CC BY
35
УДК 2788.7642 Суворова А.А.
МЕТОДИКА КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА СОДЕРЖАНИЯ ЧАСТИЦ МИКРОПЛАСТИКА В ПЛАНКТОННЫХ ОРГАНИЗМАХ
Суворова Анастасия Александровна - магистрант 1-го года обучения кафедры ЮНЕСКО «зеленая химия для устойчивого развития»; [email protected].
ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева», Россия, Москва, 125047, Миусская площадь, дом 9.
Статья посвящена проблеме загрязнения океана микропластиком и разработке метода растворения органических тканей, позволяющего количественно определить наличие пластиковых частиц в планктонных организмах.
Ключевые слова: микропластик, планктонные организмы, Artemia salina, морские загрязнения, морской мусор.
THE METHOD OF QUANTITATIVE ANALYSIS OF THE CONTENT OF MICROPLASTIC PARTICLES IN PLANKTONIC ORGANISMS
Suvorova A.A.1.
1D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation
The article is devoted to the problem of microplastics ocean pollution and to the organic tissue dissolution method development, which allows us to quantify the presence of plastic particles in planktonic organisms. Key words: microplastics, planktonic organisms, Artemia salina, marine pollution, marine debris.
Введение
Пластмассы широко используются во всех отраслях нашей повседневной жизни, благодаря своему малому весу, долговечности, хорошей пластичности, а также низкой цене [1]. Мировой годовой объём пластмасс превысил 300 миллионов тонн [2]. Однако интенсивное потребление и быстрая утилизация пластмассовых изделий приводят к заметному накоплению полимерных отходов. Опасность этих изделий заключается в том, что они разлагаются в окружающее среде в течение очень долгого времени (до столетий), а также они склонны распадаться на более мелкие частицы, которые называются микропластиком [3].
Особую опасность полимерные отходы представляют для океана, где они могут незаметно накапливаться в течение долгого времени, при этом возможности «уборки» океана человеком крайне ограничены. Еще в 70-х годах двадцатого столетия были замечены мельчайшие пластиковые кусочки в открытом океане, а чуть позже выяснили, что их количество увеличивается с каждым годом, нанося вред биоте [4]. Имея сходные размеры и внешний вид с натуральными продуктами питания, эти небольшие фрагменты представляют потенциальную опасность для многих морских организмов, включая зоопланктон. Съеденные частицы микропластика могут повреждать внутренние органы морских обитателей, быть носителями различных токсичных загрязняющих веществ и тяжёлых металлов, а также попадать в трофическую цепь [5].
Изучение микропластика является актуальной экологической проблемой 21-го века. В настоящее время опубликовано достаточное количество работ, посвященных оценке содержания пластика в мировых водах [6].
Однако не так много публикаций посвящено
изучению содержания частиц микропластика в живых системах, в частности, в планктонных сообществах, в то время как именно планктон является основной кормовой базой для огромного количества морских обитателей, многие из которых употребляются человеком в пищу. Небольшое количество публикаций на данную тему связано с методологическими трудностями выделения, идентификации и количественной оценки частиц микропластика из живых организмов.
Экспериментальная часть
В данной научно-исследовательской работе целью являлось разработать методику для оценки содержания частиц микропластика в планктоне.
Artemia salina имеет большое значение для науки. На примере этих ракообразных изучается структурная организация хромосом, нуклеиновых кислот, механизмы биосинтеза белка, роль ферментов в различных процессах и т.п. Устойчивость этих существ делает их идеальными тестовыми организмами в экспериментах. А также Artemia salina является одним из стандартных организмов для тестирования токсичности химических веществ.
Были выбраны именно эти рачки, поскольку по способу питания они являются активными фильтраторами. Artemia salina не обладают способностью избирательно захватывать и заглатывать только пищевые частицы. Если в воде имеется взвесь тонкого песка и пищевых частиц, заглатываются и те, и другие. К тому же отмечено, что твердые частички стимулируют сам акт глотания.
В рамках первого этапа была поставлена задача вырастить рачков Artemia salina. Для этого в искусственно созданную морскую воду (35 г соли/литр) с аэрацией поместили цисты. Спустя 48 часов, при отборе первой пробы, в бинокуляре были замечены первые науплии (личинки артемий). Затем
в течение следующих двух недель рачки поедали микроводоросли Tetraselmis.
Когда взрослые особи достигли размеров от 10 мм до 15 мм, часть из них была выловлена и помещена в аквариум, снабженный электрической кормушкой, в которой находились частицы микропластика. В течение следующего дня рачки поедали мельчайшие пластиковые обломки (Рис.1), а затем были зафиксированы 40%-ым формалином для дальнейшего исследования.
Рис.1 Фрагмент микропластика в кишечнике рачка Artemia salina.
После изъятия из формалина рачки предварительно промывались дистиллированной водой. Затем мягкие ткани помещались в коническую колбу с 10%-ым раствором перекиси водорода, которую закрывали фольгой и ставили на электрическую плиту с мешалкой при 1=30 оС. Как только раствор становился прозрачным, растворение прекращалось.
Далее образцы отфильтровывались с помощью целлюлозно-мембранного фильтра. Вещества, собранные на фильтрах, промывались в стеклянных бутылках с использованием 10%-ой перекиси водорода для полного растворения органических веществ. Затем в колбу добавлялся концентрированный раствор хлорида натрия для полного отделения частиц микропластика и других антропогенных остатков. Смешанные жидкости
оставляли на ночь для полного осаждения. Вышележащая вода осторожно удалялась и фильтровалась на целлюлозно-бумажном фильтре с использованием вакуумной системы. Собранные вещества помещались в чистую чашку Петри с крышкой для дальнейшего качественного и количественного анализа микропластика методами ИК-спектроскопии и оптической микроскопии. Заключение
Таким образом, при помощи разработанной техники выделения пластмассовых частиц из планктона, а также при помощи методов анализа была поставлена методика, позволяющая количественно оценить в них наличие микропластика.
В дальнейшем поставленный метод может быть использован для мониторинга уровня загрязнения вод Мирового океана частицами микропластика.
Автор выражает благодарность Набиуллину А.Ф. за предоставленное исследовательское оборудование в лаборатории инженерного материаловедения МГУ им. М.В. Ломоносова.
Список литературы
1. Barnes D., Galgani F., Thompson R., Barlaz M. Accumulation and fragmentation of plastic debrisin global environments. //Philos Trans. R. Soc. B. 2009. 364(1526):1985-1998.).
2. Plastic Europe, 2016.
3. Wang C., Zhao J., Xing B. Environmental Source, Fate, and Toxicity of Microplastics. // Journal of Hazardous Materials. 2020. V.407.
4. Cole M., Lindeque P., Halsband C., Galloway T. S. Microplastics as contaminants in the marine environment. // Marine pollution bulletin. 2011. № 62. P. 2588-2597.
5. Mauro R., Kupchik M., Benfield M. Abundant plankton-sized microplastic particles in shelf waters of the northern Gulf of Mexico. // Environmental Pollution. 2017. V. 230. P. 798-809.
6. Литвинюк Д.А., Сахонь Е.Г., Багаев А.В. Методика отбора проб, сепарации и количественного учёта частиц микропластика в поверхностных водах Севастопольской бухты. 2019.
