Summary

샘플링, 정렬, 및 높은 정지 퇴적 부하와 큰 부동 파편 수생 환경에서 Microplastics

Published: July 28, 2018
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Summary

날짜 대부분의 microplastic 연구는 일시 중단 된 솔리드 레벨은 상대적으로 낮은 해양 시스템에서 발생 했습니다. 포커스는 지금 높은 앙금 짐 그리고 부동 파편 기능이 있습니다 담 수 시스템을 이동 하 고. 이 프로토콜을 수집 하 고 높은 정지 고체 부하를 포함 하는 수 중 환경에서 microplastic 샘플 분석 해결 합니다.

Abstract

바다에서 플라스틱 파편의 유비 쿼터 스 존재는 널리 공개, 과학 사회, 그리고 정부 기관에 의해 인식 됩니다. 그러나, 최근에 담 수 시스템, 강과 호수에 microplastics 되었습니다 정량. 표면에 Microplastic 샘플링 일반적으로 배포 하거나 뒤에 편 류 그물 제한 정지 퇴적 물 및 부동 또는 침수 파편의 낮은 레벨 환경에 샘플링 고정 또는 이동 보트를 이루어져 있다. 일반적으로 microplastic 파편을 수집 드리프트 그물을 고용 하는 이전 연구 ≥300 µ m 메쉬 크기, 그물을 통과 하 여 정량화 들이 크기 아래 플라스틱 파편 (입자와 섬유)를 수 있도록 그물 사용 합니다. 프로토콜 상세 여기 있습니다: 1) 샘플 컬렉션 높은 환경에서 부하 및 부동 중단 또는 파편 2) 캡처 및 microplastic 입자와 섬유의 정량화 빠져들 < 300 µ m. 물 견본을 사용 하 여 수집 된는 저밀도 폴 리 에틸렌 (PE) 필터링 및 실험실에서 분석 전에 저장 용기에 연동 펌프. 여과 분리형 연합 합동 나일론 메쉬 체를 지 내게 하 고 혼합 셀 룰 로스 에스테 르 멤브레인 필터를 포함 하는 주문 품 microplastic 여과 장치와 이루어졌다. 메쉬 체와 멤브레인 필터 계량 및 microplastic 입자와 섬유를 stereomicroscope로 시험 되었다. 이러한 자료 다음 마이크로 감쇠 총 반사율 푸리에 변환 적외선 분 광 계 (마이크로 ATR FTIR)를 사용 하 여 microplastic 폴리머 유형을 결정 하기 위해 시험 되었다. 복구 블루 PE 입자와 녹색 나일론 섬유;를 사용 하 여 샘플을 급상승에 의해 측정 되었다 퍼센트 복구는 미 립 자에 대 한 100%와 92% 섬유에 대 한 결정 했다. 이 프로토콜은 앙금의 높은 농도 가진 높은 속도 강에 microplastics에 유사한 연구를 안내할 것입니다. 연동 펌프 및 여과 장치에 간단한 수정, 사용자가 수집 하 고 다양 한 샘플 볼륨 및 미 립 자 크기 분석 수 있습니다.

Introduction

플라스틱 바다에 이르면 19301관찰 먼저 되었다. 플라스틱 해양 파편 범위 지상파에서 바다를 입력 하는 플라스틱의 4.8-12.7 백만 MT 바다의 표면에 플라스틱의 243,000 미터 톤 (MT)에서 최근 견적은 매년2,3소스입니다. 플라스틱 해양 파편에 대 한 초기 연구는 macroplastics에 초점을 맞춘 (> 5 m m 직경) 그들은 쉽게 표시 하 고 정량. 그러나, 최근에 macroplastics 대표 발견 되었다 < 수, 바다, 플라스틱 파편의 압도적 microplastic을 나타내는 플라스틱 파편의 10% (< 5 m m 직경)2.

Microplastics 두 그룹으로 분류 된다: 1 차 및 2 차 microplastics. 기본 microplastics는 직경에서 제조한 플라스틱의 구성 < 5 m m nurdles, 소비자 제품을 만드는 데 사용 하는 원시 펠 릿, 퍼스널 케어 제품 (예를 들어, 페이셜 워시, 바디 스크럽에 exfoliants로 사용 하는 microbeads를 포함 하는 고 치약), 연마 재 또는 윤 활 유 업계에서. 큰 플라스틱 파편은 photolysis, 마모, 및 미생물 분해4,5조각으로 보조 microplastics 환경에서 만들어집니다. 합성 섬유는 또한 보조 microplastics 고 성장 관심사입니다. 단일 의류 출시 수 > 국내 세탁기6세척 당 1900 섬유. Microbeads, 퍼스널 케어 제품에서 뿐만 아니라 이러한 microfiber, 폐수 처리 식물에 들어가기 전에 아래로 빼낸 및 하 수 시스템으로 세척 된다. 머피 (2016)는 폐수 처리장 650000의 인구를 봉사 microplastic 농도 98.4%에서 감소 정수와 폐수, 65 백만 microplastics 유출에서 남아 있고 각 주7슬러지 아직 발견. 도 처리 공정, 수백만, 아마도 수십억 중에 제거 되 고 microplastics의 높은 백분율, microplastics의 폐수 처리 식물을 매일 통과 물 표면 유출6,8 입력 9,,1011.

그들의 환경 방출으로 인해 microplastics 모든 영양 수준12,13,,1415에 걸쳐 해양 생물의 소화 및 호흡기 조직에 발견 되었습니다. 그들의 영향을 이해는 어떤 변수 후 다른 육체 및 화학 조직 손상4,6,,1415등 수많은 효과 입증 하는 동안 하지 관찰 해를 공부 한다. 이러한 발견으로 인해 지난 5 년간이 분야에 대 한 관심 증가 했다. 그러나, 최근에 연구, 강, 호수, 민물 시스템에서 플라스틱 파편, 특히 microplastics, 계량 또는 이러한 서식 지12,16에 사는 생물에 미치는 영향을 평가 하기 시작 했다 17,18. 강 폐수 방류 및 microplastics 및 macroplastics를 포함 하는 표면 물 결선을 받을 그들은 바다에서 발견 플라스틱 파편의 주요 원천입니다.

여기서 설명 하는 프로토콜 드리프트 그물 가능; 되지 않습니다 microplastic 샘플을 수집 하는 데 사용 수 있습니다. 특히, 일시 중단 된 앙금의 크고 높은 농도 가진 수 중 환경에서 미시시피 강 같은 파편 부동. 미시시피 강 유역 세계 최대 규모의 중 하나 이며 인구가 > 90 백만 사람들이, 아마 하나 만들고 플라스틱 파편의 가장 큰 소스의 바다19,20. 각 년, 미시시피 강에 멕시코만, 일시 중단 된 앙금의 높은 농도 함께 민물의 735 k m3 의 평균 방전 (60 ~ > 800 mg/L)과 큰 파편13,21. 물 샘플은 미시시피 강과 그 지류 연동 펌프를 사용 하 여 반투명 1 L 저밀도 폴 리 에틸렌 (PE) 용기에 따라 다양 한 위치에서 두 개의 깊이 (즉, 표면 및 0.6-깊이)에서 수집 되었습니다. 연구실에서 샘플 사용 하 여 나일론 메쉬 체 및 혼합된 셀 룰 로스 에스테 르 멤브레인 필터 동시에 연합 합동을 가진 주문 품 63.5 m m (2.5) 폴 리 염화 비닐 (PVC) 실린더 하 체 및 필터22삽입 필터링 했다. 여과 장치에 PVC 조합의 포함 원하는 대로 많은 또는 적은 입자 크기 클래스에 의해 여과 수 있습니다. 또한, 그것은 합성 섬유를 공부를 할 때에 멤브레인 필터를 사용 하 여 서브 미크론 크기 아래로 microplastic 파편을 캡처하는 데 사용할 수 있습니다. 필터링, 일단 샘플 건조 했다 하 고 의심 스러운된 플라스틱 식별 되었고 메쉬 체와 멤브레인 필터는 stereomicroscope 아래에서 정렬. 의심 스러운된 플라스틱 다음 비 합성 자료를 제거 또는 폴리머 유형을 확인 마이크로 감쇠 총 반사율 푸리에 변환 적외선 분광학 (마이크로 ATR FTIR)를 사용 하 여 시험 되었다. Microplastic 입자와 섬유의 크기를 고려 오염은 일상 이다. 오염 등 대기 증 착, 이온된 (DI) 뿐만 아니라 의류, 필드 및 실험실 장비, 물 소스. 여러 단계 연구의 모든 단계를 수행 하는 동안 다양 한 소스 로부터 오염 물질을 줄이기 위해 프로토콜에 걸쳐 포함 되어 있습니다.

Protocol

1. 물 샘플 컬렉션 물 샘플을 수집 하 고 보트 강이 잘 혼합 적으로 강 또는 방전 (예를 들어, 미국 지질 조사국 (USGS) 게이지 역) 알려져 있다 위치에 대 한 관심의 품질 데이터를 물. 20 보장 하기 위해 물이 잘 혼합, 상대적으로 일정 한 전도성이 유지를 강에 휴대용 측정기를 사용 하 여 보트 가이드. 샘플링 사이트, 레코드 위치 좌표 및 깊이에 0.6-깊이 찾으려…

Representative Results

이 프로토콜, Oso 베이에서 3 샘플 (V1-V3)의 복구 속도 확인 하기 위해 코 퍼스 크리스티, 텍사스 (텍사스 A & M 대학교 코 퍼스 크리스티 캠퍼스에 인접 한), (50-100 µ m에서에서 배열 하는 10 블루 PE 입자와 아군 했다 직경) 및 50 녹색 나일론 섬유의 다양 한 길이 (그림 3). 샘플 TSS는 계산된 (제 2)은 다음 샘플 섹션 3-5에 설명 된 방법을 사용 …

Discussion

드리프트 그물을 사용 하 여 Microplastic 컬렉션은 어디 침전 물 및 플라스틱 농도 낮은, 따라서 필요한 큰 샘플 볼륨 바다 같은 환경에서 기존의 방법입니다. 그러나, 편 류 그물 또는 되지 않습니다 항상 실용적인 안전 강 높은 앙금 짐 그리고 큰 부동 또는 침수 파편에. 또한, ≥300 µ m 크기 플라스틱 설문 조사에 사용 하는 대부분 그물 망으로 철저 하 게 캡처 및 microplastic 물자, 특히 섬유, 계량을 ?…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 프로토콜 설립 프로젝트 국립 해양 및 대기 관리 (NOAA는) 해양 파편 프로그램 (# NA16NO29990029)에 의해 투자 되었다. 우리 사이트 선택 및 보트 작업에 대 한 국가 큰 하천 연구와 교육 센터 (NGRREC) Alton, 일리노이,에서 마일 Corcoran를 감사합니다. 필드 및 실험실 작업 카밀 버클리, 마이클 Abegg, 요 시아 레이 레 베 카와 그 너의 도움으로 완성 되었다.

Materials

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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Diesen Artikel zitieren
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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