Extração de Pesticidas Organoclorados de Pelotização de Plástico e Análise de Tipo de Plástico
Summary
Os microplasticos atuam como vetor de contaminantes orgânicos potencialmente tóxicos com efeitos imprevisíveis. Este protocolo descreve uma metodologia alternativa para avaliar os níveis de pesticidas organoclorados adsorvidos em pellets de plástico e a identificação da estrutura química do polímero. O foco é a extração de fluido pressurizado e a espectroscopia infravermelha de infravermelho de reflectância total atenuada.
Abstract
Os grânulos de resina de plástico, classificados como microplasticos (≤ 5 mm de diâmetro), são pequenos grânulos que podem ser liberados involuntariamente para o meio ambiente durante a fabricação e transporte. Devido à sua persistência ambiental, eles são amplamente distribuídos nos oceanos e nas praias de todo o mundo. Eles podem atuar como um vetor de compostos orgânicos potencialmente tóxicos ( por exemplo, bifenilos policlorados) e, consequentemente, Afetam negativamente os organismos marinhos. Os seus possíveis impactos ao longo da cadeia alimentar ainda não são bem compreendidos. Para avaliar os perigos associados à ocorrência de pastilhas plásticas no meio marinho, é necessário desenvolver metodologias que permitam a determinação rápida dos níveis associados de contaminantes orgânicos. O presente protocolo descreve as diferentes etapas necessárias para amostragem de grânulos de resina, analisando pesticidas organoclorados adsorvidos (OCPs) e identificando o tipo de plástico. O foco está emA extração de OCPs de grânulos de plástico por meio de um extractor de fluido pressurizado (PFE) e no análise química de polímeros aplicando espectroscopia de Fourier Transform-InfraRed (FT-IR). A metodologia desenvolvida concentra-se em 11 OCPs e compostos relacionados, incluindo diclorodifeniltricloroetano (DDT) e seus dois principais metabolitos, lindano e dois isómeros de produção, bem como os dois isómeros biologicamente ativos de endossulfão técnico. Este protocolo constitui uma alternativa simples e rápida à metodologia existente para avaliar a concentração de contaminantes orgânicos adsorvidos em peças plásticas.
Introduction
A produção global de plásticos está aumentando continuamente desde a década de 1950 para atingir 311 milhões de toneladas em 2014, com cerca de 40% utilizados na embalagem 1 . Paralelamente, quantidades crescentes destes materiais estão acumulando-se no meio ambiente, o que pode representar uma séria ameaça para os ecossistemas 2 . Embora já tenha sido relatado na década de 1970, a ocorrência de detritos plásticos no meio marinho só recebeu uma atenção maior na última década. Especialmente microplasticos, fragmentos de plástico com diâmetro ≤ 5 mm, são agora reconhecidos como um dos principais problemas de qualidade da água do mar 3 .
Os grânulos de resina de plástico são pequenos grânulos geralmente na forma de um cilindro ou disco e com um diâmetro de alguns mm ( por exemplo, 2 a 5 mm) 4 , 5 . Eles se enquadram na categoria de microplasticos. Estes grânulos de plástico sãoMatéria-prima industrial a partir da qual os produtos plásticos finais são fabricados através da re-fusão e moldagem a altas temperaturas 6 . Eles podem ser liberados involuntariamente para o meio ambiente durante a fabricação e transporte. Por exemplo, eles podem ser diretamente introduzidos no oceano através de derrames acidentais durante o transporte 4 , 7 , 8 . Eles podem ser transportados de terra para oceanos por escoamento superficial, córregos e rios. Devido à sua persistência ambiental, os grânulos de plástico são amplamente distribuídos nos oceanos e encontrados em praias de todo o mundo 4 . Eles podem afetar negativamente os organismos marinhos e podem entrar na cadeia alimentar, onde seus efeitos são imprevisíveis 6 , 7 . Além disso, vários estudos revelaram a presença de contaminantes ambientais adsorvidos em pellets de plástico coletados em uma coastaL ambiente, que atuam como vetor desses produtos químicos potencialmente tóxicos 4 , 9 , 10 . De fato, há evidências de laboratório sugerindo que esses produtos químicos podem se bioacumular em tecidos de organismos após serem liberados de fragmentos de plástico ingeridos 11 , 12 .
A fim de avaliar melhor os riscos associados à ocorrência de pastilhas de plástico no meio marinho, é necessário desenvolver metodologias que possam determinar contaminantes orgânicos absorvidos. Um passo importante é a extração dos produtos químicos das matrizes plásticas, que podem apresentar características físico-químicas heterogêneas, dependendo do tipo de polímero, seu estágio de degradação e pré-tratamentos. A maioria das investigações relatadas na literatura usam maceração ou técnicas Soxhlet 4 ,5 , 6 , 9 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , que são solventes e / ou demoram. Em relação ao crescente interesse por esta questão, alternativas devem ser desenvolvidas, para uma avaliação mais rápida dos contaminantes orgânicos adsorvidos em peças plásticas. Além disso, a análise química de plástico fornece informações sobre a estrutura química dos microplasticos. Como resultado, os tipos predominantes de polímeros e copolímeros presentes no meio ambiente podem ser avaliados. Embora os fragmentos de plástico sejam geralmente feitos de polietileno (PE) e de polipropileno (PP) 5 , algumas localidades de amostragem podem apresentar um perfil específico em que outras categorias são representadas de forma significativa ( por exemplo, copolímero de etileno / acetato de viniloE poliestireno (PS)). A espectroscopia FT-IR é uma técnica confiável e fácil de usar para a identificação do polímero comumente usado para identificar os microplasticos 19 , 20 .
O objetivo principal do presente trabalho é oferecer uma opção rápida e simples para a extração de OCPs e compostos relacionados de pellets de plástico por meio de um PFE. No entanto, o design do protocolo inclui todas as etapas que conduzem à determinação de OCPs sorventes, desde a amostragem dos grânulos de resina até a análise dos compostos. O método de identificação do tipo de plástico também é descrito. A metodologia desenvolvida concentra-se em 11 OCPs e compostos relacionados: i) DDT (2,4'- e 4,4'-diclorodifeniltricloroetano) e seus dois principais metabolitos DDE (2,4'- e 4,4'-diclorodifenil-cloroetileno) e DDD (2,4'- e 4,4'-diclorodifenil-cloroetano); Ii) o isómero gama-hexaclorociclohexano (γ-HCH) como ingrediente principal oF o pesticida lindano e os dois isómeros a-HCH e β-HCH liberados durante a sua produção 15 ; Iii) e os dois isómeros biologicamente activos endossulfão I (Endo I) e II (Endo II) presentes no endossulfão técnico. Os pesticidas estudados são inseticidas de amplo espectro, quimicamente estáveis, hidrofóbicas e classificadas como poluentes orgânicos persistentes (POP) pela Convenção de Estocolmo 21 .
Protocol
Representative Results
Discussion
A maioria dos estudos focados em contaminantes orgânicos associados a pellets de plástico baseou-se em métodos clássicos de extração de produtos químicos adsorvidos. O aparelho Soxhlet é a técnica mais utilizada com tempos de extração típicos variando de 12 a 24 h e com alto consumo de solventes orgânicos ( isto é, de 100 a 250 mL por extração) 23 . As extrações de maceração requerem um longo tempo de contato entre a amostra e o solvente orgânico ( por exem…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi financiado pelo Programa de Cooperação Transfronteiriça Adriática IPA 2007-2013, no projeto DeFishGear (1 ° str / 00010).
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 |
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