サンプリング、並べ替え、および高い浮遊負荷と大きい浮遊残骸水圏環境における Microplastics の特性
Summary
これまでほとんど塑性研究が中断された固体のレベルが比較的低い海洋システムで発生しました。特色は、高い沈殿物の負荷と浮かんでいる残骸淡水システムにフォーカスが移りつつあります。このプロトコル アドレス収集および塑性高の中断された固体の負荷を含んでいる水生環境からサンプルを分析します。
Abstract
海洋プラスチックの破片のユビキタスの存在は、公共、科学コミュニティ、および政府機関によって認識されています。しかし、ごく最近定量化している河川や湖沼などの淡水システムで microplastics されています。表面の塑性のサンプリングは通常どちらかの背後にあるドリフト ネット浮遊堆積物および浮動または水中の残骸が低レベルの環境へのサンプリングを制限固定または移動ボートの展開で構成されます。通常塑性の破片を収集するためにドリフトのネットの採用前の調査は、≥ 300 μ m のメッシュ サイズ、ネットを通過し定量化を逃れるためこのサイズのプラスチックの破片 (粒子や繊維) を許可するとネットを使用しました。ここを有効に詳細なプロトコル: 1) サンプル コレクション高環境で負荷とフローティングを中断または破片 2) キャプチャと塑性粒子や繊維の定量化に冠水した < 300 μ m の範囲の水試料に採取した、フィルター処理と実験室で分析する前に格納される低密度ポリエチレン (PE) 容器に蠕動性ポンプは。ろ過は、取り外し可能なユニオン継手ナイロン メッシュのふるいを収容し、セルロースのエステル膜フィルターを混合を含むカスタムメイド塑性ろ過装置で行われました。メッシュふるいおよび膜フィルターは定量化塑性粒子と繊維を分離し顕微鏡で調べた。これらの材料を塑性ポリマーの種類を決定するマイクロ減衰全反射フーリエ変換赤外分光光度計 (マイクロ ATR FTIR) を使用して、調べた。回復は青い PE 微粒子と緑ナイロン繊維; を使用してサンプルを打ちつけることによって測定しました。微粒子のため 100% と繊維の 92% パーセント回復を求めた。このプロトコルは、高速度の河川堆積物の高濃度で microplastics で同様の研究をご案内いたします。蠕動性ポンプとろ過装置に簡単な変更を加えるとは、収集し、さまざまな試料の液量や粒子サイズ分析することができます。
Introduction
早くも 1930 年代1プラスチックは海が最初に観察されました。海洋プラスチックの破片範囲以上の地上から海に入るプラスチック製の 4.8 12.7 万 MT に海の表面のプラスチックの 243,000 メートル トン (MT) の最近の見積もりは源毎年2,3です。海洋プラスチックの破片に関する初期の研究は、macroplastics に焦点を当てて (> 直径 5 mm) 彼らは、簡単に表示および定量的な。しかし、それは macroplastics を表すことが発見された最近 < プラスチックの破片、プラスチックの破片の圧倒的多数である塑性を示すカウント、海の 10% (< 直径 5 mm)2。
Microplastics は 2 つのグループに分類されます: プライマリおよびセカンダリの microplastics。直径で製造されたプラスチックから成っている主 microplastics < 5 mm 尽くさ、生ペレットの消費者製品を作るためのパーソナルケア製品 (例えば洗顔、ボディ ・ スクラブ、exfoliants として使用のマイクロ ビーズなどと歯磨き粉)、研磨剤や工業用潤滑油。セカンダリ microplastics より大きいプラスチック残骸が微生物分解4、5耐摩耗性、光分解によって断片化して、環境内で作成されます。合成繊維はまた二次 microplastics と懸念。単一の衣服を解放することができます >6家庭用洗濯機で洗濯あたり 1,900 繊維。パーソナルケア製品からマイクロ ビーズと同様、これらの超極細は下水処理場に入る前に排水と下水道に洗っています。マーフィー (2016) は、廃水の処理プラントは、650,000 の人口減の塑性濃度 98.4% 流入から排水、まだ 6500 万 microplastics 残った排水と汚泥各日7を見つけた。治療プロセス、数百万人、おそらく数十億で削除される microplastics の割合が高いでも microplastics の毎日下水処理場を通過し、地表水排水6,8 、9,10,11。
彼らの環境のリリースのため microplastics は、すべて栄養段階12,13,14,15間で海洋生物の消化器、呼吸器の組織で発見されています。取り込みがいくつかの変数の影響は、物理的・化学的組織損傷4,6,14,15など多数の効果を示す他の中ない観察の害を研究します。これらの発見により、この分野に関心は過去 5 年間増加しています。しかし、ごく最近研究し始めている河川や湖沼などの淡水システムでプラスチックの破片、特に microplastics を定量化、またはこれらの生息地12,16、住居の有機体に及ぼす影響を評価します。 17,18。河川、排水排水と microplastics と macroplastics を含む地表水の流出を受信して、海で見つけたプラスチックの破片の主要な源です。
ここで詳しく説明プロトコルをドリフト ネットが可能か; は塑性のサンプルを収集するために使用できます。具体的には、高濃度懸濁堆積物と大規模な水生環境でミシシッピ川のような破片をフローティングします。ミシシッピ川流域の人口で、世界最大の一つです > 9000 万人、おそらくプラスチックの破片の最も大きい源の 1 つ海19,20。毎年、浮遊堆積物の高濃度と共に、メキシコ湾のミシシッピ川放出 735 km3淡水の平均 (~ 60 に > 800 mg/L) と大型こみ13,21。水の採取した 2 つの深さ (すなわち表面と 0.6 深さ) でミシシッピ川とその支流で蠕動ポンプを使用して半透明の 1 L 低密度ポリエチレン (PE) コンテナーに沿って様々 な場所で。演習では、サンプルを使用してナイロン メッシュふるいとセルロース混合エステル膜フィルター同時にユニオン継手とカスタムメイドの 63.5 mm (2.5 インチ) ポリ塩化ビニル (PVC) シリンダー挿入するふるいやフィルター22濾過。ろ過装置における PVC 組合の包含により濾過必要に応じてできるだけ多くまたは少数の粒子サイズ クラスします。さらに、それを使用して、合成繊維を勉強して膜フィルターを用いたサブミクロン サイズまで塑性破片をキャプチャできます。サンプルが乾燥された一度フィルタ リング、および疑いのあるプラスチックが識別され、メッシュのふるいと顕微鏡下で膜フィルターから順に配置。疑いのあるプラスチック、マイクロ減衰全反射フーリエ変換赤外分光法 (マイクロ ATR FTIR) を使用して非合成材料を除去またはポリマーの種類を判断を行った。塑性粒子や繊維のサイズを考慮した汚染は一般的です。汚染源大気降下物、衣類、フィールドとラボ機器、脱イオン (DI) 水源があります。複数のステップは調査のすべての段階を行いながらさまざまなソースからの汚染を減らすためにプロトコル全体を通じて行われるです。
Protocol
Representative Results
Discussion
ドリフト ネットを用いた塑性コレクションは、堆積物とプラスチックの濃度が低く、従って必要とする大規模なサンプル ボリュームを海のような環境で従来の方法です。ただし、ドリフト ネットではありません常に実用的または安全な高い沈殿物の負荷や大型浮潜破片が付いている川です。また、≥ 300 μ m サイズのプラスチックの調査に使用のほとんどの網がメッシュを徹底的に取り込ん…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
このプロトコルを設立プロジェクト国立海洋大気局 (NOAA) 海洋の残骸プログラム (# NA16NO29990029) によって資金を供給されました。サイトの選択とボート操作のヘルプありがとう素晴らしい河川研究と教育センター (NGRREC) Alton、イリノイ州、マイル コーコラン。フィールドとラボの仕事は、カミーユ ・ バックリー、マイケル ・ アベッグ、ジョサイア ・ レイとレベッカのワーグナーの助けを借りて、竣工。
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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