Estrazione di pesticidi di organochlorato da pellicole di plastica e analisi di tipo plastico
Summary
Le microplastiche agiscono come vettori di contaminanti organici potenzialmente tossici con effetti imprevedibili. Questo protocollo descrive una metodologia alternativa per valutare i livelli di pesticidi organocloruri adsorbiti sui pellet di plastica e identificare la struttura chimica del polimero. Il fuoco è sulla estrazione del fluido pressurizzato e la riflessione totale attenuata che Fourier trasforma la spettroscopia a infrarossi.
Abstract
Le pellicole in resina plastica, classificate come microplastiche (≤ 5 mm di diametro), sono piccoli granuli che possono essere liberati involontariamente nell'ambiente durante la produzione e il trasporto. A causa della loro persistenza ambientale, sono ampiamente distribuiti negli oceani e nelle spiagge di tutto il mondo. Possono agire come vettori di composti organici potenzialmente tossici ( ad esempio, bifenili policlorurati) e potrebbero conseguenza Influenzano negativamente gli organismi marini. I loro possibili impatti lungo la catena alimentare non sono ancora ben compresi. Per valutare i rischi associati al verificarsi di pellets di plastica nell'ambiente marino, è necessario sviluppare metodologie che consentano una rapida determinazione dei livelli di contaminanti organici associati. Il presente protocollo descrive le diverse fasi necessarie per il campionamento di pellets di resina, analizzando i pesticidi organoclorurici adsorbiti (OCP) e identificando il tipo di plastica. L'attenzione è attivaL'estrazione di OCP da pellet di plastica mediante un estrattore fluido pressurizzato (PFE) e sull'analisi chimica polimerica applicando spettroscopia Fourier Transform-InfraRed (FT-IR). La metodologia sviluppata si concentra su 11 OCP e composti connessi, tra cui il diclorodifeniltricloroetano (DDT) ei suoi due principali metaboliti, il lindano e due isomeri di produzione, nonché i due isomeri biologicamente attivi di endosulfan tecnico. Questo protocollo costituisce un'alternativa semplice e rapida alla metodologia esistente per la valutazione della concentrazione di contaminanti organici adsorbiti su pezzi di plastica.
Introduction
La produzione mondiale di materie plastiche è in continuo aumento dal 1950 fino a raggiungere 311 milioni di tonnellate nel 2014 con circa il 40% utilizzato nell'imballaggio 1 . Parallelamente, crescono quantità di questi materiali accumulando nell'ambiente, che potrebbe costituire una grave minaccia per gli ecosistemi 2 . Anche se già riportato negli anni '70, il verificarsi di detriti di plastica nell'ambiente marino ha ricevuto solo una maggiore attenzione negli ultimi dieci anni. Soprattutto le microplastiche, frammenti di plastica con diametro ≤ 5 mm, sono ora riconosciuti come uno dei principali problemi di qualità delle acque marine 3 .
I pellets di resina plastica sono piccoli granuli generalmente a forma di cilindro o disco e con un diametro di pochi millimetri ( ad esempio da 2 a 5 mm) 4 , 5 . Sono nella categoria delle microplastiche. Questi granuli di plastica sonoMaterie prime industriali da cui i prodotti plastici finali sono fabbricati mediante re-fusione e stampaggio ad alta temperatura 6 . Possono essere rilasciati involontariamente nell'ambiente durante la produzione e il trasporto. Ad esempio, possono essere direttamente introdotti nell'oceano attraverso fuoriuscite accidentali durante la spedizione 4 , 7 , 8 . Possono essere trasportati da terre a oceani da corsi d'acqua, ruscelli e fiumi. A causa della loro persistenza ambientale, i pellet di plastica sono ampiamente distribuiti negli oceani e si trovano sulle spiagge di tutto il mondo 4 . Possono influire negativamente sugli organismi marini e possono entrare nella catena alimentare, dove i loro effetti sono imprevedibili 6 , 7 . Inoltre, diversi studi hanno rivelato la presenza di contaminanti ambientali adsorbiti su pellet di plastica raccolti in una coastaL, che agiscono come vettore di queste sostanze potenzialmente tossiche 4 , 9 , 10 . Infatti, ci sono prove di laboratorio che suggeriscono che queste sostanze chimiche possono bioaccumularsi nei tessuti degli organismi dopo essere stati liberati dai frammenti di plastica ingeriti 11 , 12 .
Al fine di valutare meglio i rischi associati al verificarsi di pellets di plastica nell'ambiente marino, è necessario sviluppare metodologie che possano determinare contaminanti organici sorbitati. Un passo importante è l'estrazione delle sostanze chimiche dalle matrici plastiche, che possono presentare eterogenei caratteristiche fisico-chimiche a seconda del tipo di polimero, della sua fase di degradazione e dei pre-trattamenti. La maggior parte delle indagini riportate in letteratura usa la macerazione o le tecniche Soxhlet 4 ,5 , 6 , 9 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , che sono solventi e / o che richiedono molto tempo. Per quanto riguarda l'interesse crescente per questo tema, occorre sviluppare alternative per una valutazione più rapida dei contaminanti organici adsorbiti su pezzi in plastica. Inoltre, l'analisi chimica plastica fornisce informazioni sulla struttura chimica delle microplastiche. Di conseguenza, i tipi predominanti di polimeri e copolimeri presenti nell'ambiente possono essere valutati. Sebbene i frammenti di plastica siano solitamente costituiti da polietilene (PE) e polipropilene (PP) 5 , alcune posizioni di campionamento possono presentare un particolare profilo in cui altre categorie sono significativamente rappresentate ( ad esempio, copolimero di etilene / vinilacetatoE polistirene (PS)). La spettroscopia FT-IR è una tecnica affidabile e user-friendly per l'identificazione del polimero comunemente utilizzata per identificare le microplastiche 19 , 20 .
Lo scopo principale del presente lavoro è quello di offrire un'opzione rapida e semplice per estrarre OCP e composti connessi da pellets di plastica per mezzo di un PFE. Tuttavia, la progettazione del protocollo comprende tutti i passaggi che conducono alla determinazione di OCP sorbitati, dal campionamento dei pellet resinati all'analisi dei composti. Viene descritto anche il metodo di identificazione del tipo di plastica. La metodologia sviluppata si concentra su 11 OCP e relativi composti: i) DDT (2,4'- e 4,4'-diclorodifeniltrichloroetano) ei suoi due principali metaboliti DDE (2,4'- e 4,4'-diclorodifenildicloroetilene) e DDD (2,4'- e 4,4'-diclorodifenildicloroetano); Ii) l'isomero gamma-esaclorocicloesano (γ-HCH) come ingrediente principale oIl pesticidi lindano ei due isomeri α-HCH e β-HCH liberati durante la sua produzione 15 ; Iii) ei due isomeri biologicamente attivi endosulfan I (Endo I) e II (Endo II) presenti nell'endosulfan tecnico. I pesticidi studiati sono insetticidi ad ampio spettro, chimicamente stabili, idrofobici e classificati come inquinanti organici persistenti (POP) dalla Convenzione di Stoccolma 21 .
Protocol
Representative Results
Discussion
La maggior parte degli studi incentrati sui contaminanti organici associati ai pellet di plastica si sono basati sui metodi classici di estrazione dei prodotti chimici adsorbiti. L'apparecchiatura Soxhlet è la tecnica più utilizzata con tempi tipici di estrazione che vanno da 12 a 24 h e con alto consumo di solventi organici ( cioè da 100 a 250 ml per estrazione) 23 . Le estrazioni di macerazione richiedono un lungo tempo di contatto tra il campione e il solvente organico ( …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato finanziato dal programma di cooperazione transfrontaliera IPA 2007-2013, nell'ambito del progetto 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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