JP2022025258A - Collection device for microplastics in offshore environment and its application method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、環境汚染物収集の技術分野に関し、具体的にはオフショア環境におけるマイク
ロプラスチックの収集装置およびその応用方法に関する。
The present invention relates to the technical field of environmental pollutant collection, and specifically to a microplastic collecting device in an offshore environment and an application method thereof.
マイクロプラスチックとは、直径が５ｍｍ以下のプラスチック粒子を指し、中国でのマイ
クロプラスチック汚染の研究は遅れて始まり、マイクロプラスチックの現状と傾向、生態
学的影響などは不明であり、オフショア環境でのマイクロプラスチック汚染およびその生
物学的蓄積と毒性の研究も少ない。したがって、本発明は、オフショア環境における海水
マイクロプラスチックの収集装置を提供し、オフショア環境におけるマイクロプラスチッ
クの汚染研究および監視管理に対する基本的なデータと科学的根拠を提供することを目的
とする。
Microplastic refers to plastic particles with a diameter of 5 mm or less, and research on microplastic pollution in China began late, and the current status and trends of microplastics, ecological effects, etc. are unknown, and micro in offshore environments. There are few studies on plastic pollution and its biological accumulation and toxicity. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a seawater microplastic collector in an offshore environment and to provide basic data and scientific evidence for microplastic contamination research and monitoring management in an offshore environment.
現在、中国の研究者はトロールによって海水中のマイクロプラスチックをサンプリングし
ているが、具体的な操作方法は以下の通りであり：ロープの一端を船尾の欄杆に結び付け
、ロープの長さをできるだけ長く保つようにして、他端をプランクトントロールの前部ネ
ットサークルのロープに結び付け、鉄のブロックを前部ネットサークルに結び付けて海に
入り、同時にネットサークルの半分が海面に沈んで、半分が海面の上に露出することを確
保する。トロールの前にＧＰＳでポイントを記録し、３～４ノットの速度で約１５ｍｉｎ
ドラグする。ドラグの後、ＧＰＳでポイントを記録し、ドラグ距離を算出して海水の単位
面積内のマイクロプラスチックの存在量を算出する。
Currently, Chinese researchers are sampling microplastics in seawater by trawling, but the specific operation method is as follows: One end of the rope is tied to the plankton at the stern, and the length of the rope is made as long as possible. Keeping the other end tied to the rope of the front net circle of the plankton roll, and the iron block tied to the front net circle to enter the sea, at the same time half of the net circle sinks to the surface of the sea and half of the surface of the sea. Ensure that it is exposed on top. Record points with GPS before trolls for about 15 minutes at a speed of 3-4 knots
Drag. After dragging, the point is recorded by GPS, the drag distance is calculated, and the abundance of microplastic in the unit area of seawater is calculated.
このような方式は以下の問題がある。
１）船自体の操作プロセスは、サンプリングエリアの水域を妨害し、トロールによって収
集されるサンプルの数に影響し、現在の解決策は、ロープの長さを通常１５ｍ以上できる
だけ長くすることであるが、このような方式はネット放出、ネット回収およびサンプル収
集に不便である。
２）後でデータを処理する場合、ドラグ距離と船の航行時間から単位面積内の海水中のマ
イクロプラスチック存在量を算出するが、ＧＰＳの誤差と船の航行速度の不確により、後
のデータの偏差が大きく、多くの場合、同じエリアで何度もサンプル収集を行う必要があ
り、サンプリング量を増やすことで誤差を修正するためにかなり手間がかかる。
Such a method has the following problems.
1) The operation process of the ship itself interferes with the water area of the sampling area and affects the number of samples collected by the trawl, although the current solution is to make the rope length as long as possible, usually 15 m or more. , Such a method is inconvenient for net release, net collection and sample collection.
2) When processing the data later, the abundance of microplastics in seawater within a unit area is calculated from the drag distance and the navigation time of the ship, but later data due to GPS error and inaccuracies in the navigation speed of the ship. The deviation is large, and in many cases, it is necessary to collect samples many times in the same area, and it takes a lot of time and effort to correct the error by increasing the sampling amount.
上記の２つの問題に対して、本発明は、オフショア環境におけるマイクロプラスチックの
収集装置を提供し、現在海水マイクロプラスチックのサンプリング方式を改良することを
目的とし、便利な使用を前提として、外部環境のサンプリング水域に対する干渉を低減し
、サンプリングデータの精度を高め、サンプリング効率の向上やサンプリング作業負荷の
低減を実現し、具体的な技術的解決策は以下の通りである。
In response to the above two problems, the present invention provides a microplastic collecting device in an offshore environment, and aims to improve the sampling method of seawater microplastic at present, assuming convenient use, in an external environment. The specific technical solutions for reducing interference with the sampling water area, improving the accuracy of sampling data, improving sampling efficiency and reducing the sampling workload are as follows.
オフショア環境におけるマイクロプラスチックの収集装置は以下を含む。
浮力を提供するための浮力プレートは、その製造材料が表面疎水処理された金属材料であ
り、浮力を提供する同時に海水の腐食に強く、収集されたデータの正確度に影響を与えな
い。
Microplastic collectors in offshore environments include:
The buoyancy plate for providing buoyancy is a metal material whose manufacturing material is surface hydrophobically treated, which provides buoyancy and at the same time is resistant to seawater corrosion and does not affect the accuracy of the collected data.
浮力プレートの中央部に配置され、上端が浮力プレートの本体プレートと同じ高さで、海
水を制限するための収集ボックスは、その材料が浮力プレート材料と同じである。収集ボ
ックスは、ボックス内の海水を外部の海水から分離し、ボックス内への外部海水の影響を
低減するだけでなく、船の航行時のボックス内への海水の干渉を低減することができる。
The collection box, which is located in the center of the buoyancy plate and has the upper end at the same height as the main body plate of the buoyancy plate and for limiting seawater, is the same material as the buoyancy plate material. The collection box can separate the seawater inside the box from the outside seawater and not only reduce the influence of the outside seawater on the inside of the box, but also reduce the interference of the seawater inside the box when the ship is sailing.
収集ボックス内に垂直方向に摺動可能に配置され、マイクロプラスチックを収集するため
の収集ネットは、収集されたマイクロプラスチックの数を単位体積の海水中のマイクロプ
ラスチック存在量とする。
Arranged vertically slidably in the collection box, the collection net for collecting microplastics determines the number of collected microplastics as the abundance of microplastics in a unit volume of seawater.
浮力プレートの外縁に回転可能に接続され、収集ネットに運動動力を提供する駆動装置は
、潮汐によって引き起こされる海の波の運動エネルギーを主な動力とする。
The drive, which is rotatably connected to the outer edge of the buoyancy plate and provides kinetic power to the collection net, is primarily powered by the kinetic energy of the ocean waves caused by the tide.
本発明の１つの態様として、浮力プレートは円筒形であり、
浮力プレート中央部に配置され、収集ボックスを取り付けるための収容チャンバーと、
浮力プレートの側面に配置され、第１のボールを制限するための第１の摺動溝と、
浮力プレートの頂面の外縁に配置され、浮力プレートおよび回転リングに支持構造を提供
するための制限溝と、
浮力プレート頂面に開設され、収容チャンバーと制限溝との間に位置し、クランクの回転
のための可動空間を提供する４つの第１のスロットとを含む。
As one aspect of the present invention, the buoyancy plate has a cylindrical shape.
A storage chamber located in the center of the buoyancy plate for mounting the collection box,
A first sliding groove located on the side of the buoyancy plate to limit the first ball,
With a limiting groove, located on the outer edge of the top surface of the buoyancy plate, to provide a support structure for the buoyancy plate and rotating ring.
It is located on the top surface of the buoyancy plate and is located between the containment chamber and the limiting groove and includes four first slots that provide a movable space for the rotation of the crank.
本発明の１つの態様として、駆動装置は、
制限溝を介して浮力プレート側面に回転可能に接続され、海の波の運動エネルギーを駆動
装置の運動エネルギーに変換するための回転リングと、
回転リングの内側面に開設され、回転リングと浮力プレート間の摩擦を低減してエネルギ
ー消費を削減するように、第１の摺動溝との間に複数の第１のボールが嵌設される第２の
摺動溝と、
回転リング底面であって、第２の摺動溝の回転リングの中央軸に近接する側に、回転リン
グの動力を伝達するための、噛合歯が内側に向かう歯リングと、
回転リング底面の下に接続され、海の波の作用力を受け、海の波の作用力を駆動リングに
伝達するように、底面に複数のインペラが設けられた駆動リングと、
回転リング外側面に設けられ、装置全体の浮力を高めるためのインフレータブルバッグと
、を含む。
As one aspect of the present invention, the drive device is
With a rotating ring, which is rotatably connected to the side of the buoyancy plate via a limiting groove, to convert the kinetic energy of the ocean waves into the kinetic energy of the drive.
A plurality of first balls are fitted between the first sliding groove and the inner surface of the rotating ring so as to reduce friction between the rotating ring and the buoyancy plate and reduce energy consumption. The second sliding groove and
On the bottom surface of the rotating ring, on the side of the second sliding groove close to the central axis of the rotating ring, there is a tooth ring with meshing teeth facing inward to transmit the power of the rotating ring.
A drive ring that is connected under the bottom of the rotating ring and has multiple impellers on the bottom so that it receives the action of the sea waves and transmits the action of the sea waves to the drive ring.
Includes an inflatable bag, which is provided on the outer surface of the rotating ring to increase the buoyancy of the entire device.
本発明の１つの態様として、収集ボックスは上面と下面のない中空の立方体形状であり、
以下を含む。
収集ボックスの４つの側面の外壁中央部に設けられた第１のスライドレールは、その中央
部に収集ボックスの側面を貫通する第３のスロットが開設され、第１のスライドレール内
にスライダーが摺動可能に接続され、スライダーの第１のスライドレールから離れる側に
その変位を駆動するためのクランクが回転可能に接続され、クランクのスライダーから離
れる端に第２のベベルギアが設けられ、第２のベベルギアは浮力プレート内部に設けられ
た第１のベベルギアを介して歯リングと配合して回転可能である。
As one aspect of the present invention, the collection box has a hollow cubic shape with no top and bottom surfaces.
Including:
The first slide rail provided in the center of the outer wall of the four sides of the collection box has a third slot penetrating the side surface of the collection box in the center thereof, and the slider slides in the first slide rail. A buoyantly connected, rotatably connected crank to drive the displacement away from the first slide rail of the slider, a second bevel gear at the end of the crank away from the slider, and a second. The bevel gear can be rotated by blending with the tooth ring via the first bevel gear provided inside the buoyancy plate.
以上の構造によって、回転リングの回転をスライダーの第１のスライドレールでの直線往
復運動に変換し、収集ネットの収集機能に構造の基礎を提供する。
With the above structure, the rotation of the rotating ring is converted into a linear reciprocating motion on the first slide rail of the slider, and the collection function of the collection net is provided with the basis of the structure.
収集ボックス内部の４つの側面の接続箇所に配置された第２のスライドレールは、第２の
スライドレール内に第２のボールが摺動可能に設置され、第２のスライドレールと第２の
ボールの設置によって、収集ネットが収集ボックス内に低い摩擦力でマイクロプラスチッ
クの選別を行うのを確保することができる。
The second slide rail, which is arranged at the connection point of the four side surfaces inside the collection box, has the second ball slidably installed in the second slide rail, and the second slide rail and the second ball. The installation of the can ensure that the collection net sorts the microplastics in the collection box with low frictional force.
本発明の１つの態様として、収集ネットは、以下を含む。
制限ハーフリングングを介して第２のボールと互いに配合され、収集ボックス内部に摺動
可能に接続された収集ラックは、そのフレーム外側の中央部にスライダーに接続された接
続ロッドが設けられ、収集ラックのフレームの外側上部に固定溝が設けられ、収集ラック
はスライダーによってドラグされ、収集ボックス内に垂直方向に往復運動することができ
る。
As one aspect of the invention, the collection net includes:
The collection rack, which is blended with the second ball via a limiting halfling and is slidably connected inside the collection box, is provided with a connecting rod connected to a slider in the center of the outside of the frame to collect. A fixing groove is provided on the outer upper part of the frame of the rack, and the collection rack is dragged by a slider so that it can reciprocate vertically in the collection box.
磁気材料からなるフィルタースクリーン棚は固定溝内のフィルタースクリーンに吸着され
、強い磁力で吸着されるため、ねじやスナップ構造が不要で、研究者によるフィルタース
クリーンの交換に非常に便利である。
The filter screen shelf made of magnetic material is attracted to the filter screen in the fixing groove and is attracted by a strong magnetic force, so no screw or snap structure is required, which is very convenient for researchers to replace the filter screen.
フィルタースクリーン棚のフレームの外側中央部に凹穴が設けられ、研究者によるフィル
タースクリーンの交換の時作業点を提供し、その内側に切断されたプランクトンネット浅
水II型であり、メッシュの径が１６０ μｍである。
A concave hole in the outer center of the frame of the filter screen shelf provides a working point for researchers to replace the filter screen, a plankton net shallow water type II cut inside, with a mesh diameter of 160. It is μm.
本発明の動作原理の具体的な流れは以下の通りである。
Ｓ１：マイクロプラスチックを監視する必要があるオフショア海域を選択し、本発明の収
集装置を間隔１０～２０ｍで、正方行列の形で関連海域に配置する、
Ｓ２：収集装置が海水に投入されると、浮力プレートとインフレータブルバッグによって
海面に浮遊可能であり、固定のサイズの収集ボックスにより固定量の海水を収集ボックス
中に制限する、
Ｓ３：収集ボックス内部に制限された海水が外部の海水よりも比較的静止しており、外部
の海の波が駆動リング上のインペラに力を与え、回転リングを回転させる、
Ｓ４：回転リングは、歯リング、第１のベベルギア、第２のベベルギアを介して力を伝達
し、クランクを回転させる、
Ｓ５：クランクは回転力を収集ネットの収集ボックスでの直線往復運動の力に変換し、収
集ネットは収集ボックス内部に制限された海水中のマイクロプラスチックを何度も繰り返
し選別する、
Ｓ６：最初の収集装置の水での時間が１５～２０ｍｉｎに達すると、投入順序に従って収
集装置中のフィルタースクリーンを順番に取り出す、
Ｓ７：フィルタースクリーンに収集されたサンプルをステンレス鋼のふるいで洗い、次に
ふるい中の残留物を脱イオン水を経って清浄な収集ボトルに移し、番号付けて封止し、低
温で光から保護され保管する、
Ｓ８：一次のマイクロプラスチック収集が完了したら、清浄なフィルタースクリーンを交
換して他のエリアのサンプリング収集を行うか、収集装置を直接回収してサンプリングを
完了することができる。
The specific flow of the operating principle of the present invention is as follows.
S1: Select the offshore area where microplastics need to be monitored, and place the collector of the present invention in the relevant area in the form of a square matrix with an interval of 10 to 20 m.
S2: When the collector is put into seawater, it can float on the surface of the sea by a buoyancy plate and an inflatable bag, and a fixed size collection box limits a fixed amount of seawater into the collection box.
S3: The seawater restricted inside the collection box is relatively stationary compared to the outside seawater, and the waves of the outside sea apply force to the impeller on the drive ring to rotate the rotating ring.
S4: The rotating ring transmits a force through the tooth ring, the first bevel gear, and the second bevel gear to rotate the crank.
S5: The crank converts the rotational force into the force of linear reciprocating motion in the collection box of the collection net, and the collection net repeatedly sorts the restricted seawater microplastic inside the collection box.
S6: When the time in water of the first collecting device reaches 15 to 20 min, the filter screens in the collecting device are taken out in order according to the charging order.
S7: The sample collected on the filter screen is washed with a stainless steel sieve, then the residue in the sieve is transferred to a clean collection bottle via deionized water, numbered and sealed, and protected from light at low temperature. And keep it
S8: After the primary microplastic collection is completed, the clean filter screen can be replaced to perform sampling collection in other areas, or the collection device can be directly collected to complete the sampling.
本発明によって設計された収集装置は、係留設備を追加することにより、長期間海に浮か
ぶことができ、使用するとき清浄なフィルタースクリーンを交換してから、海に戻すれば
よいため、オフショア環境におけるマイクロプラスチックの周期性監視装置として使用さ
れ、研究者がサンプルを取るたびの準備作業を大幅に減らすことができる。
The collector designed by the present invention can float in the sea for a long time by adding mooring equipment, and when using it, the clean filter screen can be replaced and then returned to the sea, so that it is an offshore environment. Used as a periodicity monitoring device for microplastics in Japan, it can significantly reduce the preparatory work for each time a researcher takes a sample.
既存のマイクロプラスチック収集装置と比較すると、本発明の有益な効果は以下の通りで
ある。
（１）本発明は、収集装置内の海水を外部海水から隔離することで、外部環境の収集サン
プル海水のマイクロプラスチックの数への影響を回避し、収集データの精度を高める。
（２）本発明は、特定仕様の収集ボックスを設置することで、単位体積の海水中のマイク
ロプラスチックの存在量を容易に取得でき、従来のトロールによる収集時のＧＰＳ誤差お
よび船の航行速度の誤差に起因する最後収集データ誤差を避ける。
（３）本発明によって設計された収集装置は、長期間海に配置することができ、使用する
とき収集ネットを交換すれば海水中のマイクロプラスチックの存在量を調査でき、研究者
による特定のオフショア海域の長期間監視が非常に容易になる。
Compared with the existing microplastic collector, the beneficial effects of the present invention are as follows.
(1) The present invention avoids the influence on the number of microplastics of the collected sample seawater in the external environment by isolating the seawater in the collecting device from the external seawater, and enhances the accuracy of the collected data.
(2) According to the present invention, the abundance of microplastic in a unit volume of seawater can be easily obtained by installing a collection box having a specific specification, and the GPS error and the navigation speed of the ship during collection by a conventional trawl can be easily obtained. Avoid last collected data errors due to errors.
(3) The collection device designed by the present invention can be placed in the sea for a long period of time, and the abundance of microplastics in seawater can be investigated by exchanging the collection net when used, and a specific offshore by a researcher. Long-term monitoring of the sea area becomes very easy.
［符号の説明］
１ 浮力プレート
１１ 収容チャンバー
１１１ 第２のスロット
１２ 第１の摺動溝
１３ 第１のスロット
１４ 制限溝
１５ 第１のベベルギア
２ 駆動装置
２１ 回転リング
２１１ 第２の摺動溝
２１２ 第１のボール
２１３ 歯リング
２２ 駆動リング
２２１ インペラ
２３ インフレータブルバッグ
３ 収集ボックス
３１ 拡張腔
３１１ 第１のスライドレール
３１１１ 第３のスロット
３１２ スライダー
３１３ クランク
３１３１ 第２のベベルギア
３２ 第２のスライドレール
３２１ 第２のボール
４ 収集ネット
４１ フィルタースクリーン
４１１ フィルタースクリーン棚
４１１１ 凹穴
４１２ プランクトンネット
４２ 収集ラック
４２１ 制限ハーフリングング
４２２ 接続ロッド
４２３ 固定溝
[Explanation of code]
1
本発明の方法および効果をさらに説明するために、以下図面を参照して本発明の技術的解
決策を明確かつ完全に説明する。
In order to further illustrate the methods and effects of the invention, the technical solutions of the invention will be described clearly and completely with reference to the following drawings.
実施例
１、技術的解決策を説明する前に、まず本発明の関連標準を統一する。
１）特性評価単位の統一
マイクロプラスチック量の表現単位について、現在学術文献によって大きな違いがあり、
一般的には、数量上の特性評価（存在量）および品質上の特性評価がある。堆積物サンプ
ルの場合、通常特性評価数量および品質の単位がそれぞれ「個／ｍ２」または「個／ｋｇ
（堆積物）」および「ｇ／ｋｇ (堆積物)」などであり、海洋表面サンプルの場合、良く
使用される数量単位は「個／ｍ２」および「個／ｍ３」で、品質単位は「ｇ／ｍ２」また
は「ｇ／ｍ３」である。
単位の多様化により、データ結果間の比較が困難であるため、本発明では、海水中のマイ
クロプラスチック量の表現を存在量特性評価で表現し、単位を「個／ｍ３」に統一する。
２）サンプリングエリアの統一
中国の河口オフショアエリアは、主に渤海エリアおよび南シナ海エリアに分かれている。
渤海の平均水深は２０～２５ｍであり、平均潮汐範囲は約２～３ｍである。
南シナ海は、香港を南へ６０海里以上離れて水深が約１００ｍに達し、平均潮汐範囲が３
ｍ未満である。また、１００海里以上離れると水深が２００ｍに達し、１９°５４Ｎ以上
の南では、水深が２０００ｍまで達する可能性がある。
サンプリングの便利性と潮汐範囲を考慮すると、本発明は、渤海オフショア水域でのサン
プリング装置のサンプリング実験のみを行う。
３）サンプリング装置仕様の統一
サンプリングのカウントを容易にするために、本発明によって設計された収集ボックス３
の容積は１ｍ３であり、つまり、単一の収集装置の収集ネット４によって収集されたマイ
クロプラスチックの量は、１ｍ３海水中のマイクロプラスチック量であり、後期データを
使用するとき「（収集ネット４によって収集されたマイクロプラスチック量）個／ｍ３」
を直接特性評価データとして使用することができる。
Before explaining the first embodiment and the technical solution, first, the related standards of the present invention are unified.
1) Unified characteristic evaluation unit There are currently major differences in the expression unit of the amount of microplastics depending on the academic literature.
Generally, there are quantitative characterization (absence) and quality characterization. For sediment samples, the unit of characterization quantity and quality is usually "pieces / m2" or "pieces / kg" respectively.
(Sediment) ”and“ g / kg (sediment) ”, etc. In the case of marine surface samples, the frequently used quantity units are“ piece / m2 ”and“ piece / m3 ”, and the quality unit is“ g ”. / M2 "or" g / m3 ".
Since it is difficult to compare data results due to the diversification of units, in the present invention, the expression of the amount of microplastic in seawater is expressed by the abundance characteristic evaluation, and the unit is unified to "pieces / m3".
2) Unification of sampling areas The estuary offshore area of China is mainly divided into the Bohai area and the South China Sea area.
The average depth of the Bohai Sea is 20 to 25 m, and the average tide range is about 2 to 3 m.
The South China Sea is more than 60 nautical miles south of Hong Kong, reaching a depth of about 100 m and an average tide range of 3.
It is less than m. In addition, the water depth reaches 200 m at a distance of 100 nautical miles or more, and the water depth may reach 2000 m in the south of 19 ° 54 N or more.
Considering the convenience of sampling and the tidal range, the present invention only performs sampling experiments of the sampling device in the Bohai offshore water area.
3) Unified sampling device
The volume of is 1 m3, that is, the amount of microplastic collected by the
Can be used directly as characterization data.
２、関連標準を統一した後、以下は、本発明の具体的な実施形態である。
図１に示すように、オフショア環境におけるマイクロプラスチックの収集装置は、以下を
含む。
浮力を提供するための浮力プレート１１は、その製造材料が表面疎水処理された金属材料
であり、浮力を提供する同時に海水の腐食に強く、収集されたデータの正確度に影響を与
えない。
設置在浮力プレート１の中央部に配置され、上端が浮力プレート１の本体プレートと同じ
高さで、海水を制限するための収集ボックス３は、その材料が浮力プレート１の材料と同
じであり、具体的な容積は１ｍ３である。収集ボックス３はボックス内の海水を外部海水
から隔離し、外部海水のボックス内への影響を低減し、船の航行時海水のボックス内への
干渉を低減することもできる。
収集ボックス３内に垂直方向に摺動可能に配置され、マイクロプラスチックを収集するた
めの収集ネット４は、収集されたマイクロプラスチックの数を１ｍ３海水中のマイクロプ
ラスチック存在量とする。
浮力プレート１の外縁に回転可能に接続され、収集ネット４に運動動力を提供する駆動装
置２は、潮汐によって引き起こされる海の波の運動エネルギーを主な動力とする。
2. After unifying the related standards, the following is a specific embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, microplastic collectors in an offshore environment include:
The
The
The
The drive device 2, which is rotatably connected to the outer edge of the buoyancy plate 1 and provides kinetic power to the
図４に示すように、浮力プレート１は円筒形であり、
浮力プレート１の中央部に配置され、収集ボックス３を取り付けるための収容チャンバー
１１と、
浮力プレート１の側面に配置され、第１のボール２１２を制限するための第１の摺動溝１
２と、
浮力プレート１の頂面の外縁に配置され、浮力プレート１および回転リング２１に支持構
造を提供するための制限溝１４と、
浮力プレート１頂面に開設され、収容チャンバー１１と制限溝１４との間に位置し、クラ
ンク３１３の回転のための可動空間を提供する４つの第１のスロット１３と、を含む。
As shown in FIG. 4, the buoyancy plate 1 has a cylindrical shape.
A
A first sliding groove 1 arranged on the side surface of the buoyancy plate 1 for limiting the
2 and
A limiting
Includes four
図２、３、４に示すように、駆動装置２は、
制限溝１４を介して浮力プレート１側面に回転可能に接続され、海の波の運動エネルギー
を駆動装置２の運動エネルギーに変換するための回転リング２１と、
回転リング２１内側面に開設され、回転リング２１と浮力プレート１の間の摩擦を低減し
てエネルギー消費を削減するように、第１の摺動溝１２との間に複数の第１のボール２１
２が嵌設される第２の摺動溝２１１と、
回転リング２１底面であって、第２の摺動溝２１１の回転リング２１の中央軸に近接する
側に、回転リング２１の動力を伝達するための、噛合歯内側に向かう歯リング２１３と、
回転リング２１底面の下に接続され、海の波の作用力を受け、海の波の作用力を駆動リン
グ２２に伝達するように、底面に複数のインペラ２２１が設けられた駆動リング２２と、
回転リング２１外側面に設けられ、装置全体の浮力を高めるためのインフレータブルバッ
グ２３と、を含む。
As shown in FIGS. 2, 3 and 4, the drive device 2 is
A
A plurality of
The second sliding
On the bottom surface of the
A
An
図５、６に示すように、収集ボックス３は上面と下面のない中空の立方体形状であり、以
下を含む。
収集ボックス３の４つの側面の外壁中央部に設けられた第１のスライドレール３１１は、
その中央部に収集ボックス３の側面を貫通する第３のスロット３１１１が開設され、第１
のスライドレール３１１内にスライダー３１２が摺動可能に接続され、スライダー３１２
の第１のスライドレール３１１から離れる側にその変位を駆動するためのクランク３１３
が回転可能に接続され、クランク３１３のスライダー３１２から離れる端に第２のベベル
ギア３１３１が設けられ、第２のベベルギア３１３１は浮力プレート１内部に設けられた
第１のベベルギア１５を介して歯リング２１３と配合して回転可能である。
以上の構造によって、回転リング２１の回転をスライダー３１２の第１のスライドレール
３１１での直線往復運動に変換し、収集ネット４の収集機能に構造基礎を提供する。
収集ボックス３内部の４つの側面接続箇所に配置された第２のスライドレール３２は、第
２のスライドレール３２内に第２のボール３２１が摺動可能に設置され、第２のスライド
レール３２と第２のボール３２１の設置によって、収集ネット４が収集ボックス３内で低
い摩擦力でマイクロプラスチックの選別を行うのを確保することができる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
The
A
The
Crank 313 for driving the displacement to the side away from the
Is rotatably connected and a
With the above structure, the rotation of the
In the
図７、８に示すように、収集ネット４は以下を含む。
制限ハーフリングング４２１を介して第２のボール３２１と互いに配合され、収集ボック
ス３内部に摺動可能に接続された収集ラック４２は、そのフレーム外側の中央部にスライ
ダー３１２に接続された接続ロッド４２２が設けられ、収集ラック４２のフレームの外側
上部に固定溝４２３が設けられ、収集ラック４２はスライダー３１２によってドラグされ
、収集ボックス３内に垂直方向に往復運動することもできる。
磁気材料からなるフィルタースクリーン棚４１は固定溝４２３内のフィルタースクリーン
４１に吸着され、強い磁力で吸着されるため、ねじやスナップ構造が不要で、研究者によ
るフィルタースクリーン４１の交換に非常に便利である。
フィルタースクリーン棚４１のフレームの外側中央部に凹穴４１１１が設けられ、研究者
によるフィルタースクリーン４１の交換の時作業点を提供し、その内側にプランクトンネ
ット４１２が設けられ、使用するフィルタースクリーン４１は切断されたプランクトンネ
ット浅水II型であり、メッシュの径が１６０ μｍである。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
The
The
A recessed
応用例
本応用例は実施例１中の構造を基礎とし、本発明の動作原理を説明するものであり、具体
的な流れは以下の通りである。
Ｓ１：マイクロプラスチックを監視する必要があるオフショア海域を選択し、本発明の収
集装置を間隔１０～２０ｍで、正方行列の形で関連海域に配置する、
Ｓ２：収集装置が海水に投入されると、浮力プレート１とインフレータブルバッグ２３に
よって海面に浮遊可能であり、容積が１ｍ３の収集ボックス３によって１ｍ３の海水を収
集ボックス３中に制限する、
Ｓ３：収集ボックス３内部に制限された海水が外部の海水よりも比較的静止しており、外
部の海の波が駆動リング２２上のインペラ２２１に力を与え、回転リング２１を回転させ
る、
Ｓ４：回転リング２１は、歯リング２１３、第１のベベルギア１５、第２のベベルギア３
１３１を介して力を伝達し、クランク３１３を回転させる、
Ｓ５：クランク３１３は回転力を収集ネット４１の収集ボックス３での直線往復運動の力
に変換し、収集ネット４１は収集ボックス３内部に制限された海水中のマイクロプラスチ
ックを何度も繰り返し選別する、
Ｓ６：最初の収集装置の水での時間が１５～２０ｍｉｎに達すると、投入順序に従って収
集装置中のフィルタースクリーン４１を順番に取り出す、
Ｓ７：フィルタースクリーン４１に収集されたサンプルをステンレス鋼のふるいで洗い、
次にふるい中の残留物を脱イオン水を経って清浄な収集ボトルに移し、番号付けて封止し
、低温で光から保護され保管する、
Ｓ８：一次のマイクロプラスチック収集が完了したら、清浄なフィルタースクリーン４１
を交換して他のエリアのサンプリング収集を行うか、収集装置を直接回収してサンプリン
グを完了することができる。
Application Example This application example is based on the structure in Example 1 and describes the operating principle of the present invention, and the specific flow is as follows.
S1: Select the offshore area where microplastics need to be monitored, and place the collector of the present invention in the relevant area in the form of a square matrix with an interval of 10 to 20 m.
S2: When the collecting device is put into seawater, it can float on the sea surface by the buoyancy plate 1 and the
S3: The seawater restricted inside the
S4: The rotating
Power is transmitted through 131 to rotate the
S5: The crank 313 converts the rotational force into the force of the linear reciprocating motion in the
S6: When the time in water of the first collecting device reaches 15 to 20 min, the
S7: The sample collected on the
The residue in the sieve is then transferred through deionized water to a clean collection bottle, numbered and sealed, protected from light at low temperatures and stored.
S8: After the primary microplastic collection is completed, a
Can be exchanged for sampling and collection in other areas, or the collection device can be collected directly to complete sampling.
本発明によって設計された収集装置は、係留設備を追加することにより、長期間海に浮か
ぶことができ、使用するとき清浄なフィルタースクリーン４１を交換してから、海に戻す
ればよいため、オフショア環境におけるマイクロプラスチックの周期性監視装置として使
用され、研究者がサンプルを取るたびの準備作業を大幅に減らすことができる。
The collector designed by the present invention can float in the sea for a long period of time by adding mooring equipment, and when used, the
実験例１
本実験例は、上記応用例中の使用方法を基礎として本発明のサンプル処理方式を説明する
ものであり、具体的な流れは以下の通りである。
Ｓ１：渤海トロールサンプル中の２つの収集点を選択し：点Ａは沿岸に近く、約１０ｋｍ
であり、点Ｂは渤海の中央海域の近くにあり、沿岸から約７０ｋｍ離れる、
Ｓ２：Ａ、Ｂの２つの収集点（２０個収集装置）のトロールサンプルをそれぞれ採用し、
１０ｍｌを１００ｍｌハイタイプビーカー中に入る、
Ｓ２：飽和塩化ナトリウム塩溶液（真空吸引フィルター装置と２ｕｍフィルターで予備濾
過）を加え、一晩静置して上澄液を収集し、本実験で使用した消化試薬は３０％ Ｈ２Ｏ
２および６５％ ＨＮＯ３体積比１：３の混合液であり、消化液体が透明になるまで、
Ｓ３：溶液が透明になった後超純水を加え、真空ポンプで吸引濾過し、超純水で塩を洗浄
し、吸引濾過された後の径が２ μｍニトロセルロースフィルター膜を収集し、フィルタ
ー膜をガラス皿に置き、実体顕微鏡下に置きマイクロプラスチックを観察する、
Ｓ４：観察されたマイクロプラスチックを形態と色で分類し、プラグメント、粒子、繊維
およびフィルムの４つのタイプに分類できる。
Experimental Example 1
This experimental example describes the sample processing method of the present invention based on the usage method in the above application example, and the specific flow is as follows.
S1: Select two collection points in the Bohai Troll sample: Point A is close to the coast, about 10 km
Point B is near the central waters of the Bohai Sea, about 70 km away from the coast.
S2: Troll samples from two collection points (20 collection devices) A and B are used, respectively.
Put 10 ml in a 100 ml high-type beaker,
S2: A saturated sodium chloride salt solution (preliminary filtration with a vacuum suction filter device and a 2um filter) was added, and the mixture was allowed to stand overnight to collect the supernatant. The digestive reagent used in this experiment was 30% H2O.
A mixture of 2 and 65% HNO3 volume ratio 1: 3 until the digested liquid is clear.
S3: After the solution becomes transparent, ultrapure water is added, suction filtration is performed with a vacuum pump, salt is washed with ultrapure water, and a nitrocellulose filter membrane having a diameter of 2 μm after suction filtration is collected and filtered. Place the membrane on a glass dish and place it under a stereomicroscope to observe the microplastic.
S4: The observed microplastics can be classified by morphology and color into four types: plugs, particles, fibers and films.
実験例２
実験例２は実験例１で調製されたサンプルを測定し、サンプル中のマイクロプラスチック
の関連パラメータを説明し、Ａ収集点をＡ組とし、Ｂ収集点をＢ組とし、具体的なパラメ
ータは表１に示される。
Experimental Example 2
In Experimental Example 2, the sample prepared in Experimental Example 1 is measured, the related parameters of the microplastic in the sample are explained, the A collection point is set to A set, the B collection point is set to B set, and the specific parameters are shown in the table. Shown in 1.
表１ Ａ組、Ｂ組サンプル中のマイクロプラスチック関連パラメータ
表１のデータから分かるように、Ａ点のマイクロプラスチックは主に繊維からなり、Ｂ点
のマイクロプラスチックは主にフラグメントからなり、上記の違いの利用は次の通りであ
り：Ａ点の収集装置はほとんど河口域にあり、その周辺には海水養殖場があり、漁網、釣
り糸が壊れると大量の繊維状マイクロプラスチックになり、つまり主に沿岸での人間の活
動によって引き起こされ、Ｂ点は人間の活動エリアから遠く離れ、海水中のマイクロプラ
スチックはほとんど海流によって引き起こされ、海水によって壊れたフラグメントのマイ
クロプラスチックの含有量が高い。
As can be seen from the data in Table 1, the microplastic at point A consists mainly of fibers, the microplastic at point B consists mainly of fragments, and the use of the above differences is as follows: A point collector: Is mostly in the mouth of the river, with seawater farms around it, and when the fishing nets and fishing threads break, it becomes a large amount of fibrous microplastic, which means that it is mainly caused by human activities along the coast, and point B is human. Far from the active area, the microplastics in seawater are mostly caused by sea currents and have a high content of microplastics in fragments broken by seawater.
実験例３
実験例３は実験例１で調製されたサンプルを測定し、サンプル中のマイクロプラスチック
の存在量を説明し、具体的に表２に示される。
Experimental Example 3
Experimental Example 3 measures the sample prepared in Experimental Example 1, explains the abundance of microplastic in the sample, and is specifically shown in Table 2.
表２ Ａ組、Ｂ組サンプル中のマイクロプラスチック存在量
表２のデータから分かるように、Ａ点のマイクロプラスチックの存在量がＢ組よりも高く
、Ａ組、Ｂ組のマイクロプラスチック存在量の違いの理由は以下の通りであり：Ｂ点は海
路と海岸近くから遠く離れ、渤海の中央エリアに近いため、人間の活動による直接影響が
小さい。
As can be seen from the data in Table 2, the abundance of microplastics at point A is higher than that of group B, and the reasons for the difference in the abundance of microplastics between groups A and B are as follows: point B is the sea route. Since it is far from the coast and close to the central area of Bohai Sea, the direct influence of human activities is small.
Claims (6)
前記浮力プレート（１）の中央部に配置され、上端が浮力プレート（１）の本体プレー
トと同じ高さで、海水を制限するための収集ボックス（３）と、
前記収集ボックス（３）内に配置され、垂直方向に摺動可能で、マイクロプラスチック
を収集するための収集ネット（４）と、
前記浮力プレート（１）の外縁に回転可能に接続され、前記収集ネット（４）に運動動
力を提供する駆動装置（２）と、
を含むことを特徴とするオフショア環境におけるマイクロプラスチックの収集装置。 A buoyancy plate (1) to provide buoyancy,
A collection box (3) arranged in the center of the buoyancy plate (1) and having an upper end at the same height as the main body plate of the buoyancy plate (1) to limit seawater.
A collection net (4) arranged in the collection box (3), slidable in the vertical direction, and for collecting microplastics,
A drive device (2) rotatably connected to the outer edge of the buoyancy plate (1) to provide kinetic power to the collection net (4).
A microplastic collector in an offshore environment characterized by containing.
浮力プレート（１）中央部に配置され、前記収集ボックス（３）を取り付けるための収
容チャンバー（１１）と、
浮力プレート（１）側面に配置された第１の摺動溝（１２）と、
浮力プレート（１）頂面の外縁に配置された制限溝（１４）と、
浮力プレート（１）頂面に開設され、前記収容チャンバー（１１）と制限溝（１４）の
間に位置する４つの第１のスロット（１３）と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の収集装置。 The buoyancy plate (1) has a cylindrical shape.
A storage chamber (11) arranged in the center of the buoyancy plate (1) and for mounting the collection box (3),
The first sliding groove (12) arranged on the side surface of the buoyancy plate (1) and
Buoyancy plate (1) With a limiting groove (14) arranged on the outer edge of the top surface,
Four first slots (13) opened on the top surface of the buoyancy plate (1) and located between the accommodation chamber (11) and the limiting groove (14).
The collection device according to claim 1, wherein the collection device comprises.
前記制限溝（１４）を介して浮力プレート（１）側面に回転可能に接続された回転リング
（２１）と、
前記回転リング（２１）の内側面に開設され、第１の摺動溝（１２）との間に複数の第１
のボール（２１２）が嵌設される第２の摺動溝（２１１）と、
前記回転リング（２１）の底面であって、第２の摺動溝（２１１）の回転リング（２１）
の中央軸に近接する側に設けられ、噛合歯が内側に向かう歯リング（２１３）と、
前記回転リング（２１）の底面の下に接続され、底面に複数のインペラ（２２１）が設け
られた駆動リング（２２）と、
前記回転リング（２１）外側面に設けられたインフレータブルバッグ（２３）と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の収集装置。 The drive device (2) is
A rotating ring (21) rotatably connected to the side surface of the buoyancy plate (1) via the limiting groove (14),
A plurality of first sliding grooves (12) opened on the inner surface of the rotating ring (21) and between the rotating ring (21) and the first sliding groove (12).
The second sliding groove (211) into which the ball (212) is fitted, and
The bottom surface of the rotary ring (21), which is the rotary ring (21) of the second sliding groove (211).
A tooth ring (213) provided on the side close to the central axis of the tooth with the meshing teeth facing inward,
A drive ring (22) connected under the bottom surface of the rotating ring (21) and provided with a plurality of impellers (221) on the bottom surface.
An inflatable bag (23) provided on the outer surface of the rotating ring (21) and
2. The collecting device according to claim 2, wherein the collection device comprises.
収集ボックス（３）の４つの側面の外壁の中央部に設けられた第１のスライドレール（３
１１）と、
前記第１のスライドレール（３１１）の中央部に開設され収集ボックス（３）の側面を貫
通する第３のスロット（３１１１）と、
前記第１のスライドレール（３１１）内にスライダー（３１２）が摺動可能に接続され、
前記スライダー（３１２）の第１のスライドレール（３１１）から離れた一側に回転可能
に接続されたその変位を駆動するためのクランク（３１３）と、
前記クランク（３１３）のスライダー（３１２）から離れた一端に第２のベベルギア（３
１３１）が設けられ、前記第２のベベルギア（３１３１）が浮力プレート（１）内部に設
けられた第１のベベルギア（１５）を介して歯リング（２１３）と配合して回転可能であ
り、
収集ボックス（３）内部の４つの側面の接続箇所に設けられ、第２のボール（３２１）が
摺動可能に設けられた第２のスライドレール（３２）と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の収集装置。 The collection box (3) has a hollow cube shape with no upper surface and no lower surface.
A first slide rail (3) provided in the center of the outer wall of the four sides of the collection box (3).
11) and
A third slot (3111) opened in the center of the first slide rail (311) and penetrating the side surface of the collection box (3).
A slider (312) is slidably connected to the first slide rail (311).
A crank (313) rotatably connected to one side away from the first slide rail (311) of the slider (312) to drive its displacement.
A second bevel gear (3) at one end away from the slider (312) of the crank (313).
131) is provided, and the second bevel gear (3131) can be rotated by blending with the tooth ring (213) via the first bevel gear (15) provided inside the buoyancy plate (1).
A second slide rail (32) provided at a connection point on four side surfaces inside the collection box (3) and slidable with a second ball (321).
The collection device according to claim 3, wherein the collection device comprises.
制限ハーフリングング（４２１）を介して前記第２のボール（３２１）に相互に配合され
、収集ボックス（３）内部に摺動可能に接続された収集ラック（４２）と、
前記収集ラック（４２）のフレーム外側の中央部に設けられ、スライダー（３１２）に接
続された接続ロッド（４２２）と、収集ラック（４２）のフレーム内外側の上部に設けら
れた固定溝（４２３）と、
前記固定溝（４２３）内に吸着・固定された磁気材料からなるフィルタースクリーン棚（
４１）と、
前記フィルタースクリーン棚（４１）のフレーム外側の中央部に凹穴（４１１１）が設け
られ、内側に設けられたプランクトンネット（４１２）と、を含むことを特徴とする請求
項４に記載の収集装置。 The collection net (4) is
A collection rack (42) slidably connected to the inside of the collection box (3), which is intermixed with the second ball (321) via a limiting halfling (421).
A connection rod (422) provided in the center of the outside of the frame of the collection rack (42) and connected to the slider (312), and a fixing groove (423) provided in the upper part of the inside and outside of the frame of the collection rack (42). )When,
A filter screen shelf made of a magnetic material attracted and fixed in the fixing groove (423) (
41) and
The collector according to claim 4, wherein the filter screen shelf (41) is provided with a concave hole (4111) in a central portion on the outer side of the frame, and includes a plankton net (412) provided on the inner side. ..
集装置を間隔１０～２０ｍで、正方行列の形で関連海域に配置するステップと、
Ｓ２：収集装置が海水に投入されると、浮力プレート（１）とインフレータブルバッグ（
２３）によって海面に浮遊可能であり、固定のサイズの収集ボックス（３）により固定量
の海水を収集ボックス（３）中に制限するステップと、
Ｓ３：収集ボックス（３）内部に制限された海水が外部の海水よりも静止しており、外部
の海の波が駆動リング（２２）上のインペラ（２２１）に力を与え、回転リング（２１）
を回転させるステップと、
Ｓ４：回転リング（２１）は、歯リング（２１３）、第１のベベルギア（１５）、第２の
ベベルギア（３１３１）を介して力を伝達し、クランク（３１３）を回転させるステップ
と、
Ｓ５：クランク（３１３）は回転力を収集ネット（４１）の収集ボックス（３）での直線
往復運動の力に変換し、収集ネット（４１）は収集ボックス（３）内部に制限された海水
中のマイクロプラスチックを繰り返し選別するステップと、
Ｓ６：最初の収集装置の水での時間が１５～２０ｍｉｎに達すると、投入順序に従って収
集装置中のフィルタースクリーン（４１）を順番に取り出すステップと、
Ｓ７：フィルタースクリーン（４１）に収集されたサンプルをステンレス鋼のふるいで洗
い、次にふるい中の残留物を脱イオン水を経って清浄な収集ボトルに移し、番号付けて封
止し、低温で光から保護されて保管するステップと、
Ｓ８：一次のマイクロプラスチック収集が完了したら、清浄なフィルタースクリーン（４
１）を交換して他のエリアのサンプリング収集を行うか、収集装置を直接回収してサンプ
リングを完了するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の収集装置の応用方法。 S1: A step of selecting an offshore area where microplastics need to be monitored and arranging the collectors of the present invention in the relevant area in the form of a square matrix with an interval of 10 to 20 m.
S2: When the collector is put into seawater, the buoyancy plate (1) and the inflatable bag (
A step that allows floating on the surface of the sea by 23) and limits a fixed amount of seawater into the collection box (3) by a fixed size collection box (3).
S3: The seawater restricted inside the collection box (3) is more stationary than the outside seawater, and the waves of the outside sea apply force to the impeller (221) on the drive ring (22), and the rotating ring (21). )
Steps to rotate and
S4: The rotary ring (21) transmits a force through the tooth ring (213), the first bevel gear (15), and the second bevel gear (3131) to rotate the crank (313).
S5: The crank (313) converts the rotational force into the force of linear reciprocating motion in the collection box (3) of the collection net (41), and the collection net (41) is restricted to the inside of the collection box (3) in seawater. Steps to repeatedly sort microplastics and
S6: When the time in water of the first collecting device reaches 15 to 20 min, the step of taking out the filter screen (41) in the collecting device in order according to the charging order, and
S7: The sample collected on the filter screen (41) is washed with a stainless steel sieve, then the residue in the sieve is transferred to a clean collection bottle via deionized water, numbered and sealed, at low temperature. Steps to store protected from light and
S8: After the primary microplastic collection is complete, a clean filter screen (4)
1) is replaced to collect sampling in other areas, or the collection device is directly collected to complete sampling.
The application method of the collecting device according to any one of claims 1 to 5, wherein the collection device comprises.
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