Plastik Peletlerden Organochlorine Pestisitlerin Çıkarılması ve Plastik Tipi Analizi
Summary
Mikroplastlar, öngörülemeyen etkileri olan potansiyel olarak toksik organik kirleticilerin vektörü gibi davranır. Bu protokol, plastik topaklara adsorbe edilen organochlorine böcek ilacı düzeylerini değerlendirmek ve polimer kimyasal yapısını belirlemek için alternatif bir metodoloji anlatmaktadır. Odaklı, basınçlı sıvı özütleme ve zayıflatılmış toplam yansıma Fourier dönüşümü kızıl ötesi spektroskopisi üzerine odaklanmaktadır.
Abstract
Mikro plastik (çap ≤5 mm) olarak sınıflandırılan plastik reçine pelletleri, imalat ve nakliye esnasında çevreye istenmeden bırakılabilecek küçük granüllerdir. Çevresel sebatlarından dolayı, tüm dünyadaki okyanuslarda ve plajlarda yaygın bir şekilde dağılmıştır. Potansiyel olarak toksik organik bileşiklerden ( örneğin, poliklorlu bifeniller) oluşan bir vektör gibi davranabilirler ve dolayısıyla Deniz organizmalarını olumsuz yönde etkilemektedir. Besin zinciri boyunca olası etkileri henüz tam olarak anlaşılamamıştır. Deniz çevresindeki plastik topakların oluşumuyla ilişkili tehlikeleri değerlendirmek için, ilişkili organik kirletici seviyelerin hızlı bir şekilde tespit edilmesine izin veren metodolojilerin geliştirilmesi gereklidir. Bu protokol, reçine pelletlerinin numunelenmesi, adsorbe edilmiş organik klorür pestisitlerin (OCP'ler) analiz edilmesi ve plastik türün belirlenmesi için gerekli olan farklı aşamaları açıklamaktadır. Odak noktası açıkBasınçlı sıvı özütleyici (PFE) vasıtasıyla plastik topaklardan OCP'lerin çıkartılması ve Fourier Transform-InfraRed (FT-IR) spektroskopisini uygulayarak polimer kimyasal analizi. Geliştirilen metodoloji, teknik endosülfanın iki biyolojik açıdan aktif izomeri yanı sıra diklorodifenil trikloroetan (DDT) ve onun iki ana metaboliti lindan ve iki üretim izomeri de dahil olmak üzere 11 OCP'ye ve ilgili bileşiklere odaklanmaktadır. Bu protokol, plastik parçalara adsorbe edilen organik kirleticilerin konsantrasyonunu değerlendirmek için mevcut metodolojiye basit ve hızlı bir alternatif oluşturmaktadır.
Introduction
Küresel plastik üretimi, 1950'lerden bu yana sürekli artmakta ve 2014 yılında 311 milyon tona ulaşmakta ve yaklaşık% 40'ı ambalajlamada kullanılmaktadır 1 . Buna paralel olarak, bu materyallerin miktarları artmakta ve bu da ekosistemler için ciddi bir tehdit oluşturmaktadır 2 . 1970'lerde daha önce bildirilmiş olmasına rağmen, deniz çevresindeki plastik pisliklerin oluşumu son on yılda yalnızca daha fazla ilgi görmüştür. Özellikle mikroplastikler, ≤ 5 mm çapında plastik parçalar, ana deniz suyu kalitesi sorunlarından biri olarak kabul edilmektedir 3 .
Plastik reçine pelletleri, genellikle silindir veya disk şeklinde küçük granüller olup, birkaç mm çapında ( örneğin 2 ila 5 mm) 4 , 5 çapındadır. Mikroplastikler kategorisine girerler. Bu plastik granüllerNihai plastik ürünlerin yüksek sıcaklıkta yeniden eritme ve kalıplama yoluyla üretildiği endüstriyel hammadde 6 . Üretim ve nakliye sırasında istemeden çevreye salınabilirler. Örneğin, nakliyat sırasında kaza sonucu dökülmeler yoluyla okyanusa doğrudan gönderilebilirler 4 , 7 , 8 . Yüzey akışı, akarsuları ve nehirleri ile karadan okyanusa taşınabilirler. Çevresel sebatlarından ötürü, plastik topaklar okyanuslarda yaygın olarak dağılır ve tüm dünyada plajlarda bulunur 4 . Deniz organizmalarını olumsuz yönde etkileyebilir ve etkilerinin önceden belirlenemediği besin zincirine girebilirler 6 , 7 . Dahası, bir takım çalışmalar, bir kıyı şeridinde toplanan plastik peletlere adsorbe edilen çevresel kirleticilerin varlığını ortaya çıkarmıştırL çevre, bu potansiyel olarak toksik kimyasalların vektörü gibi davranır 4 , 9 , 10 . Aslında, bu kimyasalların yutulan plastik parçalardan 11 , 12 serbest bırakıldıktan sonra organizmaların dokularında biyolojik olarak birikebileceğini düşündüren laboratuar bulguları vardır.
Deniz ortamında plastik topakların oluşması ile ilişkili tehlikeleri daha iyi değerlendirmek için, emilen organik kirleticileri belirleyebilen yöntemlerin geliştirilmesi gereklidir. Polimerin türüne, bozunma evresine ve ön işlemlere bağlı olarak heterojen fiziksel-kimyasal özelliklere sahip olabilen plastik matrislerden kimyasalların çıkarılması önemli bir adımdır. Literatürde bildirilen araştırmaların çoğunda maserasyon veya Soxhlet teknikleri 4 ,5 , 6 , 9 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , çözücü ve / veya zaman alıcıdır. Bu sayının artan ilgisi ile ilgili olarak, plastik parçalara adsorbe edilen organik kirleticilerin daha hızlı değerlendirilmesi için alternatifler geliştirilmelidir. Buna ek olarak, plastik kimyasal analiz, mikro plastiğin kimyasal yapısı hakkında bilgi sağlar. Sonuç olarak, ortamda bulunan baskın polimerler ve kopolimerler türleri değerlendirilebilir. Plastik parçalar çoğunlukla polietilen (PE) ve polipropilen (PP) 5'den yapılmış olmasına rağmen, bazı örnekleme yerleri, diğer kategorilerin önemli ölçüde temsil edildiği belirli bir profil sunabilir ( örn., Etilen / vinil asetat kopolimeriVe polistiren (PS)). FT-IR spektroskopisi, mikroplastı tanımlamak için yaygın olarak kullanılan polimer tanımlama için güvenilir ve kullanıcı dostu bir tekniktir 19,20 .
Mevcut çalışmanın temel amacı, bir PFE vasıtasıyla plastik topaklardan OCP'leri ve ilgili bileşikleri çıkarmak için hızlı ve basit bir seçenek sunmaktır. Bununla birlikte, protokolün tasarımı, reçine pelletlerinin örneklenmesinden bileşiklerin analizine kadar sorbed OCP'lerin saptanmasına yol açan tüm aşamaları kapsar. Plastik türünü belirleme yöntemi de açıklanmaktadır. Geliştirilen metodoloji, 11 OCP ve ilgili bileşiklere odaklanmaktadır: i) DDT (2,4'- ve 4,4'-diklorodifenil trikloroetan) ve iki ana metaboliti DDE (2,4'- ve 4,4'-diklorodifenildikloroetilen) ve DDD (2,4'- ve 4,4'-diklorodifenildikloroetan); Ii) ana madde o izomer gamma-heksachlorosikloheksan (γ-HCH)Pestisit lindane ve üretimi sırasında serbest bırakılan iki izomer α-HCH ve β-HCH; Iii) ve iki teknik olarak endosulfan I (Endo I) ve II (Endo II) biyolojik olarak aktif izomerleri. Çalışılan böcek ilacı geniş spektrumlu böcek ilaçları, kimyasal olarak kararlı, hidrofobik ve Stokholm Konvansiyon 21'in kalıcı organik kirleticiler (POP'ler) olarak sınıflandırılmış.
Protocol
Representative Results
Discussion
Plastik topaklarla ilişkili organik kirleticilere odaklanan çoğu çalışma, adsorbe edilen kimyasalların klasik ekstraksiyon yöntemlerine dayanıyordu. Soxhlet aparatı, tipik ekstraksiyon süreleri 12 ila 24 saat arasında ve organik çözücülerin yüksek tüketimi ile ( yani ekstraksiyon başına 100 ila 250 mL arasında) en çok kullanılan tekniktir 23 . Maceration ekstraksiyonu, numune ile organik çözücü ( örn., 6 gün) arasında uzun bir temas zamanı ge…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma IPA Adriyatik Sınır Ötesi İşbirliği Programı 2007-2013 tarafından DeFishGear projesi (1 ° str / 00010) kapsamında finanse edildi.
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
- Plastic Europe. . Plastics – the Facts 2015. An analysis of European plastics production, demand and waste data. , (2017).
- Wang, J., Tan, Z., Peng, J., Qiu, Q., Li, M. The behaviors of microplastics in the marine environment. Mar Environ Res. 113, 7-17 (2016).
- UNEP. . Marine plastic debris and microplastics – Global lessons and research to inspire action and guide policy change. , (2016).
- Ogata, Y., et al. International Pellet Watch: Global monitoring of persistent organic pollutants (POPs) in coastal waters. 1. Initial phase data on PCBs, DDTs, and HCHs. Mar Pollut Bull. 58 (10), 1437-1446 (2009).
- Andrady, A. L. Microplastics in the marine environment. Mar Pollut Bull. 62 (8), 1596-1605 (2011).
- Antunes, J. C., Frias, J. G. L., Micaelo, A. C., Sobral, P. Resin pellets from beaches of the Portuguese coast and adsorbed persistent organic pollutants. Estuarine Coastal Shelf Sci. 130, 62-69 (2013).
- Cole, M., Lindeque, P., Halsband, C., Galloway, T. S. Microplastics as contaminants in the marine environment: A review. Mar Pollut Bull. 62 (12), 2588-2597 (2011).
- Takada, H. Call for pellets! International Pellet Watch Global Monitoring of POPs using beached plastic resin pellets. Mar Pollut Bull. 52 (12), 1547-1548 (2006).
- Teuten, E. L. Transport and release of chemicals from plastics to the environment and to wildlife. Phil Trans R Soc B. 364, 2027-2045 (2009).
- Heskett, M., et al. Measurement of persistent organic pollutants (POPs) in plastic resin pellets from remote islands: Toward establishment of background concentrations for International Pellet Watch. Mar Pollut Bull. 64 (2), 445-448 (2012).
- Besseling, E., Wegner, A., Foekema, E., Van Den Heuvel-Greve, M., Koelmans, A. A. Effects of microplastic on fitness and PCB bioaccumulation by the lugworm Arenicola marina (L.). Environ Sci Technol. 47 (1), 593-600 (2013).
- Rochman, C. M., Hoh, E., Kurobe, T. The SJ Ingested plastic transfers hazardous chemicals to fish and induces hepatic stress. Sci Rep. 3, 3263 (2013).
- Endo, S., et al. Concentration of polychlorinated biphenyls (PCBs) in beached resin pellets: Variability among individual particles and regional differences. Mar Pollut Bull. 50 (10), 1103-1114 (2005).
- Frias, J. P. G. L., Sobral, P., Ferreira, A. M. Organic pollutants in microplastics from two beaches of the Portuguese coast. Mar Pollut Bull. 60 (11), 1988-1992 (2010).
- Karapanagioti, H. K., Endo, S., Ogata, Y., Takada, H. Diffuse pollution by persistent organic pollutants as measured in plastic pellets sampled from various beaches in Greece. Mar Pollut Bull. 62 (2), 312-317 (2011).
- Mizukawa, K., et al. Monitoring of a wide range of organic micropollutants on the Portuguese coast using plastic resin pellets. Mar Pollut Bull. 70 (1-2), 296-302 (2013).
- Gauquie, J., Devriese, L., Robbens, J., De Witte, B. A qualitative screening and quantitative measurement of organic contaminants on different types of marine plastic debris. Chemosphere. 138, 348-356 (2015).
- Yeo, B. G., et al. POPs monitoring in Australia and New-Zealand using plastic resin pellets, and International Pellet Watch as a tool for education and raising public awareness on plastic debris and POPs. Mar Pollut Bull. 101 (1), 137-145 (2015).
- Kovač Viršek, M., Palatinus, A., Koren, &. #. 3. 5. 2. ;., Peterlin, M., Horvat, P., Kržan, A. Protocol for microplastics sampling on the sea surface and sample analysis. J Vis Exp. (118), e55161 (2016).
- Löder, M. G. J., Kuczera, M., Mintenig, S., Lorenz, C., Gerdts, G. Focal plane array detector- based micro-Fourier-transform infrared imaging for the analysis of microplastics in environmental samples. Environ Chem. 12 (5), 563-581 (2015).
- . . Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants (POPs) as amended in 2009 . , (2017).
- EPA – Environmental protection Agency. . Method 3620C: Florisil Cleanup, part of Test Methods for Evaluating Solid Waste, Physical/Chemical Methods (2014). , (2017).
- Hirai, H., et al. Organic micropollutants in marine plastics debris from the open ocean and remote and urban beaches. Mar Pollut Bull. 62 (8), 1683-1692 (2011).
