주관연구기관명ː 한국해양과학기술원 김웅서(인). 해양저장시료를 이용한 미세플라스틱 함유 유해물질 특성규명 시범연구
초미세 플라스틱 실시간 분석 기술 개발 미세플라스틱 분석기술 자동화.
자체 보완활동
연구개발 과정의 성실성
ㅇ 초미세 플라스틱 분석에서는 새로운 원천기술 개발이 미흡한 것으로 보인다. ㅇ보고된 문헌에 따르면 Pyrolys is-GC/MS는 초미세 플라스틱 분석에 주로 사용됩니다.
추진내용 및 연구개발결과
그러나 그림 2-1-8b에서 보는 바와 같이 수평자세는 잘 유지되었으나 샘플러가 수층으로 가라앉는 경우가 있었다. 또한 스테인레스 스틸로 제작되어 무게가 많이 나가기 때문에 고공을 항해하는 대형 연구선에서는 해수면과 선박의 고저차가 큰 조건에서 시료채취장치를 삽입하여 회수하는데 상당한 어려움이 있다. 속도.
환경시료 중 미세플라스틱 분석기술 자동화 가. 서론
효소 반응을 복합효소만 첨가한 경우와 단백질 분해효소와 복합효소를 함께 첨가한 경우의 유기물 제거율을 비교하였다. 유기물 제거율은 무게로 유기물 전과 후를 비교했습니다.
Surface water (20㎛) Wet sieve (10㎛)
초고속 매핑법 적용 시 유기물의 간섭을 최소화하기 위해 효소 반응을 첨가한 유기물 제거 전처리 방법과 Fenton 반응 유기물 제거 방법을 비교하였다. 효소 반응을 추가하기 위해 Fenton 처리 전에 단백질 분해 효소인 Alcalase와 셀룰로오스와 탄수화물을 분해할 수 있는 복합 효소인 Viscozyme인 5% SDS(sodium dodecyl sulfate)를 첨가했습니다.
5% w.v.) Enzymatic treatment
이를 위해 수동, 반자동, 전자동 방식을 구현하고 비교하였다. Fenton 반응에 의한 유기물 제거는 1차 반응(과산화수소에 의한 습식 산화, 과산화수소에 의한 습식 산화)에서 50℃에서 24시간 동안 진행되며, 밀도 분리 및 여과에 의한 방해 물질이 많지 않다면, 즉시 기기 분석을 진행하고 유기물이 많은 경우. 기기 분석이 어려운 경우 2차 Fenton 반응으로 유기물을 제거하였다.
Wet peroxide oxidation
Density separation
Filtration
Ultrafast mapping
1 st Wet peroxide oxidation
2 nd Wet peroxide oxidation
Fenton
초고속 매핑 분석 기술을 확인하기 위한 여과지(Si 필터)와 침지 셀(ZnSe 셀)의 특성을 정리하면 아래 표 2-3-1과 같다. Si 필터) 침지 셀. 여과지 위에 놓인 모든 미세 플라스틱의 크기는 Picta 소프트웨어 디지털 측정 도구를 사용하여 가장 긴 길이(Ferret(max) 직경)에 대해 측정되었습니다. 6) 반자동 및 자동 분석 방법에 대한 초고속 매핑 및 프로파일 분석 방법.
FTIR
Raman
Spectral Intensity Profile과 동일한 원리로 영상 분석시 Thresholding에 대해 Si 여과지가 침지 셀보다 더 안정적임을 확인하였다. 초고속 FTIR 매핑 분석 결과 비교(SI 여과지 및 ZnSe 침지 셀).
이는 전자동 분석으로 미세플라스틱 농도가 5배 이상 과대평가(false positive)되었음을 의미한다. 따라서 전자동 분석법은 미세플라스틱 분석 결과에서 위양성과 위음성을 유발할 수 있다.
Analysis method
한편, 완전 자동화 분석(auto)에서 관찰된 일부 고분자는 추가로 수행되는 스펙트럼 확인 과정(auto-1; 화학 이미지 분석 후 잘못된 결과 확인)에서 제거되었다. 수동 분석과 auto-1(완전자동 분석 후 추가 확인), 반자동 분석과 auto-1의 미세플라스틱 농도 차이는 자동분석에서 미세플라스틱이 과소평가(false negative)되었음을 의미한다.
Semi Semi-1 Auto Auto-1 manual
폴리이미드, 폴리스티렌-부타디엔, 폴리(스티렌-아크릴로니트릴) 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌은 프로파일링 분석 중에 지정된 12개의 스펙트럼 외에 새롭게 관찰된 중합체였습니다. 반자동 분석법을 이용하여 섬유상 미세플라스틱을 측정할 때 화학적 영상 이미지보다 광학 영상 이미지에서 형상을 분류하여 측정하는 것이 더 좋다는 것을 알 수 있다.
Analysis methodSemiAuto Auto-1
반면 초고속 매핑 후 분광 프로파일을 이용한 반자동 분석 결과는 모든 면에서 미세플라스틱 분석에 적합하였다. 라만 분석 결과 미세플라스틱의 농도가 너무 컸다.
Anaysis methodsATR Trans. Semi-auto Raman
Size
환경시료 중 미세플라스틱 함유 유해물질의 분석기술 고도화 가. 서론
선택한 테스트 플라스틱에 화학 물질을 흡착하여 추출 용매 평가에 사용했습니다. 화학 물질이 흡착된 플라스틱을 초음파 처리, soxhlet, ASE(가속 용매 추출) 및 용매 침지 방법(DCM:Hexane=4:1, v/v)과 비교했습니다.
Extraction
Soaking, Methanol)
ConcentrationConcentration
Filtration (0.20 ㎛)
Plastic debris sample
Grinding
Polymer Identification
④ 선택한 조성물의 표면적은 고유 질량을 기준으로 계산되었습니다. 모든 분석 샘플에 대해 동일한 정렬을 수행했습니다.
Saturated hydrocarbons2 ring-PAHs
GC × GC 크로마토그램을 사용한 정렬 특성을 사용한 탐색.
3 ring-PAHs Naphthalene and alkylated Naphthalenes
B) LC-qToF를 사용하여 플라스틱 샘플에서 표적 및 비표적 물질을 검색합니다. 플라스틱 샘플에서 표적 및 비표적 화합물을 검색하는 방법은 MasterView™로 데이터 처리 후 생성된 MasterView 테이블을 사용했습니다.
Data acquisition
플라스틱 샘플 MP1의 GC×GC 크로마토그램. 플라스틱 샘플 MP22의 GC×GC 크로마토그램.
PE, PP PET
나) 자외선에 의한 미세플라스틱의 풍화분석. 오염 물질 유형에 따라 최대 10μm 미세 플라스틱의 흡착률.
생물막 형성이 가속화되는 조건에서 미세 플라스틱 생물막 미생물 그룹화(왼쪽) 및 문 결과(오른쪽). 고산소 생물막 형성 가속 조건에서 미세 플라스틱 생물막 미생물 군집(왼쪽) 클러스터링 및 문 결과(오른쪽).
이것은 대부분의 미세 플라스틱이 2차 기원이라는 것을 나타냅니다. A지점에서 발견된 미세플라스틱의 한 형태.
남해 앞바다 미세플라스틱 샘플링 정점. 남해 근해 지역의 미세플라스틱 샘플링 피크 및 유량.
Surface Subsurface MantaAbundance (n/m3)
그러나 만타가오리 채취 방식은 300㎛ 이상의 미세플라스틱만 채취하기 때문에 두 방법을 직접 비교하기는 어렵다.
Surface
남해안 미세플라스틱의 꼭지점 채취법에 의한 농축. 실제로 미세플라스틱의 크기별로 회수율을 실험한 결과, 입자의 크기가 작아질수록 회수율이 감소하였으며, 특히 100㎛ 이하부터는 급격히 감소하는 경향을 보였다.
Manta
Pump Surface sampler
Abundance (n/m3)
Size range ( μ m)
MantaPump
Fragment Fiber
Paint particle
Polypropylene Polyethylene
Polyethylene vinylacetate Polystyrene copolymer
Polyepoxides Polyvinyl chloride
Polyacrylate copolymer Polyvinyl copolymer
Polyoxymethylene
극지 환경에서 미세 플라스틱의 주요 행동 메커니즘에 대한 모의 다이어그램. 극지 환경에서 미세 플라스틱의 행동 특성 결정.
Cape Hallett (CH) Coulman Island (CI)
Inexpressible Island (II)
Krill-1Krill-2
Krill-3
Organism
Microscopic & Spectroscopic analysis (μ-FTIR)
Organic matter Decomposition (10% KOH)
Filtration (20μm)
Filtration (20 μm)Sample (water)
Supernatant
Filtration (20 μm)
Density separation Filtration (20 μm)
Settling
Supernatant Settled solids Discard
코어 퇴적물에 잔류 미세플라스틱의 분포. 펭귄 배설물에 남아있는 미세플라스틱의 분포.
No.1 (In) No.2 (Out)
No.11 (In) No.12 (Out)
시료 전처리는 본 연구에서 확립된 방법을 사용하였다. LC-qToF 분석은 액체 크로마토그래피(Nexera X2, Shimadzu, Japan) 및 time-of-flight 질량 분석기(TripleTOF 5600, AB SCIEX, Singapore)를 사용하여 수행되었습니다.
In-House Database
또한 S/N비를 100으로 설정하여 신호가 상대적으로 낮은 화합물을 제외시켰다. 본 연구에서는 표적 및 비표적 물질 검색 기준을 만족하면서 라이브러리 적중 화합물을 선정하였다.
Peak finding & Identification
알려지지 않은 화합물에 대해서는 라이브러리 검색 결과 일치도가 700 미만이었으며, 크로마토그램 정렬 특성으로 분류할 수 있으면 화합물 이름을, 그렇지 않으면 "analyte #"로 명명하였다. 미지의 화합물 중에서 상대강도가 높은 화합물이 관심 화합물로 보고되었다.
Target screening (Quantitation)
LC-qTOF는 IDA(Information Dependent Acquisition) 모드에서 작동하여 MS 및 MS/MS 정보를 동시에 수집합니다. 당 생성된 4개의 상위 테이블 샘플은 matlab 2016b를 사용하여 하나의 테이블로 구성되었으며 각 화합물은 분류되어 제시되었습니다.
Non-target screening
얻은 데이터는 PeakView™ 소프트웨어에 내장된 MasterView™ 소프트웨어를 사용하여 표적 및 비표적 대조군 분석을 거쳤습니다. 대상 검색은 MasterView™ 소프트웨어에 내장된 내부 라이브러리 테이블을 호출하고, 대상 없이 검색하면 검색 라이브러리(Sciex All-in-on, NIST 2017, KIOST) 및 신뢰도 설정(Mass Error)에서 비대상 피크 찾기가 설정됩니다. (ppm ), 머무름 시간 오류(%), 동위 원소 비율 차이(%), 라이브러리 결과, 공식 결과 결과)를 처리했습니다.
Nofiltering
의심되는 화합물은 NIST와 Wiley 라이브러리를 검색한 결과 조각 이온 스펙트럼이 일치도 700 이상, 확률 5000 이상인 화합물과 그들의 구성 화합물의 질량 스펙트럼과 유사한 특정 모 조각 이온입니다. 자신의 도서관. , 추출된 질량 이온과 다차원 크로마토그램의 피팅 특성을 통해 그룹으로 분류된 화합물로 정의하였다. MasterView 테이블에서 AB Sciex All-in-on, NIST 2017, 라이브러리 점수 70 이상, 상대 강도 500 이상, S/N 비율 10 이상 및 5ppm var 미만의 질량 오류
GCxGC TOF MS LC qTOF MS
Plastic debris from the ocean
반복적으로 분석한 샘플에 대해 머무름 시간과 조각 이온을 분류한 후 검출된 화합물의 피크가 절반으로 감소했습니다. 검출된 피크에 대해 식별을 수행하였다.
Exellent match (900-1000) Good match (800-900) Fair match (700-800) 700 미만
분석된 플라스틱 샘플에서 Bisphnol A는 샘플 번호였습니다. 환경 샘플에서 가장 일반적으로 발견되는 화합물은 디-n-부틸 프탈레이트(DBP), 디에틸 프탈레이트(DEP) 및 비스-(2-에틸헥실) 프탈레이트(DEHP)입니다.
년도
논문의 교신저자의 출신국을 기준으로 논문수와 논문당 피인용수를 고려한 논문의 임팩트 지수 분석.
South Korea
연구팀이 자체 제작한 ATR 셀을 장착한 FTIR을 이용한 액상 1μm 초미세플라스틱의 실시간 분석 기술은 지금까지 미세플라스틱 분석에 시도된 적이 없는 매우 창의적인 업적이다. 본 사업은 담수 및 하구 환경의 (초)미소플라스틱 오염 평가를 위한 표준화된 시료 채취 및 분석 방법이 없는 상황에서 시료 전처리 방법을 확립하고 새로운 초미세 플라스틱 분석법을 제시하여 미세플라스틱 환경오염을 평가하는 데 기여한다. 구현을 위한 기반.
