Extraktion von Organochlor-Pestiziden aus Kunststoff-Pellets und Kunststoff-Typ-Analyse

Die weltweite Produktion von Kunststoffen steigt seit den 1950er Jahren kontinuierlich auf 311 Millionen Tonnen im Jahr 2014 mit etwa 40% in der Verpackung ¹ . Parallel dazu sammeln sich zunehmende Mengen dieser Materialien in der Umwelt an, was eine ernste Bedrohung für die Ökosysteme darstellen könnte ² . Obwohl bereits in den 1970er Jahren berichtet, hat das Auftreten von Plastikschutt in der Meeresumwelt in den letzten zehn Jahren nur eine größere Aufmerksamkeit erhalten. Besonders Mikroplastik, Kunststofffragmente mit einem Durchmesser von ≤ 5 mm, werden heute als eines der wichtigsten Wasserqualitätsprobleme erkannt ³ .

Kunststoffharzpellets sind kleine Körner, die in der Regel in Form eines Zylinders oder einer Scheibe und mit einem Durchmesser von wenigen mm ( zB 2 bis 5 mm) ^{4 , 5 sind} . Sie fallen in die Kategorie der Mikroplastik. Diese Kunststoffgranulate sindIndustrieller Rohstoff, aus dem die endgültigen Kunststoffprodukte durch erneutes Schmelzen und Formen bei hoher Temperatur hergestellt werden ⁶ . Sie können während der Herstellung und des Transports unabsichtlich in die Umwelt freigegeben werden. Zum Beispiel können sie direkt in den Ozean durch versehentliche Verschüttungen während der Schifffahrt ^{4 , 7 , 8 eingeführt werden} . Sie können von Land zu Ozeanen durch Oberflächenabfluss, Bäche und Flüsse getragen werden. Wegen ihrer ökologischen Beharrlichkeit sind Plastikpellets weit verbreitet in den Ozeanen und fanden auf Stränden auf der ganzen Welt ⁴ . Sie können die Meeresorganismen negativ beeinflussen und können in die Nahrungskette gelangen, wo ihre Wirkungen unvorhersehbar sind ^{6 , 7} . Darüber hinaus haben mehrere Studien die Anwesenheit von Umweltverunreinigungen, die an Plastikpellets adsorbiert wurden, die in einer Küstenlage gesammelt wurden, aufgedecktL Umwelt, die als Vektor dieser potenziell toxischen Chemikalien ^{4 , 9 , 10 dienen} . Tatsächlich gibt es Laboruntersuchungen, die darauf hindeuten, dass diese Chemikalien in Geweben von Organismen bioakkumulieren können, nachdem sie von den verschlossenen Plastikfragmenten ^{11 , 12} freigesetzt wurden.

Um die Gefahren, die mit dem Auftreten von Plastikpellets in der Meeresumwelt verbunden sind, besser zu beurteilen, ist es notwendig, Methoden zu entwickeln, die sorbierte organische Verunreinigungen bestimmen können. Ein wichtiger Schritt ist die Extraktion der Chemikalien aus den Kunststoffmatrizen, die je nach Polymertyp, deren Abbaustufe und Vorbehandlungen heterogene physikalisch-chemische Eigenschaften aufweisen können. Die meisten Untersuchungen, die in der Literatur berichtet wurden, verwenden Mazeration oder Soxhlet-Techniken ^{4 ,}5 ^{, 6 , 9 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18} , die lösungsmittel- und / oder zeitaufwendig sind. In Bezug auf das wachsende Interesse für dieses Thema sollten Alternativen entwickelt werden, um eine schnellere Bewertung von organischen Verunreinigungen, die an Kunststoffstücken adsorbiert sind, zu entwickeln. Darüber hinaus informiert die plastische chemische Analyse über die chemische Struktur der Mikroplastik. Als Ergebnis können die vorherrschenden Typen von in der Umgebung vorhandenen Polymeren und Copolymeren ausgewertet werden. Obwohl Kunststofffragmente üblicherweise aus Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) ^{5 bestehen} , können einige Probenahmestellen ein besonderes Profil aufweisen, bei dem andere Kategorien signifikant dargestellt sind ( z. B. Ethylen / Vinylacetat-CopolymerUnd Polystyrol (PS)). Die FT-IR-Spektroskopie ist eine zuverlässige und benutzerfreundliche Technik zur Polymeridentifizierung, die üblicherweise zur Identifizierung von Mikroplastiken verwendet wird ^{19 , 20} .

Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit ist es, eine schnelle und einfache Möglichkeit zur Gewinnung von OCPs und verwandten Verbindungen aus Kunststoff-Pellets mittels PFE zu bieten. Der Entwurf des Protokolls umfasst jedoch alle Schritte, die zur Bestimmung von sorbierten OCPs führen, von der Probenahme der Harzpellets bis zur Analyse der Verbindungen. Das Verfahren zur Identifizierung des Plastiktyps wird ebenfalls beschrieben. Die entwickelte Methodik konzentriert sich auf 11 OCPs und verwandte Verbindungen: i) DDT (2,4'- und 4,4'-Dichlordiphenyltrichlorethan) und seine beiden Hauptmetaboliten DDE (2,4'- und 4,4'-Dichlordiphenyldichlorethylen) und DDD (2,4'- und 4,4'-Dichlordiphenyldichlorethan); Ii) das Isomer Gamma-Hexachlorcyclohexan (γ-HCH) als Hauptbestandteil oF das Pestizid-Lindan und die beiden Isomeren α-HCH und β-HCH, die während ihrer Herstellung freigesetzt wurden; Iii) und die beiden biologisch aktiven Isomere Endosulfan I (Endo I) und II (Endo II) im technischen Endosulfan. Die untersuchten Pestizide sind breitbandige Insektizide, chemisch stabil, hydrophob und klassifiziert als persistente organische Schadstoffe (POPs) nach dem Stockholmer Übereinkommen ²¹ .