Mikroplastik Tayini için Yeni Bir Yöntem

Numune hazırlama, mikroplastik tayininin basitleştirilmesi ve hızlandırılmasında kritik bir rol oynar ve toplam analiz süresinin azaltılmasına yardımcı olur.

Arka Plan

Plastiklerin günlük yaşamda ve üretim süreçlerinde giderek artan kullanımı, çoğu zaman bu materyallerin yavaş şekilde bozunmasına ve bunun sonucunda çevremizin ve gıda zincirimizin kirlenmesine yol açmaktadır. Bilim insanları mikroplastikleri, çapı 5 mm’den (yaklaşık 0,2 inç) küçük plastik parçacıklar olarak tanımlamaktadır. Nanoplastikler ise daha da küçüktür ve çapları 0,001 mm’den azdır.

Son çalışmalar, insanların yıllık yaklaşık 120 bin mikroplastik parçacığını su, gıda ve hatta hava yoluyla aldığını göstermektedir. Yaban hayatı ve hayvan modelleri üzerindeki araştırmalar, mikro ve nanoplastik maruziyetinin kısırlık, iltihaplanma ve kanser ile ilişkili olabileceğini ortaya koymuştur. İnsanlardaki sağlık etkileri ise hâlen araştırılmaktadır ve mevcut bulgular daha çok sindirim sisteminde tıkanmalarla ilişkilendirilmektedir.

Düzenleyici kurumlar sorunun kapsamını ve toksisitesini anlamaya çalışırken, araştırmacılar ve analitik yöntem geliştiren kuruluşlar bu parçacıkları en iyi şekilde karakterize edebilmek için standartlaştırılmış analiz çözümleri üzerinde çalışmaktadır.

Bu teknik dokümanda, mikroplastik tayinini basitleştirmeyi ve hızlandırmayı amaçlayan iki yeni yöntem sunulacaktır. Santa Maria Üniversitesi’nden Prof. Cezar A. Bizzi ve Pisa Üniversitesi’nden Prof. Jacopo La Nasa’nın bilimsel çalışmalarına yer verilen bu çalışmada, mikrodalga teknolojisinin iki farklı analitik teknikle mikroplastik tayininde nasıl kullanıldığı vurgulanacaktır.

Deniz Ürünlerinde Mikroplastik İçeriğinin Belirlenmesi: Elementel Kirleticilerin Tayini ile Birleştirilmiş Entegre Bir Yaklaşım

Balık dokusunda mikroplastiklerin (MP) tanımlanması ve karakterizasyonu için çeşitli yöntemler mevcuttur; ancak bunların yalnızca az bir kısmı nicel (kantitatif) analiz için uygundur. Bu yöntemler genellikle 72 saate kadar uzayabilen uzun reaksiyon süreleri gerektirir, yüksek miktarda reaktif tüketir ve süreç sırasında mikroplastiklerin bozulmasına yol açabilir.

Mikrodalga ile numune hazırlama, verimli ve seçici ısıtma sağlaması sayesinde hem elementel hem de moleküler analizlerde yaygın ve başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. Balık dokusunda mikroplastiklerin gravimetrik tayini için seçici, mikrodalga destekli bir numune hazırlama protokolü geliştirilmiştir.

Bu yenilikçi mikrodalga protokolü, mikroplastiklerin bileşimini etkilemeden balık dokusunun seçici şekilde sindirilmesini sağlar. Protokol, hızlı ve rutin yüksek kapasiteli analizler için kolay uygulanabilir bir yöntem geliştirmek amacıyla Milestone ultraWAVE3 cihazı kullanılarak gerçekleştirilmiştir (Şekil 1).

Yöntemin Prensipleri Nelerdir?

Önerilen yaklaşım, seyreltilmiş asit ile mikrodalga destekli sindirimin birlikte kullanılmasına dayanmaktadır. Mikroplastik (MP) miktarının güvenilir şekilde belirlenmesi için, doğal halde (in natura) deniz ürünü numunelerinden en fazla 2 g alınmış ve bilinen miktarda mikroplastik (100 mg karışık MP) eklenmiştir.

Uygun koşullar, 1 mol L⁻¹ HNO₃ kullanılarak 200 °C’de (10 dakika bekletme süresi ile) elde edilmiştir. Sindirim sonrası çözeltiler filtrelenmiş ve plastik içeriği gravimetrik olarak belirlenmiştir. Isıtma programı toplam 20 dakika sürmekte olup, bu süre literatürde mikroplastik analizi için bildirilen birkaç saatten 3 güne kadar uzayan sürelerle karşılaştırıldığında önemli bir zaman tasarrufu sağlamaktadır.

Önerilen yöntem, parçacık boyutu ≥0,3 mm olan sekiz farklı plastik türünün gravimetrik tayinine olanak sağlamıştır:

• Polietilen tereftalat (PET)
• Polistiren (PS)
• Genleştirilmiş polistiren (EPS)
• Polipropilen (PP)
• Yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE)
• Düşük yoğunluklu polietilen (LDPE)
• Polikarbonat (PC)
• Polivinil klorür (PVC)

Ayrıca, köpekbalığı, akoupa balığı, ton balığı, trahira ve pembe karides gibi deniz ürünlerinden alınan 2 g’a kadar numuneler etkin şekilde sindirilmiştir. Bu durum, aynı sindirim yönteminin elementel kirleticilerin (Al, As, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, La, Mg, Mn, Mo, Ni, Pb ve Zn) tayini için de kullanılabileceğini göstermiştir.

Sonuç olarak, önerilen yöntemin en önemli avantajı; mikroplastiklerin ve elementel kirleticilerin aynı sindirim protokolü ile belirlenebilmesidir. Bu sayede zaman ve reaktif tasarrufu sağlanırken, deniz ortamındaki farklı kirletici sınıfları hakkında doğru ve hassas bilgiler elde edilebilmektedir.

Şekil 1. Balık dokusunda mikroplastik (MP) içeriğinin belirlenmesi

Plaj Kumunda Plastikleştiriciler ve Mikroplastiklerin Kalitatif ve Kantitatif Analizi İçin Mikrodalga Destekli Çözücü Ekstraksiyonu ve Çift Atışlı Analitik Piroliz

Mikroplastik (MP) kaynaklı kirliliğin, farklı çevresel ortamlardaki yayılımını belirlemek için hem nitel hem de nicel veri sağlayan güvenilir analitik tekniklerle değerlendirilmesi gerekmektedir. Mikroplastiklerin çözücü ile ekstraksiyonu ve ardından piroliz-gaz kromatografisi-kütle spektrometrisi (Py-GC–MS) analizi, yalnızca çözünür plastikleri değil, aynı zamanda mikroplastiklerde bulunan organik katkı maddelerini ve çözünmeyen plastiklerin düşük molekül ağırlıklı bozunma ürünlerini de ortaya koyar.

Bu çalışmada, mikrodalga destekli çözücü ekstraksiyonu ve çift atışlı Py-GC–MS yönteminin, çevresel örneklerde polistiren ve ftalat türü plastikleştiriciler hakkında kalitatif ve kantitatif bilgi sağlama potansiyeli incelenmiştir. Yöntem doğrulanmış ve %96’nın üzerinde geri kazanım oranları ile ftalatlar için 1 ng’dan, polistiren için ise 1 µg’dan daha düşük tespit limitleri elde edilmiştir.

Yöntem, Orta İtalya’daki Toskana kıyılarından toplanan kum örneklerine uygulanmış; farklı derinliklerde ve kıyıdan farklı uzaklıklarda ftalat ve polistiren içerikleri belirlenmiştir. Ayrıca polietilen ve polipropilenden türeyen oksidasyon ürünlerinin varlığına dair nitel veriler de elde edilmiştir. İncelenen örneklerdeki plastikleştirici, plastik ve bozunma ürünü içeriklerindeki farklılıklar, çevresel faktörlerin polimerlerin sızma ve bozunma süreçleri üzerindeki etkileriyle ilişkilendirilerek değerlendirilmiştir.

Mikrodalga ekstraksiyonu için kullanılan Teflon kaplar ve ekstraktların saklanmasında kullanılan cam şişeler, Milestone traceCLEAN asit buharı temizleme sisteminde %65 nitrik asit ile 30 dakika temizlenmiş, ardından çift damıtılmış su ve aseton ile yıkanmıştır.

Çözücü ekstraksiyonları, mikrodalga ETHOS sistemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ekstraksiyon testleri, 600 W güçte 60 ve 80 °C sıcaklıklarda 60 dakika boyunca uygulanmıştır. En yüksek ekstraksiyon verimi 80 °C’de 60 dakika sonunda elde edilmiştir (Şekil 2).

Şekil 2. Plaj kumu örneklerinde plastikleştiriciler ve mikroplastiklerin kalitatif ve kantitatif analizi için Milestone ekstraksiyonu

Özet

Yukarıdaki değerlendirmelere dayanarak, incelenen yöntemler çevresel örneklerde mikroplastiklerin belirlenmesi için iki farklı yaklaşım sunmuştur. Her iki çalışma da bu analizde numune hazırlamanın kritik rolünü ve toplam analiz süresini azaltmadaki önemini açıkça ortaya koymaktadır.

Kaynak: Milestone SRL