See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/358040827
METODA ANALISIS MIKROPLASTIK DALAM SAMPEL LINGKUNGAN
Book · August 2021
CITATION
1
READS
1,090
4 authors, including:
Deswati Deswati Andalas University 62PUBLICATIONS 310CITATIONS
SEE PROFILE
Indra Junaidi Zakaria Andalas University 52PUBLICATIONS 166CITATIONS
SEE PROFILE
Hilfi Pardi
Universitas Maritim Raja Ali Haji 94PUBLICATIONS 520CITATIONS
SEE PROFILE
All content following this page was uploaded by Hilfi Pardi on 23 January 2022.
METODA ANALISIS MIKROPLASTIK
DALAM SAMPEL LINGKUNGAN
METODA ANALISIS MIKROPLASTIK DALAM SAMPEL LINGKUNGAN
Prof. Dr. Deswati, M.S
Dr. Ir. Indra Junaidi Zakaria, M.Si Ir. Joko Sutopo, M.Sc
Olly Norita Tetra, M.Si
Hilfi Pardi, M.Si
METODA ANALISIS MIKROPLASTIK DALAM SAMPEL LINGKUNGAN
© Penerbit Perkumpulan Rumah Cemerlang Indonesia (PRCI) Penulis:
Prof. Dr. Deswati, M.S Dr. Ir. Indra Junaidi Zakaria, M.Si
Ir. Joko Sutopo, M.Sc Olly Norita Tetra, M.Si
Hilfi Pardi, M.Si Editor:
Hilfi Pardi, M.Si
Cetakan Pertama : Agustus 2021 Cover:
Dani Kusuma
Tata Letak : Tim Kreatif PRCI
Hak Cipta 2021, pada Penulis. Diterbitkan pertama kali oleh:
Perkumpulan Rumah Cemerlang Indonesia ANGGOTA IKAPI JAWA BARAT
Pondok Karisma Residence Jalan Raflesia VI D.151 Panglayungan, Cipedes Tasikmalaya ² 085223186009
Website : www.rcipress.rcipublisher.org E-mail : [email protected] Copyright © 2021 by Perkumpulan Rumah Cemerlang Indonesia
All Right Reserved
- Cet. I ² : Perkumpulan Rumah Cemerlang Indonesia, 2021 xii + 202; 14,8 x 21 cm
ISBN : 978-623-6535-97-4 Hak cipta dilindungi undang-undang
Dilarang memperbanyak buku ini dalam bentuk dan dengan cara apapun tanpa izin tertulis dari penulis dan penerbit
Isi diluar tanggung jawab Penerbit Undang-undang No.19 Tahun 2002 Tentang
Hak Cipta Pasal 72
Undang-undang No.19 Tahun 2002 Tentang Hak Cipta Pasal 72
Barang siapa dengan sengaja melanggar dan tanpa hak melakukan perbuatan sebagaimana dimaksud dalam pasal ayat (1) atau pasal 49 ayat (1) dan ayat (2) dipidana dengan pidana penjara masing-masing paling sedikit 1 (satu) bulan dan/atau denda paling sedikit Rp.1.000.000,00 (satu juta rupiah), atau pidana penjara paling lama 7 (tujuh) tahun dan/atau denda paling banyak Rp.5.000.000.000,00 (lima miliar rupiah).
Barang siapa dengan sengaja menyiarkan, memamerkan, mengedarkan, atau menjual kepada umum suatu ciptaan atau barang hasil pelanggaran hak cipta terkait sebagai dimaksud pada ayat (1) dipidana dengan pidana penjara paling lama 5 (lima) tahun dan/atau denda paling banyak Rp.500.000.000,00 (lima ratus juta rupiah)
KATA PENGANTAR
Mikroplastik adalah kontaminan yang tersebar luas, hampir ada di semua lingkungan. Namun, pengetahuan tentang sumber, distribusi dan konsentrasi mikroplastik di air, sedimen dan biota masih terbatas karena prosedur analitis kimia yang melelahkan dan beragam yang saat ini digunakan. Dalam konteks ini kami secara kritis meninjau metode yang saat ini digunakan untuk pengambilan sampel dan deteksi mikroplastik, mengidentifikasi kekurangan dalam desain penelitian dan menyarankan alternatif yang menjanjikan. Pekerjaan ini memberikan wawasan tentang pengumpulan sampel massal, pemisahan, destruksi, identifikasi dan kuantifikasi, dan mitigasi kontaminasi silang.
Pengambilan sampel mikroplastik akan meningkatkan keterwakilan dan reproduktifitas melalui penentuan volume sampel massal, ukuran pori filter, pemisahan kepadatan dan solusi destruksi, tetapi juga melalui penggunaan metode baru, seperti peningkatan identifikasi visual dengan pewarnaan pewarna, dan generalisasi penggunaan karakterisasi kimia.
Dalam buku ini, kami sajikan metode analisis untuk menganalisis MP di berbagai lingkungan termasuk air, tanah dan sedimen, biota dan atmosfer. Sebagian besar penelitian menggunakan protokol serupa termasuk pengambilan sampel, penyaringan, pengapungan, penyaringan, pemurnian, identifikasi, dan klasifikasi.
Meskipun banyak publikasi tentang MP, metode analitik belum distandarisasi. Akibat dari kurangnya standarisasi tersebut adalah temuan studi yang berbeda tidak dapat dibandingkan. Masalah utama dalam penetapan metode standar adalah sebagai berikut: (1) Protokol pengambilan sampel tentang kontribusi lokasi, jumlah sampel, volume, dan frekuensi pengambilan sampel belum ditetapkan
secara jelas untuk matriks lingkungan yang berbeda; (2) Penyimpanan dan pengangkutan sampel untuk analisis MP perlu distandarisasi. Sebagai contoh, beberapa pecahan MP mungkin menempel di dinding kontainer, mengakibatkan hilangnya MP selama prosedur; (3) Studi yang berbeda menangani rentang ukuran MP yang berbeda, dan dengan demikian jumlah MP yang dihasilkan tidak dapat dibandingkan; (4) Bahan organik dan kotoran lainnya tidak dapat dihilangkan secara efektif dalam pretreatment sampel. Di sisi lain, banyak metode perlakuan ulang sampel dapat mempengaruhi jenis polimer tertentu. Protokol destruksi standar yang menggunakan reagen ramah lingkungan perlu dibuat untuk sampel tanah, sedimen, dan biota; (5) Masih menjadi tantangan untuk mengekstrak dan mengidentifikasi MP yang kecil; (6) Protokol analitik saat ini sebagian besar didasarkan pada penanganan manual, seperti mencerna dan mengekstraksi sampel satu per satu dan menghitung serta mengklasifikasikan MP secara individual yang memakan waktu dan mahal. Teknologi pemisahan otomatis mungkin membantu membuat analisis MP lebih efektif. (7) Teknik analisis untuk analisis MP mungkin memberikan hasil yang berbeda. Identifikasi optik dapat menyebabkan hasil yang tidak akurat karena salah tafsir dan batasan pada MP yang lebih besar.
Mikroskopi FTIR dan Raman berbeda dalam kisaran ukuran yang mereka analisis. Metode pencitraan ini akan memberikan hasil sebagai jumlah partikel (jumlah partikel kg-1), ukuran dan bentuk, dan komposisi polimer khusus partikel, yang tidak dapat dibandingkan dengan metode spektroskopi massa yang melaporkan MP massal dan konsentrasi khusus polimer (mis., Mg kg-1).
Selanjutnya, dalam buku ini juga dilakukan review penetapan metodologi standar untuk pengambilan sampel dan penggalian MP dari berbagai jenis matriks
lingkungan, mengembangkan teknik analisis yang efisien, seperti mendasarkan pada analisis sepenuhnya atau semi-otomatis; dan mempromosikan teknologi identifikasi dan kuantifikasi yang akurat untuk MP. Kriteria kontrol kualitas yang ketat harus ditetapkan, dan bahan referensi bersertifikat diperlukan untuk memungkinkan hasil yang sebanding dengan kualitas tinggi. Selain itu, terdapat peningkatan permintaan untuk mengembangkan metode yang andal dan efisien untuk mendeteksi partikel plastik pada ukuran yang lebih kecil hingga skala nano.
Berdasarkan uraian diatas dan masih langkanya buku mengenai seluk beluk mikroplastik yang berbahasa Indonesia, Kami mencoba menyusun buku dengan judul
´Metoda analisis mikroplastik dalam sampel lingkunganµ yang bersumber dari penelusuran beberapa referensi.
Kami tim penyusun bersyukur kepada Allah SWT karena berkat rahmat dan hidayah Nya, penyusunan buku ini dapat diselesaikan dengan lancar. Kepada para teman, mahasiswa dan praktisi yang telah memberikan bahan masukan dan koreksinya diucapkan terima kasih.
Harapan kami, buku ini dapat dijadikan referensi, memberikan manfaat serta mengispirasi para pembaca untuk mengembangkan metode analisis mikroplastik dalam sampel lingkungan. Kepada para pembaca, praktisi dan mahasiswa diharapkan kritik dan saran yang konstruktif untuk kesempurnaan buku ini.
Padang : Agustus 2021 Tim Penyusun
SINGKATAN
polypropylene PP
Laser diffraction LD
difraksi laser DL
Polyethylene terephthalate PET dynamic light scattering DLS hamburan cahaya dinamis HCD poly methyl methacrylate PMMA Nanoparticle tracking
analysis
NTA analisis pelacakan nanopartikel
APN
polystyrene PS
Attenuated Total
Reflectance-Fourier
transform infrared spectroscopy
ATR-FTIR
polyamide PA
field-emission scanning electron microscopy with energy dispersive X- rayspectroscopy
FESEM-EDX
Polyvinyl chloride PVC Fourier transform infrared spectroscopy
FTIR
Polyurethane PU
inductively coupled plasma mass spectrometry
ICP-MS Low density polyethylene LDPE pyrolysis-gas
chromatography- massspectrometry
Py-GC-MS
High density polyethylene HDPE
scanning electron microscopy
SEM Poly(methyl methacrylate) PMMA energy dispersive X-ray
spectroscopy
EDS
Micro plastic MP
thermo-extraction and desorption coupled with GC-MS.
TED-GC-MS
Nano plastic NP
National Oceanic and Atmospheric Administration
NOAA
Nile red NR
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR- I
SINGKATAN IV
DAFTAR ISI VI
DAFTAR TABEL IX
DAFTAR GAMBAR X
BAB I
PENDAHULUAN 1
A. Latar Belakang 1
B.Permasalahan Sampling Dan Kuantifikasi 6
BAB 2
PEMILIHAN LOKASI SAMPLING 11
BAB 3
METODE PENGAMBILAN SAMPEL 15
A. Pengambilan Sampel 19
1. Sampel air 19
2. Sampel Tanah Dan Sedimen 26
3. Sampel Biota 30
4. Sampel Atmosfer 32
B.Teknik Pemisahan 33
1. Flotasi 33
2. Filtrasi 36
3. Pencernaan Matriks Sampel Organik 39
BAB 4
PERSIAPAN SAMPEL 40
A. Mitigasi kontaminasi silang 40
B.Pengolahan Sampel Sedimen 41
C. Pengolahan Sampel Biota 44
D. Sampel Pencernaan 45
1. Pencernaan Asam 55
2. Pencernaan Alkali 56
3. Pengoksidasi Pencernaan 57
4. Pencernaan Enzimatik 58
5. Metode pencernaan yang jarang digunakan 59
E. Pemisahan Kepadatan 60
F. Pengayakan Untuk Pemisahan Ukuran 65 G. Tantangan Dalam Persiapan Sampel 68 1. Pemurnian Menggunakan Pretreatment Kimiawi 68
2. Pemisahan Kepadatan 69
3. Discharge Dan Pemulihan 69
4. Pengayakan Untuk Pemisahan Ukuran 69
BAB 5
ANALISIS KUANTITATIF: DISTRIBUSI UKURAN PARTIKEL 71
A. Difraksi Laser (DL) 72
B. Hamburan Cahaya Dinamis (HCD) 73
C. Analisis Pelacakan Nanopartikel (APN) 73 D. Tantangan Dalam Analisis Ukuran Partikel 76
BAB 6
IDENTIFIKASI DAN KUANTIFIKASI MIKRO DAN
NANOPLASTIK 79
A. Penyortiran Visual 85
B. Mikroskop Elektron 91
C. Perbandingan Antara Spektroskopi Dan Metode Lainnya -97 D. Pencitraan Kimiawi Untuk Analisis MP -98
1. Dasar-Dasar -98
2. Dari Spektroskopi Hingga Pencitraan -99 E.Spektroskopi Inframerah Dan Raman -101
1. Perbandingan FTIR dan Raman -110
3. Tantangan dalam deteksi MP melalui FTIR dan Raman -119 4. Metode Pencitraan Kimia Otomatis Untuk Analisis MP -122
F. Spektrometri Massa Kromatografi Gas Pirolisis (Py-GC-MS) 129
G. Spektrometri massa MALDI-TOF 133
BAB 7
METODE ANALISIS TERMAL 136
A. Spektroskopi Massa Kromatografi Gas Pirolisis (Py-GC-MS) 137 B. Metode Berbasis Thermogravimetry (TGA) - TGA, TGA-MS,
TGA-DSC 139
C. Thermal Ekstraksi Gas Desorpsi -Kromatografi-Spektroskopi
Massa (TED-GCMS) 140
BAB 8
PERSPEKTIF MASA DEPAN 142
A. Persiapan Sampel 142
B. Meminimalkan Kesalahan Identifikasi 142 C. Peluang Mendeteksi MP di Bawah 1 µm 145
D. Pengembangan Metode Analitik 147
E. Protokol Analisis 149
BAB 9
JAMINAN KUALITAS DAN KONTROL KUALITAS 152
BAB 10
PENUTUP 157
REFERENSI 162
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Daftar Jenis Plastik Yang Umum (Singkatan) Dan
Penggunaannya ... 2
Tabel 3.1 Metode Pengumpulan Sampel Di Air Dan Sedimen ... 15
Tabel 3.2 Kandidat MP-Ekstraksi Dan Karakteristiknya ... 35
Tabel 3.3 Karakteristik Membran Filter Dalam Analisis MP ... 38
Tabel 4.1 Perbandingan Metode Untuk Preparasi Sampel ... 46
Tabel 4.2 Metode Pencernaan Untuk Menghilangkan Bahan Organik Untuk Meningkatkan Identifikasi Mikroplastik, Efisiensi Dan Pengaruhnya Terhadap Polimer Sintetis ... 50
Tabel 4.3 Jenis Polimer Yang Paling Umum Dengan Kepadatannya Dan Kebutuhan Plastiknya Eropa 2017 ... 61
Tabel 4.4 Rangkuman Solusi Kerapatan/Density Yang Paling Umum ... 62
Tabel 4.5 Perbandingan Massa Jenis Plastik Dengan Larutan Jenuh Garam ... 64
Tabel 4.6 Ringkasan Persiapan Sampel ... 66
Tabel 5.1 Perbandingan metode analisis partikel ... 74
Tabel 6.1 Parameter yang digunakan dalam pengambilan sampel mikroplastik dalam berbagai matriks lingkungan dan teknik analisis yang sesuai untuk karakterisasinya ... 79
Tabel 6.2 Perbandingan mikroskop optik dan spektroskopi getaran (FTIR dan Raman) ... 117
Tabel 8 1 Perbandingan spektroskopi getaran dan metodologi termoanalitik untuk MP karakterisasi ... 144
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Strategi Untuk Analisis Mikroplastik Dari
Pengambilan Sampel Hingga Hasil Pelaporan ... 10 Gambar 1.2 Lokasi Pengambilan Sampel Yang Berbeda ... 13 Gambar 3.1 Jenis Peralatan Untuk Pengambilan Sampel
Mikroplastik Di Permukaan Air Laut ... 18 Gambar 3.2 Metode Analisis Untuk Menganalisis
Mikroplastik Di Berbagai Media Lingkungan ... 19 Gambar 4.1 Skema Pemisah Elektrostatis ... 43 Gambar 5.1 Metode Untuk Distribusi Ukuran Partikel Yang
Diklasifikasikan Berdasarkan Kisaran Ukuran Partikel ... 72 Gambar 6 1 (a) Mikroplastik khas yang ditemukan di air
permukaan dan (b) sampel sedimen;
(c) Morfologi mikroplastik ... 86 Gambar 6.2 (a) Partikel serat representatif yang dikonfirmasi
sebagai kapas dengan spektrum FTIR yang sesuai; dan, (b) Serat biru representatif
dikonfirmasikan sebagai poliakrilat dengan FTIR yang sesuai spektrum ... 88 Gambar 6.3 Partikel mikroplastik diidentifikasi dengan
mikroskop visual (batang utuh) dibandingkan dengan spektroskopi Raman (pecahan menetas) ... 91 Gambar 6 4 Gambar SEM dan analisis EDX ... 94 Gambar 6.5 Identifikasi mikroplastik dengan SEM-EDS ... 96 Gambar 6.6 Image SEM dari (A) pellet virgin (high-density PE),
karena tidak ada retakan yang terlihat pada virgin pellet; dan, (B-F) image SEM dari 5 mikroplastik dalam PE yang sebelumnya dicuci dengan larutan natrium hidroksida (1 M) ... 103 Gambar 6.7 Spektrum polimer teridentifikasi dan derajat
kecocokan dengan spektrum standar ... 104 Gambar 6.8 Spektrum Raman dari sebuah partikel yang
diidentifikasi sebagai polietilen aftalosianin dan spektrum bahan referensi ... 106 Gambar 6.9 Gambar ... 109
Gambar 6.10 Mozaik partikel dari FTIR dan montase dari
instrumen Raman ... 126 Gambar 6.11 Pyrogram of PE (hitam) ditemukan di
lingkungan mikroplastik yang dilapisi oleh
pyrogram dari standar PE (pink) ... 130 Gambar 6.12 Atas: Tumpang tindih/overlap kromatogram
ion dari m/z ¼ 55 PE dan sampel lingkungan;
Bawah: tampilan rinci dialkena PE
dibandingkan dengan sampel lingkungan ... 132 Gambar 6.13 Keluaran TGA-DSC dan TED-GC-MS ... 134 Gambar 6.14 Prinsip Pencitraan MALDI ... 135 Gambar 8.1 Protokol skema analisis kualitatif / kuantitatif
dalam identifikasi MP ... 150
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Plastik berasal dari bahasa Yunani "plastikos", yang berarti dapat dicetak dibuat dari polimer organik sintetik dengan massa molekul tinggi, yang biasanya dihasilkan dengan polimerisasi monomer yang berasal dari minyak, gas, atau batu bara. Meskipun bahan plastik pertama (Seluloid dan Bakelite) ditemukan lebih dari seratus tahun yang lalu, produksi massal baru dimulai pada paruh kedua abad ke-20, menghasilkan sejumlah besar bahan yang ringan, serbaguna, tahan lama, dapat dibentuk dan korosi serta nyala api. Bahan-bahan ini merupakan faktor kunci untuk inovasi dan pengembangan di berbagai bidang, seperti perawatan kesehatan, pembangkit energi, dirgantara, otomotif, konstruksi, elektronik, pengemasan, tekstil - dan banyak lagi lainnya.
Ada berbagai macam polimer yang terdeteksi di lingkungan, dengan jenis utamanya adalah polietilen (PE), polipropilen (PP) dan polistiren (PS) (Tabel 1.1 untuk daftar plastik yang umum dan penggunaannya). Sampah mikroplastik secara luas diklasifikasikan sebagai: (1) Mikroplastik primer yang mencakup butiran pelet produksi dan microbeads (partikel abrasif yang dimasukkan ke dalam produk perawatan pribadi) atau (2) Mikroplastik sekunder yang dibentuk oleh penguraian mekanis dan kimiawi dari sampah plastik yang lebih besar dan serat yang dilepaskan dari tekstil sintetis (disebut mikrofiber) (Browne et al., 2011). Sampah plastik lingkungan telah dikategorikan secara luas dalam literatur dan baru pada tahun 2009 ´mikroplastikµ didefinisikan sebagai partikel plastik yang lebih kecil dari 5 mm oleh National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) International.
Sementara produksi plastik di Eropa tetap stabil selama 10 tahun terakhir (sekitar 60 juta metrik ton pada tahun 2014), telah tumbuh secara global, mencapai 311 MT pada tahun 2014 (termasuk termoplastik, termoset, perekat, pelapis dan sealant; PET, PA, serat PP dan poliakril dikecualikan). Sayangnya, hanya 69,2% plastik yang dapat dipulihkan melalui proses daur ulang (29,7%) dan pemulihan energi (39,5%) (2014) (Anonymous, 2017).
Sisa sampah plastik diangkut ke tempat pembuangan akhir (TPA), sebagian terbawa angin. Bersama dengan plastik yang dibuang sembarangan (misalnya kemasan dan bahan konstruksi), sampah plastik memasuki lingkungan dari tahun ke tahun, dan plastik terdegradasi secara perlahan (Barnes et al., 2009), penumpukannya di ekosistem laut (Ivar do Sul et al., 2014), air tawar (Eerkes- Medrano et al., 2015), dan daratan (Huerta Lwanga et al., 2016) semakin menjadi perhatian publik dan saintis.
Tabel 1.1 Daftar Jenis Plastik Yang Umum (Singkatan) Dan Penggunaannya
Jenis plastik Penerapan resin Densitas (g cm-1) Polietilen
tereftalat (PET/PETE)
Botol minuman sekali pakai, tekstil (serat sintetis), selotip, kemasan maka- nan Mylar, dan insulasi termal
1,37²1,38
Polietilen dengan kepadatan tinggi (HDPE)
Kantong plastik, kayu plastik, tangki bahan bakar, tutup botol, peti susu
0,93²0,97
Polivinil klorida (PVC)
Pipa ledeng, kusen pintu dan jendela, selang taman, isolasi kabel
1,10²1,47
listrik, produk yang tidak dapat digunakan
Polietilen dengan kepadatan rendah (LDPE)
Kantong plastik dan cincin enam kemasan tipis, tutup snap-on yang fleksibel
0,91²0,92
Polipropilen (diperluas atau tidak diperluas) (PP)
Tutup botol, tali, karpet 0,89²0,92
Polistiren (diperluas atau tidak diperluas) (PS)
Peralatan makan sekali pakai, peralatan makan, dan kemasan makanan untuk dibawa pulang, insulasi bangunan, tempat berpendingin (mis., Kotak ikan)
0,28²1,04
Resin lainnya, seperti
polikarbonat, nilon, dan akrilik
Digunakan untuk tujuan teknik karena sifat termal, listrik dan kimianya. misalnya, isolasi kabel listrik
1.15²1.22
Sumber : Browne et al., 2011
Bisakah anda membayangkan dunia tanpa plastik?
Saat ini, produk plastik ditemukan di hampir semua bidang kehidupan modern seperti pakaian, kosmetik dan perawatan kesehatan, transportasi, komunikasi, dan kemasan makanan. Polimer sintetis menjadi bahan yang semakin penting di abad yang lalu karena sifatnya yang luar biasa. Plastik dengan sifat yang sesuai untuk berbagai aplikasi dapat dirancang terutama melalui modifikasi rantai polimer atau formulasi aditif. Efisiensi produksi yang lebih tinggi, ketahanan dan keamanan bahan yang lebih baik, dan biaya bahan baku yang lebih rendah menyebabkan peningkatan produksi polimer yang lebih serbaguna.
Masalah lingkungan utama diakibatkan oleh kurangnya pilihan penggunaan kembali dan daur ulang di banyak negara. Mayoritas polimer sintetis dapat bertahan selama berabad-abad di lingkungan sebelumnya (Eubeler et al., 2010). Debris/puing-puing plastik besar tidak menjadi perhatian utama, karena interaksi dengan lingkungan terbatas pada keterikatan dan penyumbatan gastrointestinal (Pirc et al., 2016). Sampah plastik dalam kisaran sentimeter hingga milimeter, dikelompokkan sebagai mesoplastik, dihasilkan dari embrittlement, kemudian pelapukan makroplastik (> 5 mm). Fragmen mesoplastik selanjutnya menjadi mikroplastik sekunder (MP) (1-5 mm). Berbeda dengan MP sekunder, MP primer diproduksi sebagai partikel kecil seperti manik-manik, pelet, atau serat dan dilepaskan langsung ke lingkungan melalui tumpahan, kecelakaan, atau penggunaan sehari- hari. Bahkan jika diskusi mengenai definisi MP yang tepat sedang berlangsung, ukuran atas MP dengan diameter terpanjang 5 mm masih wajar karena banyak organisme dapat mencerna partikel hingga ukuran partikel ini dengan mudah. Selain MP, partikel polimer berukuran nano (nanoplastik, NP) juga terbentuk, dan ini berpotensi lebih berbahaya dibandingkan dengan MP. NP cukup kecil untuk menembus membran dan dengan demikian mampu memasuki sel (Scherer et al., 2018).
Partikel MP dilaporkan hadir dalam sistem lingkungan yang berbeda termasuk ekosistem akuatik (laut dan limnic) serta di jaring makanan (Imhof et al., 2016;
Rummel et al., 2016; Klein et al., 2015). Dengan menggunakan metode pengambilan sampel, persiapan sampel, dan deteksi yang berbeda, jenis polimer yang paling sering terdeteksi adalah PE, PP, dan PS. Frekuensi temuan berkorelasi baik dengan volume produksi polimer yang terdeteksi. PE (30%), PP (19%), PVC (10%), dan PS (7%) menyumbang hampir dua pertiga dari produksi
polimer Eropa pada tahun 2016. Kelimpahan PP dan PE yang tinggi tidak mengherankan karena kedua bahan tersebut mengapung dan aplikasi utamanya adalah sebagai bahan pengemas. Hal ini menunjukkan bahwa sebagian besar MP dimasukkan ke lingkungan karena pengelolaan limbah konsumen yang tidak tepat. Selain itu, serat dari tekstil dan keausan ban diidentifikasi sebagai sumber tambahan partikel MP (Pirc et al., 2016).
Banyak penelitian menunjukkan bahwa MP mungkin terakumulasi di jaring makanan karena partikel MP ditemukan di jaringan makhluk laut (Taylor et al., 2016;
Rummel et al., 2016). Terlepas dari temuan ini, penelitian MP masih kekurangan protokol standar. Dengan demikian, keandalan dan komparabilitas data merupakan masalah kritis. Karena MP adalah bidang penelitian yang baru muncul, masih belum ada kumpulan data pemantauan jangka panjang untuk mengevaluasi aliran massa partikel MP dan sumbernya dipublikasikan atau tersedia. MP diidentifikasi sebagai stresor di jaringan (Ferreira et al., 2016) dengan paparan konsentrasi tinggi MP untuk organisme air (Scherer et al., 2018). Kurangnya data pembanding yang andal, terutama yang berasal dari kondisi lingkungan yang relevan, menjadi alasan mengapa penilaian risiko MP masih berlangsung.
Dampak MP terhadap kesehatan masyarakat dan ekosistem perairan belum sepenuhnya dipahami, namun semakin banyak laporan tentang dampak negatif MP bagi biota laut dan air tawar. Ukuran MP yang kecil memungkinkan organisme akuatik menelannya dari tingkat trofik yang berbeda dan dengan strategi pemberian makan yang berbeda (Cole et al., 2013; Imhof et al., 2013).
Akibatnya, mikroplastik dapat memasuki rantai makanan dan menumpuk di tingkat trofik yang lebih tinggi. Secara khusus, dampak negatif dari sampah plastik pada biota dapat dikaitkan dengan potensi kerusakan mekanis MP
dalam sifat gastro-intestinal dari organisme yang menelan, dan pencucian monomer dan aditif, karena beberapa di antaranya telah terbukti toksik, karsinogenik, atau gangguan endokrin (Lithner et al., 2011). Selanjutnya, MP dapat memperkaya polutan organik yang persisten (POP, misalnya polychlorinated biphenyls (PCB), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH)), atau logam beracun dari lingkungan akuatik (Hidalgo-Ruz et al., 2012; Teuten et al., 2009). Selain itu, telah ditunjukkan bahwa partikel MP dapat bertindak sebagai vektor pengiriman atau pembawa spesies asing (untuk ekosistem) dan mikroorganisme yang berpotensi patogen (Zettler et al., 2013).
B. Permasalahan Sampling Dan Kuantifikasi
Terlepas dari dampak negatif terhadap lingkungan dan kesehatan manusia, batasannya adalah kurangnya protokol standar untuk pengambilan sampel, ekstraksi, dan pemurnian, analisis kualitatif dan kuantitatif (Prata et al., 2019; da Costa et al., 2019; Martin & Gunnar, 2015;
Nuelle et al., 2014; Claessens et al., 2013; Hidalgo-Ruz et al., 2012; Imhof et al., 2012). Meskipun, metode yang berbeda telah dikembangkan dan digunakan oleh peneliti yang berbeda karena kehadiran MP dalam matriks lingkungan yang lebih kompleks (Kedzierski et al., 2016;
Wagner et al., 2016; Claessens et al., 2013; Imhof et al., 2012). Sebuah review oleh Klein et al. (2018) meringkas kemungkinan prosedur yang disediakan oleh peneliti yang berbeda untuk menganalisis mikroplastik dalam matriks lingkungan. Tinjauan tersebut menjelaskan keseluruhan proses studi dari pengumpulan sampel hingga pelaporan hasil (Gambar 1.1). Salah satu aspek kunci dari beberapa metode analisis adalah ekstraksi mikroplastik dari pelarutan biomassa menggunakan satu atau lebih bahan kimia yang cukup agresif seperti kalium hidroksida (KOH), hidrogen peroksida (H2O2), asam perklorat (HClO4) dan
asam nitrat (HNO3) yang mana dapat merusak partikel plastik dan dengan demikian tidak secara akurat mengidentifikasi dan mengukur keberadaannya dalam sampel. Bahan kimia agresif ini paling cocok untuk mengekstraksi logam berat dari sampel tanah (Enyoh et al., 2017; Verla et al., 2015), air (Enyoh et al., 2018; Verla et al., 2018) dan sedimen (Jing, 2014).
Kuantifikasi mikroplastik hanya didasarkan pada pembedaan atau pemisahan partikel-partikel dari materi lain baik anorganik (misalnya sedimen) atau organik (misalnya bahan tumbuhan). Metode berbasis kepadatan telah diterapkan oleh banyak peneliti untuk memisahkan kompartemen sampel yang lebih ringan dari sedimen di lingkungan laut (Kedzierski et al., 2016, Thompson et al., 2004; Claessens et al., 2013; Imhof et al., 2012).
Berkaitan dengan penggunaan metode berbasis kepadatan, Song et al. (2015) menjelaskan bahwa gangguan dari partikel organik lainnya menimbulkan masalah besar ketika mengidentifikasi mikroplastik sebagai polimer sintetis. Metode lain melibatkan penggunaan pencernaan enzimatik dan pewarna lipofilik Nile Red (9-dietylamino- 5H-EHQ]R >ǂ@ SKHQRxazine-5-one) pewarnaan diferensial kuantitatif untuk mikroplastik kecil (1 - ǍP GDODP sampel (Erni-Cassola et al., 2017; Maes et al., 2017;
Wagner et al., 2016; Desforges et al., 2013).
Di sini, kami meninjau teknik analisis umum yang mengidentifikasi jenis plastik, yang juga dapat digunakan dalam deteksi mikroplastik di lingkungan. Teknik-teknik ini biasanya digunakan dalam studi analitik dan lingkungan yang sensitif dan akurat untuk mengidentifikasi dan mendeteksi mikroplastik di lingkungan. Secara khusus, kendala teknis ada pada kuantifikasi terutama pada analisis NP (nano plastik) yang berukuran lebih kecil dari 1 µm (Koelmans et al., 2015; da Costa et al., 2016). Studi tentang MP (mikro plastic) dibagi
menjadi pengambilan sampel, ekstraksi dari matriks lingkungan, dan analisis kualitatif / kuantitatifnya.
Tantangan pertama adalah kesulitan dalam persiapan sampel. Preparasi sampel merupakan langkah penting untuk memperoleh hasil yang akurat pada analisis kualitatif / kuantitatif MP dengan spektroskopi vibrasi.
Menyortir MP dalam berbagai matriks lingkungan merupakan tantangan teknis termasuk meminimalkan kesalahan deteksi partikel non-plastik. Kedua, identifikasi MP memiliki batasan terkait dengan ukuran partikel yang dapat dideteksi dalam analisis kualitatif / kuantitatif.
Sampai saat ini, alat yang paling handal untuk mengidentifikasi hidrokarbon polimerik yang disintesis adalah spektroskopi getaran misalnya, Fourier transform infrared (FTIR) dan Raman. Teknik tersebut merupakan pendekatan ukuran khusus untuk kualifikasi MP karena inframerah (IR) dan sumber laser berinteraksi dengan partikel dan karakteristik fisiknya - ukuran, bentuk, kekasaran permukaan, dan warna adalah penting (Shim et al., 2017). Ukuran partikel sampel minimum yang diperlukan menentukan metode yang sesuai (misalnya spektroskopi FTIR dan Raman) untuk mendeteksi MP, dimana MP terdapat di mana-mana, dengan ukuran bervariasi mulai dari beberapa mikron hingga ratusan nanometer. Selanjutnya, sifat kimiawi permukaan MP diubah oleh proses pelapukan setelah terpapar ke lingkungan alam. Spektroskopi getaran merupakan salah satu alat untuk mengidentifikasi fingerprints karakteristik sampel MP, meskipun beberapa sampel tidak dapat terestimasi /underestimation jenis dan jumlah MP dalam matriks (Karami et al., 2017a; Cai et al., 2017; Lambert &
Wagner 2016a). Oleh karena itu, akurasi, reliabilitas, dan protokol sistematis harus ditetapkan dalam teknik ini untuk menyelidiki jenis partikel, jumlah, dan ukuran MP secara akurat dan andal.
Untuk meminimalkan kesalahan identifikasi MP, penghitungan dan kualifikasi MP dari berbagai kondisi pelapukan memerlukan langkah-langkah metodologi yang berbeda berdasarkan distribusi ukurannya yang luas.
Dasar-dasar IR dan Raman untuk identifikasi MP harus diperiksa terlebih dahulu. Dengan membandingkan teknik-teknik ini, MP kompleks dengan komposisi dan ukuran kimia yang berbeda dapat diidentifikasi secara efisien. Penting untuk menyelidiki batas spektroskopi getaran pada identifikasi MP untuk membuat protokol analisis yang sistematis. Pendekatan tambahan lain untuk analisis kualitatif dan kuantitatif harus dipertimbangkan, yaitu spektrometri massa kromatografi gas, berdasarkan metode analisis termo (Becker et al., 2020). Metodologi ini dapat melengkapi spektroskopi getaran dengan memberikan keseimbangan massa dan identifikasi MP dalam matriks lingkungan (Renner et al., 2018).
Sejumlah studi tentang MP berfokus pada risiko yang ditimbulkan oleh NP (Jacob et al., 2020; Zhou et al., 2020) dan kemungkinan biodegradasi (Chen et al., 2020;
Cunha et al., 2020; Shabbir et al.,2020; Sanchez, 2019).
Untuk meningkatan akurasi dan reliabilitas hasil, perlu membangun protokol sistematis untuk analisis kualitatif / kuantitatif. Namun, studi saat ini jumlah MP di lingkungan tidak dapat diprediksi /unpredictable (Lindeque et al., 2020). MP lebih terdeteksi menggunakan filter mesh 500 µm dibandingkan dengan yang menggunakan filter mesh 1 µm. Dengan mengekstrapolasi konsentrasi MP menggunakan hukum pangkat, konsentrasi MP hingga ukuran 1 µm meningkat 100 kali lipat dibandingkan dengan yang berukuran 500 µm.
Tantangan spektroskopi getaran dalam mendeteksi partikel berukuran kecil harus diperiksa, khususnya untuk mengembangkan metode pendeteksian untuk NP (nano plastic) yang lebih kecil dari 1 µm yang dapat
menimbulkan efek eko-toksikologi pada organisme hidup ketika diserap ke dalam organ internal (Avio et al., 2015a).
Untuk meningkatkan hasil analisis, analisis partikel dan metode analisis termo harus dipertimbangkan sebagai metodologi pelengkap (Kappler et al.,2018).
Gambar 1.1 Strategi Untuk Analisis Mikroplastik Dari Pengambilan Sampel Hingga Hasil Pelaporan
(Klein et al., 2018).
BAB 2 PEMILIHAN LOKASI SAMPLING
Dasar studi mikroplastik yang representatif adalah pemilihan tempat pengambilan sampel yang tepat. Hanya sebagian dari partikel yang mengapung di permukaan air, pengangkutan dan pengendapan di lingkungan akuatik bergantung pada karakteristik partikel. Dibandingkan dengan mobilitas sedimen, perilaku transportasi mikroplastik berbeda seperti bentuk partikel, kepadatan dan efek seperti biofouling (Khatmullina & Isachenko, 2017; Chubarenko et al., 2016; Kowalski et al., 2016) menunjukkan bahwa dalam percobaan laboratorium kecepatan pengendapan mikroplastik terutama bergantung pada bentuknya. Pengangkutan mikroplastik dengan kepadatan yang lebih tinggi dan ukuran butir yang serupa sebanding dengan sedimen dengan mekanisme pertukaran di kolom air, interaksi dengan dasar perairan dan karakteristik turbulensi arus (Ballent et al., 2012; Browne et al., 2010).
Oleh karena itu, kondisi lokal serta musim pengambilan sampel sangat mempengaruhi pengambilan sampel partikel mikroplastik. Berikut ini, kompartemen (sedimen, air dan biota) dan situs dibedakan. Bergantung pada pertanyaan penelitian, air, sedimen dan / atau biota dapat dijadikan sampel sebagai sampel massal atau volume yang dikurangi (Eerkes-Medrano et al., 2015;
Hidalgo-Ruz et al., 2012).
Kompartemen air dibagi menjadi permukaan air dan kolom air. Sedimen dapat diambil dari dasar, pantai atau dari dataran aluvial sungai tergantung pada daerah akumulasi atau remobilisasi. Kedalaman pengambilan sampel harus dipertimbangkan, selain itu sampel dapat terganggu oleh bioturbasi. Sampel biota bergantung pada
tahap perkembangan atau strategi pemberian makan, misalnya jika mikroplastik tertelan. Selain itu, spesies kunci harus dipilih.
Situs dibagi menjadi laut (termasuk pantai; zona intertidal dan subtidal), sungai (dengan dataran aluvial) dan danau. Di lingkungan laut, sampel dapat diambil dari air atau pantai. Terutama pada tanda air yang lebih tinggi di pantai, lebih banyak mikroplastik mungkin terakumulasi (Claessens et al., 2011; Browne et al., 2010).
Untuk pantai, disarankan untuk mengambil sampel tegak lurus ke pantai dan garis pasang tinggi serta dalam jarak yang berbeda ke laut (dalam beberapa kuadrat dengan ukuran berbeda (Klein et al., 2018; Mai et al., 2018). Selain itu, bingkai yang mengelilingi area sampel harus dipasang (Loder & Gerdts, 2015). Sungai adalah sistem yang kompleks karena pengendapan mikropartikel bergantung pada morfologi air permukaan, yaitu lebar, kedalaman, bentuk transek, gradien dasar, sinuositas, jalinan, derajat anastomosis dan vegetasi di tepi sungai (Gonzalez et al., 2016). Selain itu, jika sungai tidak mengalir dalam kondisi alami, pengendapan plastik di bagian yang diatur (misalnya bendungan, bendungan, dan groin) harus diperhitungkan. Sampel dapat diambil dari permukaan air dan kolom, di atas permukaan tanah, di saluran sungai, dekat pantai, dari cut bank atau point bar serta dari mulut. Untuk investigasi mikroplastik di sungai, dipilih, misal titik pengambilan sampel yang berbeda dalam tiga kedalaman yang berbeda: dekat dengan dasar, di tengah kolom air dan dekat dengan permukaan air. Pengendapan di dataran aluvial sungai juga sangat menarik (Hohenblum et al., 2015). Jika ada lingkungan pasang surut, sampel harus diambil dari arus pasang surut (Gonzalez et al., 2016). Mikroplastik dapat mengendap bersamaan dengan banjir dan genangan di dataran banjir. Danau berbeda dengan sungai karena lingkungannya relatif stagnan.
Sampel berasal dari kolom air dan permukaan air serta dari tanah atau pesisir (Gambar 2.1).
Gambar 1.2 Lokasi Pengambilan Sampel Yang Berbeda Terwakili Dalam Lingkungan Akuatik
(Stock et al., 2019)
Sampel air dapat diambil dengan jaring seperti pukat manta, kaskade filter, sentrifugal aliran kontinu, sedimen dengan corer, penggenggam, dan sekop atau dari penyelam, dan biota dengan jaring, pukat atau electrofishing (Stock et al., 2019).
Secara khusus, untuk lingkungan laut (permukaan laut, kolom air, sedimen, dan biota), metode pengambilan sampel dapat dikategorikan sesuai dengan klasifikasi yang diusulkan oleh (Hidalgo-Ruz et al., 2012) : (1) Pengambilan sampel selektif, di mana sampel (biasanya sedimen) dikumpulkan dengan ekstraksi langsung, karena dapat diidentifikasi dengan mata telanjang (diameter partikel 1-5 mm); (2) Pengambilan sampel massal, di mana volume sampel (air atau sedimen) dikumpulkan seluruhnya tanpa pengurangan sampel; dan, (3) Pengambilan sampel dengan pengurangan volume, yang mengurangi volume sampel
massal (air atau sedimen), hanya mempertahankan bagian yang diinginkan.
BAB 3 METODE PENGAMBILAN SAMPEL
Mikroplastik dapat ditemukan di seluruh kolom air, di berbagai jenis sedimen dan di berbagai jaringan dan sel dari berbagai organisme dari lingkungan akuatik (Anderson et al., 2016; Wright et al., 2013; von Moos et al., 2012; Andrady, 2011). Oleh karena itu, ada beberapa metodologi yang dapat digunakan untuk pengumpulan sampel lingkungan dan selanjutnya dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Metode Pengumpulan Sampel Di Air Dan Sedimen
Sampel Tipe Keuntungan Kerugian Air Jaring
Neuston dan Manta
Mudah digunakan;
sampel air dalam jumlah besar;
Banyak digunakan (bagus untuk membandingkan antar lokasi);
Menghasilkan mikroplastik dalam jumlah besar untuk pengujian lebih lanjut.
Peralatan mahal;
Membutuhkan perahu;
Membuang- buang waktu;
Potensi kontaminasi oleh kapal dan tali derek;
Batas bawah deteksi adalah 333 µm.
Jaring Plankton
Mudah digunakan;
Batas deteksi terendah 100 µm;
Cepat digunakan;
Mengambil sampel
Peralatan mahal;
Membutuhkan perahu;
Pengambilan
air dengan volume sedang.
sampel statis membutuhkan aliran air;
Mungkin tersumbat atau pecah;
Pengambilan sampel volume air lebih rendah
dibandingkan pukat manta.
Pengayakan Tidak
membutuhkan peralatan atau perahu khusus;
Mudah untuk mengumpulkan sampel.
Upaya dan memakan waktu; Sampel volume
sedang;
Transfer air secara manual dengan ember Pompa Mengambil sampel
air dalam jumlah besar, mudah.
Memungkinkan pilihan ukuran mesh.
Membutuhkan peralatan;
Membutuhkan energi untuk bekerja;
Potensi kontaminasi oleh peralatan;
Mungkin sulit dibawa antar lokasi
pengambilan sampel.
Filtrasi atau Pengayakan ex situ
Mudah untuk mengumpulkan sampel; Volume air
Pengambilan sampel volume rendah;
yang diketahui;
Memungkinkan pilihan ukuran mesh.
Transportasi sampel air ke lab; Potensi kontaminasi oleh peralatan;
Memakan waktu tergantung pada ukuran mata jaring.
Sedimen Pengumpulan sedimen pantai
Mudah
diimplementasikan;
Pengambilan sampel cepat;
Mengizinkan pengumpulan sampel atau ulangan dalam jumlah besar.
Variasi dengan luas dan kedalaman sampel.
Pengumpulan dasar laut (Grab
sampler, box corer, gravity core)
Mudah digunakan;
Memungkinkan pengulangan.
Peralatan mahal;
Membutuhkan perahu;
Variasi dengan luas dan kedalaman sampel;
Pengambilan sampel dapat mengganggu permukaan sedimen.
Sumber : Prata et al. (2019)
Gambar 3.1 menunjukkan berbagai jenis peralatan yang digunakan untuk pengambilan sampel mikroplastik di air laut. Ukuran jaring jaring sangat bervariasi, mulai dari 53 µm sampai 3 µm, sehingga mempengaruhi volume dan sifat mikroplastik yang diperoleh dari sampel (Crawford and Quinn, 2017).
Gambar 3.1 Jenis Peralatan Untuk Pengambilan Sampel Mikroplastik Di Permukaan Air Laut
a) neuston net; b) pukat manta; dan, c) katamaran, serta di permukaan air tengah: d) jaring bongo (Crawford & Quinn, 2017).
Metode analisis untuk matriks lingkungan yang berbeda adalah variabel, tetapi semuanya mencakup prosedur pengambilan sampel yang serupa, penyaringan, pengapungan, penyaringan, pencernaan bahan organik alami, dan akhirnya identifikasi dan kuantifikasi (Gambar 3.2).
Gambar 3.2 Metode Analisis Untuk Menganalisis Mikroplastik Di Berbagai Media Lingkungan
(Liu et al., 2020)
A. Pengambilan Sampel 1. Sampel air
Biasanya dalam kolom air tidak mengandung partikel sebanyak sedimen. Di permukaan air, jaring paling sering digunakan untuk pengambilan sampel. Keuntungan dari teknik ini adalah volume air yang besar dapat disaring dan partikel terkonsentrasi secara langsung selama pengambilan sampel (Hidalgo-Ruz et al., 2012). Dalam beberapa studi yang telah dipublikasikan, lebar jaring yang digunakan 50-3000 mm, yang umum adalah 300 µm (Klein et al., 2018; Eriksen et al., 2013) meskipun kelimpahan mikroplastik tak terduga karena hilangnya partikel yang lebih kecil. Dris et al. (2015a) membandingkan jaring dengan ukuran mata jaring 80 µm
dan 450 µm dalam penelitian di Sungai Seine. Secara umum, kelimpahan mikroplastik jauh lebih tinggi di jaring dengan ukuran mata jaring yang lebih kecil. Namun, sebagian besar saintis menggunakan ukuran mata jaring yang lebih besar karena jaring dengan ukuran mata jaring yang lebih kecil lebih mudah tersumbat. Untuk mengukur volume air yang disaring dan konsentrasi mikroplastik, pengukur aliran sering dipasang pada bukaan (Klein et al., 2018). Metode lain untuk menentukan volume air termasuk penggunaan profiler akustik doppler saat ini atau pemodelan hidrodinamik-numerik 3D (untuk beberapa pengukuran, misalnya dalam kedalaman yang berbeda di satu lokasi pengambilan sampel) (Hohenblum et al., 2015). Paling sering, pukat manta, plankton atau jaring neuston digunakan untuk pengambilan sampel permukaan air hingga kedalaman 0,5 m (Bansch- Baltruschat et al., 2017; Loder & Gerdts, 2015).
Katamaran Neuston digunakan di lingkungan laut saat gelombang yang lebih tinggi.
Volume sampel air biasanya bervariasi di antara berbagai survei; hanya sebagian dari sampel yang menarik dan perlu diawetkan untuk diproses lebih lanjut. Sampel air ini biasanya diperoleh dengan menyaring air dalam jumlah besar melalui jaring. Sampel permukaan laut sebagian besar dikumpulkan dengan pukat-hela (trawl) udang di sepanjang transek tertentu, seperti jaring Manta dan jaring Neuston (Zhang et al., 2017a; Lee et al., 2014;
Eriksen et al., 2013). Jaring Neuston dapat digunakan di laut dalam, sedangkan jaring Manta dapat digunakan di air laut yang tenang. Pendekatan yang paling umum adalah menggunakan jaring zooplankton untuk pengambilan sampel kolom air (Cole et al., 2011). Selain itu, perangkat lain, seperti drum sampler berputar untuk sampel massal 10 L dan perekam plankton kontinyu, juga
digunakan oleh para peneliti (Ng & Obbard, 2006;
Thompson et al., 2004).
Untuk menutupi lapisan mikro permukaan, Ng &
Obbard (2006) mengumpulkan sampel massal dengan rotate drum sampler. Silinder kaca yang berputar mengumpulkan 50-60 mm paling atas dari permukaan air dengan bantuan tegangan permukaan (Song et al., 2014;
Ng & Obbard, 2006). Song et al. (2014) mendeteksi di lapisan mikro permukaan laut lebih banyak partikel dibandingkan dengan pengambilan sampel dengan jaring dengan ukuran mata jaring yang lebih besar (50 dan 330 µm) dan sampel massal.
Untuk mengambil partikel hingga 5 µm, centrifuge aliran kontinyu dapat digunakan (Conn et al., 2016). Air dipompa ke dalam silinder berputar cepat di mana semua partikel yang lebih padat dari air ditahan. Aliran yang melaluinya masih mengandung lebih sedikit partikel yang mengalir ke toples sampel atau melalui jaring atau saringan tempat semua partikel lainnya dikumpulkan.
Keuntungan dari metode ini adalah air dalam jumlah besar dapat diproses tanpa menyumbat jaring dan ukuran mata jaring yang sangat kecil (setidaknya hingga 5 µm, bahkan mungkin lebih kecil) dapat digunakan karena aliran airnya sangat jernih. Kerugiannya adalah membutuhkan waktu yang lebih lama. Pengukuran yang dilakukan oleh Institut Hidrologi Federal Jerman dengan centrifuge aliran kontinu yang besar dan jaring dengan ukuran mata jaring 5 µm menunjukkan bahwa dibutuhkan setidaknya 1 jam untuk mengolah 1 m3 air.
Metode lain adalah pemanfaatan kaskade filter dengan filtrasi tekanan fraksionasi (Loder & Gerdts, 2015). Teknik ini digunakan dengan kaskade dari kartrid filter 100, 20 dan 5 µm yang mampu menampung beberapa m3 air yang memungkinkan fraksinasi langsung ke dalam kelas ukuran yang berbeda. Selain itu, kaskade filter dari enam
saringan dalam keranjang telah dikembangkan untuk mengumpulkan limpasan air jalan untuk mempelajari abrasi ban (Lassen et al., 2015; Sundt et al., 2014).
Di lingkungan laut, kapal penelitian sering digunakan untuk pengambilan sampel jarak jauh. Perekam plankton mensurvei plankton di lautan. Peningkatan jumlah mikroplastik telah terdeteksi dalam sampel ini sejak 1960- an (Edwards et al., 2016; Thompson et al., 2004). Setelah publikasi pertama tentang partikel plastik pada tahun 1970-an, sampel yang lebih tua diselidiki secara retrospektif. Selain itu, (Enders et al., 2016) menggunakan perangkat filter yang terhubung ke dua jaring (ukuran mata jaring 300 dan 10 mm) dengan asupan air laut terus menerus (1,3-3,9 m3 dari 3 m paling atas) di lingkungan laut.
Dalam literatur ilmiah, kedalaman sampel khusus tidak selalu disebutkan untuk sampel yang diambil di bawah permukaan air. Oleh karena itu, kedalaman pengambilan sampel dalam studi ini berbeda-beda bergantung pada fokus penelitian. Untuk kolom air, jaring plankton yang berbeda digunakan (Loder & Gerdts, 2015).
Untuk pengambilan sampel dasar sungai atau dasar laut, jaring apung (Bansch-Baltruschat et al., 2017) atau bentik (Cole et al., 2011) dapat dipasang ke tanah sementara jaring bongo digunakan untuk ketinggian permukaan air (Cole et al., 2011). Pompa sentrifugal Enders et al. (2016), pompa teflon (Zhao et al., 2014) atau pompa ulir eksentrik digunakan di kedalaman air tertentu untuk saringan bertingkat (Urgert, 2015) atau saringan baja 32 µm (Zhao et al., 2014). Untuk pengambilan sampel di kolom air pada kedalaman yang berbeda pada waktu yang sama, Hohenblum et al. (2015) menggunakan penangkap beban- tempat tidur yang di atasnya dipasang tali baja. Dua jaring dipasang di penangkap di tengah kolom air dan dua di atas untuk pengambilan sampel permukaan air sehingga
lima sampel dapat diambil pada posisi yang sama dalam profil vertikal.
Kedalaman pengambilan sampel kolom air tergantung pada tujuan penelitian dan berbeda dalam penelitian yang berbeda, misalnya, 50- ǍP ODSLVDQ PLNUR SHUPXNDDQ lapisan Neuston), 15 cm, dan 25 cm yang dicatat dalam penelitian sebelumnya (Doyle et al., 2011; Ng & Obbard, 2006). Sampel air terdalam yang diambil mencapai kedalaman 212 m di lautan (Doyle et al., 2011). Saat pengambilan sampel di dasar laut, jaring bentik harus dipasang di dasar laut, sedangkan jaring bongo digunakan untuk kolom air dengan kedalaman sedang (Cole et al., 2011). Beberapa peneliti menerapkan saringan logam untuk menyadap lapisan Neuston pada kedalaman 150² 400 m di bawah permukaan air (Song et al., 2014). Ini adalah kedalaman khas lapisan mikro (Cunliffe et al., 2013), yang memiliki keuntungan tegangan permukaan untuk mengambil sampel air lapisan mikro.
Anonymous (2013) merekomendasikan pengambilan sampel mikroplastik dari air laut bersama dengan program pemantauan lainnya, lebih baik dengan jaring berukuran 333 µm dan panjang 6 m, waktu pengambilan sampel harus 30 menit. Untuk sungai, Gonzalez et al. (2016) merekomendasikan untuk mengambil sampel dari waktu ke waktu, yaitu selama musim dan dalam kondisi lingkungan yang berbeda (misalnya selama banjir atau debit tinggi/rendah). Selama pengambilan sampel dengan jaring, sangat penting untuk membersihkan jaring setelah sampling, sehingga tidak ada residu sampel yang terbawa (Hidalgo-Ruz et al., 2012). Selain itu, blanko selama pengambilan sampel penting untuk mendeteksi kontaminasi mikroplastik dengan lebih baik dan untuk memvalidasi data (Frias et al., 2018).
Temuan tentang kelimpahan MP di kolom air terkait dengan jaring pengambilan sampel dan sangat bergantung
pada ukuran mata jaring dan luas bukaan jaring. Menurut penelitian sebelumnya, ukuran mata jaring berkisar antara 0,053 hingga 3 mm, dengan mayoritas berkisar antara 0,30 hingga 0,39 mm (Hidalgo-Ruz et al., 2012). Bukaan jaring untuk bukaan persegi panjang jaring Neuston berkisar dari 0,03 hingga 2 m2 untuk pengambilan sampel permukaan laut (Moore et al., 2001). Untuk jaring bongo melingkar, lubang 0,79²1,58 m2 diterapkan untuk pengambilan sampel kolom air (Doyle et al., 2011;
Carpenter et al., 1972). Panjang jaring biasanya berkisar antara 1²8,5 m, sedangkan kebanyakan jaring memiliki panjang 3²4,5 m. Satu studi mengusulkan kombinasi dua perangkat pengambilan sampel berukuran berbeda untuk sampel kolom air : satu jaring bongo sepanjang 3 m dan satu kereta luncur epibentik sepanjang 1 m untuk mendapatkan hasil terbaik (Lattin et al., 2004). Temuan tentang kelimpahan MP bergantung pada ukuran mata jaring: jumlah MP meningkat ketika jaring berukuran mata jaring yang lebih kecil digunakan, karena partikel kecil juga terkumpul. Namun, mayoritas peneliti menerapkan ukuran mata jaring sedang karena jaring yang berukuran lebih kecil biasanya menyebabkan permukaan jaring tersumbat.
Sifat kimiawi air mempengaruhi pembentukan dan sifat fisikokimia MP / NP didalamnya (Enfrin et al., 2019).
Pembentukan agregasi MP/ NP sebagian besar dipengaruhi oleh nilai pH yang berbeda, kekuatan ionik, konsentrasi ion bermuatan balik, dan faktor lainnya. Agregasi NP/MP dapat menyebabkan pengukuran ukuran partikel yang salah dan distribusinya, spektroskopi DLS / dynamic light scattering (hamburan cahaya dinamis / HCD), NTA /Nanoparticle tracking analysis (analisis pelacakan nano partikel / APN), FTIR, dan Raman digunakan sebagai metode analisis. Oleh karena itu, mengetahui komposisi sampel air penting untuk menentukan metode
pretreatment yang tepat yang dapat menghasilkan perolehan kembali MP yang tinggi dari lingkungan akuatik.
Nilai pH. Nilai pH lingkungan perairan berpengaruh terhadap pembentukan agregasi MP selama proses degradasi dan fotooksidasi (Cooper & Corcoran, 2010;
Lambert et al., 2013). Hidrolisis adalah proses dimana polimer terdegradasi melalui potongan rantai pada permukaannya; itu diinduksi dalam kondisi pH rendah.
Satu studi melaporkan bahwa polimer yang mengandung heteroatom (PU dan PET) terdegradasi dengan hidrolisis ketika gugus karboksilat menghasilkan hidrolisis autokatalitik dalam kondisi asam (Gewert et al., 2015).
Hidrolisis MP dapat mempercepat kelimpahan NP ketika partikel plastik primer dan MP terkena kondisi pH rendah dan fotooksidasi untuk jangka waktu lama. Selain itu, pretreatment sampel yang melibatkan destruksi asam dapat menyebabkan MP menggumpal, mengakibatkan kesalahan identifikasi diameter hidraulik NP dan pengukuran distribusi ukuran partikel yang tidak tepat saat metode DLS digunakan (Correia & Loeschner, 2018).
Kekuatan ionic. Kekuatan ionik air mempengaruhi stabilisasi, aglomerasi, dan agregasi MP yang tersuspensi di dalamnya. MP yang paling melimpah - seperti PE, PS, dan PP - bersifat hidrofobik, dan permukaannya bermuatan negatif oleh adsorpsi ion hidroksida mengingat sifat reaksi antara plastik dan air (Fotopoulou &
Karapanagioti, 2012). Dengan demikian, MP /NP yang tersuspensi dalam air membentuk aglomerasi yang stabil atau longgar berdasarkan teori Derjaguin, Landau, Verwey Overbeek (DLVO) (Enfrin et al., 2019).
Konsentrasi bahan lain (bahan organik, ion lawan).
TN dan MP tersuspensi dalam aglomerasi bentuk air dengan adanya bahan organik dan / atau ion lawan dalam matriks air (Zhao et al., 2017). Interaksi TN dan MP dengan bahan lain dalam air dapat menimbulkan masalah
dengan mengekstraksi dua yang pertama dari air sebelum diidentifikasi. Garam besi dan tawas bereaksi dengan MP/NP yang bermuatan negatif selama tahap koagulasi / flokulasi dari proses pengolahan air limbah (Enfrin et al., 2019). Beberapa MP yang lapuk memiliki gugus hidroksil di permukaannya, dan ini berinteraksi kuat dengan butiran silika melalui ikatan hidrogen. Ini menghasilkan adsorpsi NP/MP pada butiran silika selama penyaringan pasir.
2. Sampel Tanah Dan Sedimen
Pengambilan sampel adalah langkah pertama untuk menganalisis MP di tanah atau sedimen. He et al. (2018) menunjukkan bahwa lokasi pengambilan sampel perlu diatur dengan tepat untuk memberikan indikasi yang baik tentang polusi MP secara keseluruhan di tanah. Untuk sedimen, pengambilan sampel biasanya dilakukan di sepanjang garis untai dengan sendok dan / atau sekop, menggunakan kuadrat untuk area yang luas, dan pengambilan sampel pada strata kedalaman yang berbeda menggunakan corer (Hidalgo-Ruz et al., 2012). Sekop baja tahan karat atau alat manual lainnya diaplikasikan untuk memperoleh sampel tanah (Liu et al., 2018; Zhou et al., 2018).
Teknik pengambilan sampel mikroplastik dalam sedimen serupa dengan yang diterapkan di lingkungan laut dan air tawar. Dalam studi yang dipublikasikan, prosedurnya berbeda dalam hal volume pengambilan sampel, luas, ukuran dan kedalaman (Frias et al., 2018).
Strategi pengambilan sampel selalu bergantung pada tujuan penelitian. Secara umum, diperlukan sampel sebanyak mungkin untuk mendapatkan lebih banyak wawasan tentang distribusi dan jumlah partikel mikroplastik dalam sedimen.
Pantai berpasir adalah area umum untuk mengumpulkan sampel sedimen dekat pantai. Karena kurangnya keseragaman di zona pantai, daerah pengambilan sampel dan posisi perlu dipilih berdasarkan kondisi geografis tertentu (Claessens et al., 2011; Martins
& Sobral, 2011). Beberapa penelitian mencakup seluruh jajaran pantai, dari zona intertidal hingga supralittoral.
Penelitian lain membedakan beberapa zona litoral (Thompson et al., 2004) atau sampel sedimen di zona yang berbeda (Turner & Holmes, 2011; Corcoran et al., 2009).
Beberapa peneliti fokus pada kapar yang disimpan ÁRWVDP deposited) di garis pasang tinggi (Hidalgo-Ruz et al., 2012).
Berdasarkan karakteristik sedimen, unit pengambilan sampel tidak konsisten antara lain luas, berat, dan volume sedimen. Kedalaman sedimen juga bervariasi di antara peneliti sebelumnya. Sebagian besar peneliti mengambil sampel kedalaman tertentu di bawah permukaan, seperti 5 cm untuk sedimen permukaan (Martins & Sobral, 2011;
Cooper & Corcoran, 2010), atau lebih dalam seperti 10 cm (Corcoran et al., 2009; Ng & Obbard, 2006). Penelitian lain mengambil sampel sedimen di kisaran kedalaman hingga 32 cm (Claessens et al., 2011; Carson et al., 2011).
Mengingat perubahan dinamis pantai dan zona pasang surut, MP dan bahan organik dapat berinteraksi atau terkubur dan akan terperangkap ke kedalaman tertentu di bawah pantai (Rusch et al., 2000).
Dalam lingkungan laut, sampel berbeda dalam hal lokasi; lingkungan tideline, intertidal dan supralitoral dibedakan. Selain itu, endapan kapar sering dijadikan sampel (Mai et al., 2018). Di pantai, partikel dapat diambil sampelnya dengan sekop, sendok, sekop atau spatula (Klein et al., 2018; Loder & Gerdts, 2015). Alat plastik tidak boleh digunakan karena kontaminasi (Loder &
Gerdts, 2015). Ekstraksi visual misal pelet plastik dengan penjepit tidak disarankan karena mengarah ke terlewat
dan dengan demikian tak terduga partikel mikroplastik yang lebih kecil. Selain itu, berat dan volume harus diukur (Hidalgo-Ruz et al., 2012). Dalam beberapa penelitian, 500 g hingga 10 kg sedimen dianalisis (Hidalgo-Ruz et al., 2012).
Pengambilan sampel sedimen di zona sublittoral, di laut atau di lingkungan air tawar dilakukan dengan grabber, misalnya Ekman atau Van Veen (Mai et al., 2018;
Loder & Gerdts, 2015) atau kotak corer untuk sedimen dangkal (Vianello et al., 2013). Penting untuk dicatat bahwa sedimen yang diambil dengan grabber atau box corer terganggu (informasi tentang keseluruhan sampel curah sedimen); untuk sedimen yang tidak terusik/terganggu, inti bor diperlukan (informasi tentang kedalaman lapisan sedimen yang berbeda).
Kedalaman pengambilan sampel juga bervariasi antar studi. Dalam banyak publikasi, 5 cm bagian atas dijadikan sampel, sedangkan penulis lain hanya mengambil lapisan permukaan, hingga 32 cm atau tidak menyebutkan kedalamannya (Hidalgo-Ruz et al., 2012). Untuk profil kedalaman di lingkungan laut atau air tawar, corer juga dapat digunakan untuk mengambil sampel sedimen (Mai et al., 2018; Loder & Gerdts, 2015; Van Cauwenberghe et al., 2013). Untuk pengambilan sampel sedimen dasar di dalam air, alat corer dengan tabung tertutup dapat digunakan (Stock et al., 2016). Selain itu, untuk menelusuri masukan partikel mikroplastik ke lingkungan akuatik sejak awal produksi massal plastik di tahun 1950- an dan mendapatkan informasi tentang laju pengendapan dalam sedimen, geokronologi harus diperhitungkan (Mai et al., 2018). Ini didasarkan pada pengukuran konsentrasi
137Cs atau 210Pb dalam sedimen (Corcoran et al., 2018). Hal ini memungkinkan perkiraan pengendapan tahunan dan peningkatan konsentrasi mikroplastik dalam sedimen.
Dalam Proyek Baseman, Frias et al. (2018) menerbitkan proposal untuk protokol standar untuk memantau sedimen intertidal dan subtidal, antara lain berdasarkan dokumen panduan dari Subkelompok Teknis Sampah Laut MSFD (Anonymous, 2013). Berdasarkan metode yang berbeda, mereka menyarankan pemantauan sedimen intertidal di pantai sekali per musim di setidaknya tiga kotak acak dengan panjang tepi 30 cm dan 100 m sejajar dengan garis air. Bagian atas 5 cm (4,5 L) dikumpulkan dengan sekop logam dan disimpan dalam toples kaca untuk mencegah kontaminasi. Untuk sedimen subtidal, disarankan menggunakan van Veen grabber atau box corer (misalnya Reineck box corer). Akan tetapi, bor corer atau Purckhauer harus digunakan untuk mendapatkan sedimen yang tidak terganggu. Selain itu, tidak akan terjadi kehilangan sedimen. Selanjutnya Frias et al. (2018) mengusulkan untuk mengambil 6 sampel per situs di kedalaman yang berbeda dan matriks yang berbeda dan untuk langsung membekukan sedimen (jika tidak segera dianalisis setelah pengambilan sampel).
Baru-baru ini, berbagai jenis tanah telah dipelajari MP dimana MP terdeteksi di tanah dataran banjir, tanah sawah, tanah pertanian, serta di permukaan jalan di kawasan industri atau kawasan hutan (Liu et al., 2019a;
Lv et al., 2019; Liu et al., 2018; Scheurer & Bigalke, 2018;
Fuller & Gautam, 2016). Skema pengambilan sampel sangat berbeda dalam kaitannya dengan area sampel, kedalaman pengambilan sampel, dan ulangan pengambilan sampel. Area berbeda antara 8 x 8 cm dan 100 x 100 cm, sedangkan kedalamannya berbeda antara 2 dan 10 cm, dan dalam beberapa penelitian interval kedalaman yang berbeda dianalisis, misalnya, 0²3 cm, 3²6 cm, 0²10 cm dan 10²30 cm (Zhang et al., 2018a; Liu et al., 2018; Scheurer & Bigalke, 2018). Kedalaman sampel juga bergantung pada penggunaan tanah: di tanah alami,
