Konvansiyonel Mikroplastiklerin Tarım Arazisi Topraklarından Ayrılması ve Tanımlanması

Bu protokol, geleneksel mikroplastik numune alımını ve topraktan analiz edilen numuneyi tanımlar. Yöntem yedi bölümden oluşmaktadır. Bunlar toprak örneklemesi ve hazırlama, yoğunluk flotasyonu, safsızlık sindirimi, renklendirme, vakum filtrasyonu, morfolojik gözlem ve polimer tanımlamadır.

Burada, cihazın kullanılabilirliğine bağlı olarak birbirinden bağımsız olarak gerçekleştirilebilen son iki adımın iki farklı analitik sürecini sunuyoruz. Sabit bir alan boyunca çift şekilli bir şekilde beş noktalı örnekleme yöntemini kullanarak temsili bir toprak örneği toplayın. Toplama için 30 santimetre paslanmaz çelik toprak burgu kullanın.

Numuneleri plastik olmayan bir kaba, örneğin alüminyum folyoya toplayın ve yerleştirin. Toprağı oda sıcaklığında doğrudan güneş ışığından uzakta kurutun veya 40 santigrat dereceye ayarlanmış bir fırın kullanın ve tamamen kuruyana kadar toprağı en az 24 saat kurutun. Bir toprak kurutucu mevcutsa, aynı anda birden fazla toprak örneğini işlemek için kullanın, çünkü ayrı bölmelerdeki filtre çapraz kontaminasyon riskini en aza indirir.

Kuruduktan sonra gerekirse toprağı öğütün. Temiz, plastik olmayan aletler kullanın. Kuru toprağı öğütün ve koruyun.

İki ila beş milimetrelik bir metal elek kullanın. İki yoğun küçük bir ölçek kullanarak, ince artı veya eksi 0,05 tane toprak örneğini plastiksiz tartı kağıdı veya alüminyum folyo üzerine yerleştirin. Numuneler, örneğin cam şişeler gibi artı üç kapta saklanabilir.

İnce öğütülmüş kurutulmuş toprak örneğini 600 mililitrelik temiz bir cam behere aktarın A. Behere 230 mililitre doymuş sodyum klorür çözeltisi ekleyin A. Tüm saklama kaplarının ve beherlerin doğru etiketlendiğinden emin olun. Beher A'yı bir cam manyetik karıştırıcıda manyetik bir karıştırma plakasına yerleştirin. Çözeltiyi dakikada 260 devirde 30 dakika karıştırın.

Tamamen homojenize olduktan sonra, manyetik karıştırıcıyı çözeltiden çıkarın ve plastik partikülün çözeltiden dışarı çıkmasını önlemek için doymuş sodyum klorür çözeltisi ile durulayın. Beheri doğrudan güneş ışığı almayan düz bir yüzeye yerleştirin ve tam yoğunlukta ayırma gerçekleşene kadar gece boyunca bekletin. Beher A'nın içeriği tamamen ayrıldıktan sonra, süpernatanı dikkatlice yeni bir cam beher B'ye aktarın. Beher A'nın iç duvarlarını doymuş sodyum klorür çözeltisi ile durulayın.

500 mililitrelik sabit bir hacme ulaşmak için beher B'deki numuneye dört molar sodyum hidroksit çözeltisi ekleyin. Çözeltiyi dakikada 260 devirde 30 dakika karıştırın. Ardından manyetik karıştırma çubuğunu çıkarın ve kabı doğrudan güneş ışığından uzakta düz bir yüzeye yerleştirin ve gece boyunca bekletin.

Fırıncı B'nin içeriği tamamen ayrıldıktan sonra. Süpernatanı beher B'den yeni bir behere aktarın C. Maksimum partikül transferini sağlamak için beher b'nin iç duvarını damıtılmış su ile durulayın. 0.5 molar'lık bir nihai konsantrasyon elde etmek için önceden hazırlanmış yeni kırmızı boyutlu çözeltiyi beher C'ye ekleyin.

Çözeltiyi tamamen homojen hale gelene kadar cam çubukla karıştırın. Ardından, kabı alüminyum folyo ile kaplayarak çözeltinin rıhtımda 30 dakika inkübe edilmesine izin verin. İlk olarak, vakum filtreleme sistemini aşağıdaki gibi kurun.

Cam huni, metal kelepçe, vakum filtrasyon tabanı, toplama kabı, bağlantı hortumu, nem tutucu ve vakum pompası. Cımbız kullanarak yeni zarları saklama kabından dikkatlice çıkarın. Filtre membranını vakumlu filtrasyon tabanının üstüne merkezi ve düz bir şekilde yerleştirin.

Vakum filtrasyon tabanını bir cam huni ile hizalayarak ve metal bir kelepçe ile sabitleyerek güvenli bağlantı sağlayın. Vakum filtrasyonunu etkinleştirin ve beher C'deki sıvıyı yavaşça cam huniye dökün. Partikül geri kazanımını en üst düzeye çıkarmak için beher C'yi damıtılmış suyla birkaç kez durulayın.

Kirlenmeyi en aza indirmek için cam huniyi alüminyum folyo ile kapatın. Minimum partikül kaybını sağlamak için numune filtrasyonundan sonra cam huninin yan tarafını damıtılmış su ile durulayın. Vakum pompasını yırtın ve cımbızı kullanarak filtre membranını plakadan dikkatlice geri alın.

Ve her zarı ayrı bir cam Petri kabına yerleştirin. Petri kabını kapatmadan ve alüminyum folyoya sarmadan önce zarları tamamen kurutun. Daha fazla analiz yapana kadar kuru ve karanlık bir yerde saklayın.

Daha sonra polimer tanımlaması için floresan partikülünün membranlar üzerindeki tam konumu gerekiyorsa, örneğin FTIR kullanılarak, lütfen aşağıdaki adımlara bakın. Filtre zarı üzerinde T şeklini takiben başlangıç konumunu 10 işaret nazikçe işaretlemek için siyah bir jel kalem kullanın. Floresan cihazını aşağıdaki gibi etkinleştirin, ana bilgisayar, floresan kaynakları, monitör ve floresan mikroskobu.

Enstrümanı açın ve kaynak LED'ini maksimum parlaklığa ayarlayın. Sırasıyla DF ve FL görüntüleri çekmek için parlak alanı, DF'yi ve flüoresan ışığını, FL geçiş düğmesini kullanın. Örnek gözlem kaydı için DP2-BSW yazılımı, ancak ekranı daha keskin hale getirmek için yalnızca mikroskop tanımı.

BF konumu altında parlak alan resimleri çekin ve dock'ta fotoğraf çekmek için FL konumuna ve floresan filtreye çevirin. Görüş alanı gözlem dizisinin birden 10'a kadar çalıştığından emin olun. BF ve FL fotoğraflarının aynı konumda çekilmesi gerektiğinden emin olun.

LDIR kullanarak polimer tanımlaması için mikroskop adımlarını aşağıdaki gibi gerçekleştirin. Mikroskop sistemini aşağıdaki gibi kurun. Kamera, filtreler, büyütme ve mikroskop aşaması ve bilgisayar.

Filtre membranı tutucularını tozsuz mendillerle sarın. Daha sonra membranları tutucuya sabitleyin ve mikroskop tablasına kaydırın. Kameranın bağlı olduğundan ve mikroskop büyütmesinin numune türü için uygun olduğundan ve aynı setteki tüm numuneler arasında tutarlı olduğundan emin olun.

Kaydedilen görüntülerdeki parçacıkları ölçmek için, el yazmasında verilen adım adım talimatları izleyin. Polimer partiküllerini tanımlamak için FTIR kullanılıyorsa, lütfen aşağıdaki adımlara bakın. FTIR Spektrometresi LUMOS'u ve örneğin gözlem ve kayıt gibi ilgili yazılım gönderisini açın.

Makineyi etkinleştirmek için sıvı nitrojen ile doldurun. Her numuneyi yansıtmadan önce probu temizleyin. Gerçek zamanlı ekran kaydı yoluyla izlenecek parçacıkları tanımlayın.

Rocker'ı manipüle ederek konumu ve keskinliği ayarlayın. İşletim platformunu merkeze getirin ve mevcut hava arka plan spektrumunu yakalayın. Hedef parça üzerinde üç ila beş sabit nokta ölçün ve ardından probu bu bu sabit noktaların konumuna göre konumlandırın.

Sonuç sayfasında, orijinal verileri kaydedin. Spektrumu çözün ve numunenin ısı kalitesi indeksini vermek için spektrumu standart kitaplıktaki plastik bir spektrumla karşılaştırın. Polimer partikül tanımlaması için LDIR kullanılıyorsa, aşağıdaki adımları izleyin.

Filtre membranını 20 mililitrelik yeni bir cam şişeye yerleştirin. 20 mililitre saf etanol ekleyin. Şişeyi sıkıca kapatın ve sızıntıyı önlemek için kapağı parafilm ile sarın.

Tüm parçacıklar yeniden askıya alınana kadar en az bir saat boyunca ultrasonik bir banyoda örnekleri sonikleştirin. Membran rengi sızabilir, ancak bu polimer tanımlamasına müdahale etmeyecektir. Membranı çıkarın ve atın.

Etanol çözeltisi ile cam şişeyi manyetik bir karıştırma tesisine yerleştirin ve şişeye küçük bir manyetik cam karıştırıcı ekleyin. Sıcaklığı 100 santigrat dereceye ayarlayarak ve parçacıkları asılı tutmak için düşük bir hızda karıştırarak etanolün beş mililitreden daha az buharlaşmasına izin verin. Numuneyi LDIR üzerinde analize hazırlamak için, tüm partiküller çözelti içinde homojen bir şekilde süspanse olana kadar numuneleri yavaşça çalkalayın ve numunenin 10 mikrolitresini slayt üzerine hızlı bir şekilde hazırlayın ve etanolün buharlaşmasına izin verin.

Her slaytta örnek başına üç yinelemeyi analiz etmek için bu adımı iki kez daha yineleyin. LDIR slaytı cihaza yerleştirilir ve numune adı bağlı yazılıma girilir. Ardından, cihaz otomatik bir tarama başlatır.

Elde edilen analiz, tek tek partiküllerin kimyasal bileşimi, numune içindeki farklı polimerlerin dağılımı ve partikül boyutu hakkında ayrıntılı veriler sağlar. Müteakip veri işleme, protokolün 8. Bölümünde, örneğin resim J kullanılarak ve ayrıca el yazmasındaki sonucun hesaplama bölümünde detaylandırılmıştır. Bu metodolojinin geri kazanım aralığını doğrulamak için, üç farklı katı yatak, silikon dioksit, SD, Bentonit Kili, BT ve topraktan alınan numuneler üç kopyadan oluşan setler halinde analiz edildi.

Tüm mikroplastik parçacıkların tek tip küre olduğunu varsayalım. Bu, beş gramlık kuru, katı numunelerin yaklaşık 48.740'tan fazla öğe içerdiği anlamına gelir. Görüntü J yazılımına dayanarak, tek bir numunedeki partikül sayısı hakkındaki bilgiler gözden geçirilebilir ve bu üç formül, mikroplastiklerin nihai geri kazanım oranını hesaplayabilir.

İşte bu deneyin bazı sonuçları. Birincisi, farklı katı matrislerden mikroplastiğin geri kazanım oranıdır. Ortalama geri kazanım oranları BT, SD ve toprağın sırasıyla %84, %83 ve %90'ıdır.

Boş numuneden elde edilen sonucun karışması ve kimyasal tanımlama ortadan kaldırılmıştır. Ortalama olarak, PE partiküllerinin %86'sı başarılı bir şekilde geri kazanılmıştır. Alt kısım, bu numunelerin polimer tipinin sonucudur.

Polietilen dışında fenolik reçine, polivinil klorür, poliamid ve polipropilenin de tespit edildiği gösterilmiştir. Bu sonuç, süpernatan transferi, filtrasyon veya yanlış tanımlama sırasında küçük numune dozuna katkıda bulunabilir. Bu kontaminasyonlar filtrasyon cihazlarından, laboratuvar ekipmanlarından, atmosferik birikimden veya damıtılmış sudan kaynaklanmış olabilir.

Farklı polimer tanımlama yöntemleri ile çekilmiş bazı resimler bulunmaktadır. Bu iki resim FTIR yöntemine dayanmaktadır ve gün ışığı ve floresan ışığında membranların aynı bölgesinde çekilmiştir. Şekil A'da saydam görünen, şekil B'de yeşil renkte yanıp sönen parçacıkların plastik malzeme olma ihtimali kabul edilmektedir.

Burada, tespit edilen parçacık ile standart spektrum diyagramı arasındaki spektrumun karşılaştırmasını gösteren tipik bir durum görülmektedir. PE parçacık spektrumu, %98'lik bir eşleşme kalitesiyle en yakın kütüphane spektrumlarıyla eşleştiBu resim LDIR yöntemleriyle çekildi. Gerçek model ve dağılım şekil A'da ve tek tek parçacıkların kimyasal bileşimi gibi bazı ayrıntılı bilgileri göstermektedir.

Eşleşme kalitesi ve parçacık boyutu Şekil B'de gösterilmiştir.Karasal ortamdaki mikroplastik kirlilik, son on yılda artan ilgi gören bilimsel bir konudur. Bununla birlikte, sadece son zamanlarda mikroplastik alan toprak sistemi ölçülmüş ve toprak mikroplastiği için tespit yöntemi standardize edilmemiştir. Bu protokol, mikroplastik partikülün örneklenmesi, ayrılması ve kimyasal olarak tanımlanması için metodolojiyi tanımladı.

Operasyonel kolaylığı ve yaygın olarak benimsenmesini artırmak için yöntem düşük maliyetlidir ve malzemeler kolayca temin edilebilir. Bu protokol, çeşitli toprak tiplerine uygun kapsamlı bir yaklaşım sunan, doğru miktar tayini ve mikroplastik analizini sağlayan yol gösterici bir çerçeve olarak potansiyeli göstermektedir.