमूना मीठे पानी का नमूना जल निस्पंदन
उच्च निलंबित तलछट भार और बड़े तैरते मलबे के साथ जलीय वातावरण में नमूना, छंटाई, और निस्र्पक Microplastics
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Martin, K. M., Hasenmueller, E. A.,… More

Martin, K. M., Hasenmueller, E. A., White, J. R., Chambers, L. G., Conkle, J. L. Sampling, Sorting, and Characterizing Microplastics in Aquatic Environments with High Suspended Sediment Loads and Large Floating Debris. J. Vis. Exp. (137), e57969, doi:10.3791/57969 (2018).

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