プラスチックペレットからの有機塩素系農薬の抽出と塑性解析
Summary
マイクロプラスチックは、予想外の影響を及ぼす可能性のある有害な有機汚染物質のベクターとして機能します。このプロトコルは、プラスチックペレットに吸着された有機塩素系農薬のレベルを評価し、ポリマーの化学構造を特定するための代替方法論を記述しています。焦点は、加圧された液体抽出および減衰された全反射率フーリエ変換赤外分光法にある。
Abstract
マイクロプラスチック（直径5mm以下）に分類されるプラスチック樹脂ペレットは、製造および輸送中に意図せずに環境に放出される可能性のある小さな顆粒です。彼らの環境の永続性のために、彼らは世界中の海と海岸に広く分布しています。それらは、潜在的に有毒な有機化合物（ 例えば、ポリ塩化ビフェニル）のベクターとして作用することができ、結果として 海洋生物に悪影響を及ぼす。食物連鎖に及ぼす可能性のある影響は、まだよく理解されていません。海洋環境でのプラスチックペレットの発生に伴う危険を評価するためには、関連する有機汚染レベルの迅速な決定を可能にする方法を開発することが必要である。現在の議定書は、樹脂ペレットのサンプリング、吸着された有機塩素系農薬（OCP）の分析、およびプラスチックタイプの特定に必要なさまざまなステップを記述しています。焦点は上にある加圧流体抽出器（PFE）によるプラスチックペレットからのOCPの抽出、およびフーリエ変換赤外分光法（FT-IR）分光法を用いたポリマー化学分析である。開発された方法論は、ジクロロジフェニルトリクロロエタン（DDT）およびその2つの主な代謝産物、リンダンおよび2つの生成異性体、ならびに技術的エンドスルファンの2つの生物学的に活性な異性体を含む、11のOCPおよび関連化合物に焦点を当てている。このプロトコルは、プラスチック片に吸着された有機汚染物質の濃度を評価するための既存の方法論に対する単純かつ迅速な代替物を構成する。
Introduction
世界のプラスチック生産量は1950年代から2014年に311百万トンに達しており、パッケージングには約40％が使用されています1 。並行して、これらの物質の量が増えているため、生態系に深刻な脅威を与える可能性があります2 。 1970年代には既に報告されているが、海洋環境でのプラスチックの破片の発生は過去10年間で大きな注目を集めているに過ぎない。特に、直径5mm以下のプラスチック小片であるマイクロプラスチックは、海洋の主要な水質問題の1つとして認識されています3 。
プラスチック樹脂ペレットは、一般にシリンダーまたはディスクの形状をし、数mm（ 例えば、 2〜5mm）の直径を有する小さな顆粒である。彼らはマイクロプラスチックのカテゴリーに入る。これらのプラスチック顆粒は、最終的なプラスチック製品が高温で再溶融および成形によって製造される工業用原料。それらは、製造および輸送中に意図せず環境に放出される可能性がある。例えば、船積み中に偶発的な流出によって海洋に直接導入される可能性があります（4,7,8）。それらは、地表流出、河川、河川によって陸上から海洋に運ぶことができます。環境保全のために、プラスチックのペレットは海洋に広く分布し、世界中のビーチで発見されています4 。それらは海洋生物に悪影響を及ぼし、その影響が予測不可能な食物連鎖に入る可能性があります6,7 。さらに、いくつかの研究は、沿岸に集められたプラスチックペレットに吸着された環境汚染物質の存在を明らかにしているこれらの潜在的に有毒な化学物質4,9,10のベクターとして作用する。実際に、これらの化学物質は、摂取されたプラスチックの断片から放出された後、生物の組織内で生物蓄積する可能性があることを示唆する実験室の証拠がある11,12 。
海洋環境におけるプラスチックペレットの発生に関連する危険性をよりよく評価するためには、吸着された有機汚染物質を決定する方法を開発する必要がある。重要なステップは、ポリマータイプ、その分解段階、および前処理に依存して、不均一な物理化学的特性を示すことができるプラスチックマトリックスからの化学物質の抽出である。文献で報告された調査の大部分は、浸軟またはソックスレー法を用いている4 、溶媒および/または時間がかかる1,2,3,4,5,6,9,13,14,15,16,17,18の化合物である。この問題に対する関心が高まるにつれ、プラスチック片に吸着された有機汚染物質の迅速な評価のための代替策が開発されるべきである。さらに、プラスチック化学分析は、マイクロプラスチックの化学構造に関する情報を提供する。その結果、環境中に存在する主要な種類のポリマーおよびコポリマーを評価することができる。プラスチック断片は通常ポリエチレン（PE）とポリプロピレン（PP） 5で作られているが、いくつかのサンプリング位置は他のカテゴリーが顕著に示されている特定のプロファイルを示すことができる（ 例えば、エチレン/酢酸ビニルコポリマーおよびポリスチレン（PS））を含む。 FT-IR分光法は、マイクロプラスチック19,20の識別に一般的に使用されるポリマー同定のための、信頼性が高く使いやすい技術です。
本研究の主な目的は、PFEを用いてプラスチックペレットからOCPおよび関連化合物を抽出するための迅速かつ簡単な選択肢を提供することである。しかし、プロトコールの設計には、樹脂ペレットのサンプリングから化合物の分析までの収着OCPの決定につながるすべてのステップが含まれる。プラスチックタイプの識別方法についても説明します。 i）DDT（2,4'-および4,4'-ジクロロジフェニルトリクロロエタン）およびその2つの主要な代謝産物DDE（2,4'-および4,4'-ジクロロジフェニルジクロロエチレン）およびDDD （2,4'-および4,4'-ジクロロジフェニルジクロロエタン）; ii）異性体γ-ヘキサクロロシクロヘキサン（γ-HCH）を主成分とする。f殺虫剤リンダンおよびその製造中に放出される2つの異性体α-HCHおよびβ-HCH; iii）および工業的エンドスルファンに存在する2種の生物活性異性体エンドスルファンI（Endo I）およびII（Endo II）。調査された農薬は、ストックホルム条約21により広域スペクトルの殺虫剤であり、化学的に安定で疎水性であり、持続的有機汚染物質（POPs）として分類されている。
Protocol
Representative Results
Discussion
プラスチックペレットに関連する有機汚染物質に焦点を当てたほとんどの研究は、吸着された化学物質の古典的な抽出方法に依存してきた。ソックスレー装置は、典型的な抽出時間が12〜24時間で、有機溶媒の消費量が高い（ すなわち抽出当たり100〜250mL） 23が最も広く使用されています。マクセレーション抽出は、サンプルと有機溶媒（ 例えば、 6日間）…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作業は、DeFishGearプロジェクト（1°str / 00010）の中でIPA Adriatic Cross-border Cooperation Program 2007-2013によって資金提供されました。
Materials
| 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
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