KR102642338B1 - Methods for quantitative detection of microplastic - Google Patents
Methods for quantitative detection of microplastic Download PDFInfo
- Publication number
- KR102642338B1 KR102642338B1 KR1020210101736A KR20210101736A KR102642338B1 KR 102642338 B1 KR102642338 B1 KR 102642338B1 KR 1020210101736 A KR1020210101736 A KR 1020210101736A KR 20210101736 A KR20210101736 A KR 20210101736A KR 102642338 B1 KR102642338 B1 KR 102642338B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sample
- microplastics
- present
- counting
- ultrasonic
- Prior art date
Links
- 229920000426 Microplastic Polymers 0.000 title claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 14
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 11
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 10
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 9
- 238000010186 staining Methods 0.000 claims description 8
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 claims description 6
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims description 6
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 claims description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 4
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 4
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 89
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 22
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 13
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 11
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 11
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 10
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 6
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011496 digital image analysis Methods 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000011325 microbead Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 238000003260 vortexing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/40—Concentrating samples
- G01N1/4077—Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
- G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means
- G01N15/0227—Investigating particle size or size distribution by optical means using imaging; using holography
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
- G01N15/0272—Investigating particle size or size distribution with screening; with classification by filtering
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/40—Concentrating samples
- G01N1/4077—Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids
- G01N2001/4088—Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids filtration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/40—Concentrating samples
- G01N1/4077—Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids
- G01N2001/4094—Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids using ultrasound
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
본 발명은 a) 시료를 샘플링하는 단계; b) 상기 시료에 대하여 초음파 처리하는 단계; 및 c) 상기 초음파 처리된 시료 내에 존재하는 미세플라스틱 입자 개수를 계수하는 단계;를 포함하며, 상기 시료에 대하여 초음파 처리하는 단계에서 상기 시료 내에 존재하는 유기 물질은 파쇄되는 것을 특징으로 하는, 미세플라스틱 정량 분석 방법에 관한 발명이다. The present invention includes the steps of a) sampling a sample; b) sonicating the sample; and c) counting the number of microplastic particles present in the ultrasonicated sample, wherein in the step of sonicating the sample, organic substances present in the sample are shredded. This invention relates to a quantitative analysis method.
Description
본 발명은 초음파를 이용한 미세플라스틱 정량 분석 방법에 관한 발명이다.The present invention relates to a method for quantitative analysis of microplastics using ultrasound.
지난 60년간 전세계적으로 플라스틱 사용량이 급증하여 2016년 기준, 3억3천 5백만톤이 생산되었다(PlasticEurope, 2017). 이 중 매립, 재활용 및 재사용된 플Over the past 60 years, global plastic use has increased rapidly, with 335 million tons produced in 2016 (PlasticEurope, 2017). Among these, landfill, recycled and reused plastic
라스틱 이외의 상당량의 플라스틱은 환경 중으로 유입되어 축적이 일어나는데, 특히, 강이나 바다와 같은 수환경에 주로 축적 된다(Eriksen et al., 2013). 이처럼 버려진 플라스틱은 환경 중에서 물리적인 파쇄나 광분해, 생물 분해 등 풍화 과정을 거쳐 작은 크기로 잘게 부셔지게 되거나 (Moore, 2008), 특정 목적을 위해 플라스틱 크기가 5 mm 이하로 제조되기도 하는데 이와 같이 자연적으로 또는 인위적으로 입자크기가 5mm 이하가 된 플라스틱을 미세플라스틱 (microplastic)이라고 한다 (Eckert 등, 2018).A significant amount of plastic other than plastic enters the environment and accumulates, especially in water environments such as rivers and the sea (Eriksen et al., 2013). These discarded plastics are broken into small pieces in the environment through weathering processes such as physical crushing, photodecomposition, and biological decomposition (Moore, 2008), or they are manufactured into plastics of 5 mm or less in size for specific purposes. Alternatively, plastics whose particle size has been artificially reduced to 5 mm or less are called microplastics (Eckert et al., 2018).
최근 미세플라스틱이 소금(EFSA, 2016)이나, 수산물(Karami 외, 2018), 먹는물 등 다양한 경로를 통해 사람의 체내로 유입되고 있다는 연구가 보고되고 있으며, 실제로 사람 변 중에서도 미세플라스틱이 발견되면서 미세플라스틱에 대한 사람들의 우려가 커지고 있다. 이처럼 사람에게도 노출되는 미세플라스틱이 하천이나 호소, 강 등에 서식하는 생물에서 어느 정도로 분포하는지에 대한 조사는 해양에 비해 거의 이루어지지 않았다. 특히, 하천이나 호수에서 어류와 같은 수생생물의 체내 미세플라스틱 축적 모니터링은 전세계적으로도 연구가 많이 되지 않고 있는 실정이다. 이들 수생생물 체내 미세플라스틱 축적 조사는 중요한 의미를 가지는데, 물 중의 미세플라스틱을 수생 생물들이 먹이로 오인하여 섭취하게 될 경우, 섭취된 미세플라스틱은 생물의 체내에서 직접적인 혹은 간접적인 영향을 주게 된다.Recently, studies have reported that microplastics are entering the human body through various routes, such as salt (EFSA, 2016), marine products (Karami et al., 2018), and drinking water. In fact, microplastics have been discovered in human feces, leading to the increase in microplastics. People's concerns about plastic are growing. Compared to the ocean, little research has been done on the extent to which microplastics, which are exposed to humans, are distributed in organisms living in rivers, lakes, and rivers. In particular, monitoring of the accumulation of microplastics in the body of aquatic organisms such as fish in rivers and lakes is not being studied much around the world. Investigating the accumulation of microplastics in the bodies of these aquatic organisms has important implications. When aquatic organisms mistake microplastics in water for food and ingest them, the ingested microplastics have a direct or indirect effect on the organisms' bodies.
그러나, 하천이나 호수 및 해양 등에서 축적된 미세플라스틱을 조사할 경우 미세플라스틱의 사이즈와 유사한 동물성 플랑크톤과 같이 다수의 유기물로부터 미세플라스틱을 완벽하게 분리하여 검출하는 것은 현실적으로 어려운 문제가 있다.However, when investigating microplastics accumulated in rivers, lakes, and oceans, it is realistically difficult to completely separate and detect microplastics from multiple organic substances such as zooplankton, which are similar in size to microplastics.
따라서, 미세플라스틱 사이즈와 유사한 유기물의 위양성 유발 가능성을 막아 신뢰성이 향상된 미세플라스틱 정량 분석 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for research into a quantitative analysis method for microplastics with improved reliability by preventing the possibility of causing false positives for organic substances similar to the size of microplastics.
본 발명은 초음파를 이용함으로써, 미세플라스틱 사이즈와 유사한 유기물의 위양성 유발 가능성을 막아 신뢰성이 향상된 미세플라스틱 정량 분석 방법이 제안된다.The present invention proposes a quantitative analysis method for microplastics with improved reliability by using ultrasound to prevent the possibility of causing false positives for organic substances similar in size to microplastics.
상기 기술적 과제를 해결하고자, 본 발명은 a) 시료를 샘플링하는 단계; b) 상기 시료에 대하여 초음파 처리하는 단계; 및 c) 상기 초음파 처리된 시료 내에 존재하는 미세플라스틱 입자 개수를 계수하는 단계;를 포함하며, 상기 시료에 대하여 초음파 처리하는 단계에서 상기 시료 내에 존재하는 유기 물질은 파쇄되는 것을 특징으로 하는, 미세플라스틱 정량 분석 방법을 제공한다. In order to solve the above technical problem, the present invention includes the steps of a) sampling a sample; b) sonicating the sample; and c) counting the number of microplastic particles present in the ultrasonicated sample, wherein in the step of sonicating the sample, organic substances present in the sample are shredded. Quantitative analysis methods are provided.
상기 시료에 대하여 초음파 처리하는 단계는 30분 이상 수행되는 것을 특징으로 한다.The step of sonicating the sample is characterized in that it is performed for more than 30 minutes.
상기 시료에 대하여 초음파 처리하는 단계는 35.32 kJ/cm2 이상의 에너지량이 투입되는 것을 특징으로 한다.The step of ultrasonicating the sample is characterized in that an amount of energy of 35.32 kJ/cm 2 or more is input.
상기 시료 내에 존재하는 미세플라스틱은 초음파 처리 단계에서 파쇄되지 않는 것을 특징으로 한다.Microplastics present in the sample are characterized in that they are not shattered during the ultrasonic treatment step.
상기 시료에 대하여 초음파 처리하는 단계에서 상기 시료 내에 존재하는 유기 물질의 사이즈는 1/10 이상으로 감소할 수 있다.During the ultrasonic treatment of the sample, the size of organic substances present in the sample may be reduced to 1/10 or more.
상기 시료를 샘플링하는 단계 이후에 상기 시료를 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include filtering the sample after sampling the sample.
상기 시료를 필터링하는 단계는 Nylon membrane filter, Polyethersulfone(PES) filter, Cellulose Acetate(CA) filter 및 Polycarbonate Track Etched(PCTE) filter 중 어느 하나의 필터를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.The step of filtering the sample is characterized by being performed using any one of a Nylon membrane filter, Polyethersulfone (PES) filter, Cellulose Acetate (CA) filter, and Polycarbonate Track Etched (PCTE) filter.
상기 초음파 처리된 시료 내에 존재하는 미세플라스틱 입자 개수를 계수하는 단계는 상기 유기 물질을 DNA staining하여 이미지 기반 형광 계수 분석에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.The step of counting the number of microplastic particles present in the ultrasonicated sample is characterized in that it is performed by DNA staining the organic material and using image-based fluorescence counting analysis.
본 발명의 일 실시형태에 따른 미세플라스틱 정량 분석 방법에 의할 경우 미세플라스틱의 크기와 유사한 크기를 갖는 동물성 플랑크톤과 같은 다수의 유기물을 초음파에 의해 미세한 크기로 파쇄함으로써, 미세플라스틱만을 완벽하게 분리하여 검출할 수 있다. According to the quantitative analysis method for microplastics according to an embodiment of the present invention, a large number of organic substances such as zooplankton, which have a size similar to that of microplastics, are broken into fine sizes by ultrasonic waves, thereby completely separating only microplastics. It can be detected.
또한, 초음파 전처리에 의해 미세플라스틱은 파쇄되지 않는 반면 동물성 플랑크톤과 같은 다수의 유기물은 초음파에 의해 미세한 크기로 파쇄되기 때문에, 미세플라스틱의 정량 및 계수의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.In addition, while microplastics are not shattered by ultrasonic pretreatment, many organic substances such as zooplankton are shredded into fine sizes by ultrasonic waves, which has the effect of improving the reliability of quantification and counting of microplastics.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 초음파 처리된 시료 내에 존재하는 미세플라스틱 입자 개수를 계수하는 단계에서 파쇄된 상기 동물성 플랑크톤과 같은 다수의 유기 물질을 DNA staining하여 이미지 기반 형광 계수 분석에 의해 수행함으로써, 파쇄된 다수의 유기 물질이 뭉침에 의해 사이즈가 커지거나 일부 미세플라스틱 사이즈와 유사한 유기물들에 대하여 염색에 의해 미세플라스틱과 명백히 구별할 수 있어, 미세플라스틱의 정량 및 계수의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, in the step of counting the number of microplastic particles present in the ultrasonicated sample, DNA staining of a large number of organic substances such as the crushed zooplankton is performed by image-based fluorescence counting analysis. By doing so, the size of a large number of crushed organic materials can be increased by agglomeration, or organic materials similar to the size of some microplastics can be clearly distinguished from microplastics by dyeing, which has the effect of improving the reliability of quantification and counting of microplastics. There is.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 초음파 노출 시간에 따른 셀 사이즈 분포도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 초음파를 통한 위양성 유발 가능 물질을 파쇄한 결과를 나타내는 사진이다.
도 3은 환경시료와 폴리스티렌 표준시료(PS standard)를 혼합한 혼합시료에 대하여 초음파 처리 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 환경시료와 폴리스티렌 표준시료(PS standard)를 혼합한 혼합시료에 대하여 초음파 처리 실험 세부 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 환경시료와 폴리스티렌 표준시료(PS standard)를 혼합한 혼합시료에 대하여 초음파 처리의 최적 파쇄 조건 하에서 처리한 결과를 나타내는 그래프이다.1 is a cell size distribution chart according to ultrasound exposure time according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a photograph showing the results of crushing a substance that can cause false positives through ultrasound according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the results of an ultrasonic treatment experiment for a mixed sample of an environmental sample and a polystyrene standard sample (PS standard).
Figure 4 is a graph showing the detailed results of an ultrasonic treatment experiment for a mixed sample of an environmental sample and a polystyrene standard sample (PS standard).
Figure 5 is a graph showing the results of processing a mixed sample of an environmental sample and a polystyrene standard sample (PS standard) under optimal ultrasonic crushing conditions.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, these examples are only intended to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples in any way.
본 발명의 일 실시형태에 따른 미세플라스틱 정량 분석 방법은, a) 시료를 샘플링하는 단계; b) 상기 시료에 대하여 초음파 처리하는 단계; 및 c) 상기 초음파 처리된 시료 내에 존재하는 미세플라스틱 입자 개수를 계수하는 단계;를 포함하며, 상기 시료에 대하여 초음파 처리하는 단계에서 상기 시료 내에 존재하는 유기 물질은 파쇄되는 것을 특징으로 한다.A method for quantitative analysis of microplastics according to an embodiment of the present invention includes the steps of a) sampling a sample; b) sonicating the sample; and c) counting the number of microplastic particles present in the ultrasonicated sample, wherein in the step of sonicating the sample, organic substances present in the sample are shredded.
미세플라스틱 정량 분석을 위해 우선 a) 시료를 샘플링하는 단계가 수행된다.For quantitative analysis of microplastics, step a) sampling the sample is first performed.
시료를 샘플링하는 방법은 아주 다양하며, 사용되는 샘플링 방법에 따라 측정에 큰 영향을 미칠 수 있다. 샘플링 방법은 Selective sampling, Volume reduced sampling 및 Bulk sampling으로 구분될 수 있다.There are many different ways to sample a sample, and the sampling method used can have a significant impact on the measurement. Sampling methods can be divided into selective sampling, volume reduced sampling, and bulk sampling.
Selective sampling 방법은 육안으로 보이는 플라스틱을 수면이나 침전물과 같은 환경에서 직접적으로 추출하는 샘플링으로서, pellet과 유사한 형태로 1 mm 보다 큰 크기의 미세플라스틱이 채취되나, 명확하지 않고, 해안 쓰레기와 섞인 형태로 채취되는 단점이 있다.Selective sampling method is a sampling method that directly extracts visible plastics from the environment such as water surface or sediment. Microplastics larger than 1 mm are collected in a pellet-like form, but are not clear and are mixed with coastal debris. There is a downside to being harvested.
Volume reduced sampling 방법은 실험실 분석을 위해 우선적 분리가 요구되는 미세플라스틱을 대상으로 진행되는 시료 채취방법으로 대상 플라스틱의 필터링과 수집이 동시에 이루어지는 장점이 있으나 미세플라스틱 채취시 잠재적 손실 가능성을 배제할 수 없는 방법이기 때문에 지표수에서의 미세플라스틱보다 더 적게 평가되는 문제가 있다.The volume reduced sampling method is a sampling method for microplastics that require priority separation for laboratory analysis. It has the advantage of filtering and collecting target plastics at the same time, but the possibility of potential loss when collecting microplastics cannot be ruled out. Because of this, there is a problem that it is evaluated less than microplastics in surface water.
따라서, 본 발명의 일 실시형태에서는 시료를 샘플링하는 단계가 Bulk sampling 방법으로 수행되며, Bulk sampling 방법은 원하는 연구 대상을 위해 부피를 줄이지 않고 전체 시료를 채취하는 방법으로서, 이론적으로 크기나 가시성에 관계없이 시료의 모든 미세플라스틱을 채취할 수 있다.Therefore, in one embodiment of the present invention, the sample sampling step is performed by the bulk sampling method. The bulk sampling method is a method of collecting the entire sample without reducing the volume for the desired research subject, theoretically not related to size or visibility. All microplastics in a sample can be collected without
상기 시료를 샘플링하는 단계 이후에 상기 시료를 필터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.After sampling the sample, the method may further include filtering the sample.
상기 시료를 필터링하는 단계는 Nylon membrane filter, Polyethersulfone(PES) filter, Cellulose Acetate(CA) filter 및 Polycarbonate Track Etched(PCTE) filter 중 어느 하나의 필터를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.The step of filtering the sample is characterized by being performed using any one of a Nylon membrane filter, Polyethersulfone (PES) filter, Cellulose Acetate (CA) filter, and Polycarbonate Track Etched (PCTE) filter.
상기 시료를 샘플링하는 단계 이후에 상기 시료를 필터링하는 단계는 다음과 같은 단계로 필터링될 수 있다.The step of filtering the sample after the step of sampling the sample may be filtered in the following steps.
Prefilter(180 μm) : Nylon net filterPrefilter (180 μm): Nylon net filter
1단계 filter(100 μm) : Nylon net filterStep 1 filter (100 μm): Nylon net filter
2단계 filter(12 μm) : Nylon membrane filter, Polyethersulfone(PES) filter, Cellulose Acetate(CA) filter, Polycarbonate Track Etched(PCTE) filter(10 μm)2nd stage filter (12 μm): Nylon membrane filter, Polyethersulfone (PES) filter, Cellulose Acetate (CA) filter, Polycarbonate Track Etched (PCTE) filter (10 μm)
시료로서, 폴리스티렌 표준 시료에 대하여 단계별 filtering을 진행하여 Recovery ratio를 도출한 결과, PCTE filter의 경우 70%로 가장 높게 나타났으며, CA의 경우 55.22%로 가장 낮게 나타났다. 전체적으로 55-70%의 범위 안에 recovery ratio를 보여줌으로, 70%의 performance를 보여주는 PCTE 필터를 사용하여 필터링을 진행하는 것이 가장 효율적임을 알 수 있다.As a sample, the recovery ratio was derived by performing step-by-step filtering on a polystyrene standard sample. As a result, the PCTE filter showed the highest at 70%, and the CA showed the lowest at 55.22%. Overall, the recovery ratio is in the range of 55-70%, showing that filtering using a PCTE filter with a performance of 70% is most efficient.
다음으로, b) 상기 시료에 대하여 초음파 처리하는 단계가 수행된다.Next, step b) sonicating the sample is performed.
일반적으로, 시료에서 미세플라스틱 정량 분석시 미세플라스틱과 유사한 사이즈의 동물성 플랑크톤과 같은 유기물질로부터 미세플라스틱을 완벽하게 분리하여 검출하는 것은 현실적으로 어려운 문제이다.In general, when quantitatively analyzing microplastics in samples, it is a realistically difficult problem to completely separate and detect microplastics from organic substances such as zooplankton of similar size to microplastics.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 환경 시료에서 미세플라스틱의 정량 분석시 유기물질로 인해 발생할 수 있는 측정의 위양성 에러(false-positive error)를 낮추기 위하여, 상기 시료에 대하여 초음파 처리하는 단계가 수행된다.According to one embodiment of the present invention, in order to reduce false-positive errors in measurement that may occur due to organic substances during quantitative analysis of microplastics in environmental samples, the step of sonicating the sample is performed. .
일반적으로, 초음파 발생을 통한 기포(bubble)의 생성(nucleation), 성장(growth), 붕괴(collapse) 과정을 거치는 공동현상(cavitation)의해 음파에너지(sound energy)에서 화학적 에너지(chemical energy)로 전환되며, 이 과정에서 기포가 발생하게 되는데, 고온(<5,000 K), 고압(<1,000 atm) 상태에 도달하여 초음파 분해메카니즘이 발생한다. 현재까지 주파수, 온도, pH, 초기농도 등과 같은 초음파 반응 조건이 분해 반응 속도에 어떠한 영향을 주는 지에 따른 분해 연구가 이뤄지고 있다.In general, sound energy is converted into chemical energy through cavitation, which involves the nucleation, growth, and collapse of bubbles using ultrasonic waves. In this process, bubbles are generated, and when high temperature (<5,000 K) and high pressure (<1,000 atm) are reached, an ultrasonic decomposition mechanism occurs. To date, decomposition research is being conducted on how ultrasonic reaction conditions such as frequency, temperature, pH, and initial concentration affect the decomposition reaction rate.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 위양성 유발 가능 물질 제거를 위한 최적 파쇄 시간 도출을 위해 시료를 frequency 20 kHz에 10분, 20분, 30분 노출시켜, 이미지 기반 세포 계수기인 Countess ii cell counter를 통해 측정하였다. 이를 통해 노출 시간에 따른 환경 시료 속 위양성 유발 가능 물질 제거 가능성 및 최적 시간을 도출할 수 있었다.According to one embodiment of the present invention, in order to derive the optimal crushing time to remove substances that can cause false positives, the sample is exposed to a frequency of 20 kHz for 10 minutes, 20 minutes, and 30 minutes, and the sample is subjected to Countess ii cell counter, an image-based cell counter. Measured. Through this, it was possible to derive the possibility and optimal time to remove substances that can cause false positives in environmental samples depending on the exposure time.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 초음파 노출 시간에 따른 셀 사이즈 분포도이다. Figure 1 is a cell size distribution chart according to ultrasonic exposure time according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 상기 시료의 초음파 처리 결과 다음과 같이 초음파 노출 시간에 따라 크기가 큰 입자의 크기가 감소하는 것을 확인하였으며, 초음파 노출 시간을 30분으로 하면, 해당 측정 기기의 신뢰 범위인 4~60 μm 사이의 범위는 cleared zone인 것을 확인할 수 있다. 따라서, 상기 시료에 대하여 초음파 처리하는 단계는 30분 이상 수행되는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 1, as a result of ultrasonic treatment of the sample, it was confirmed that the size of large particles decreases with ultrasonic exposure time as follows. When the ultrasonic exposure time is 30 minutes, the reliability range of the measuring device is 4. It can be seen that the range between ~60 μm is the cleared zone. Therefore, the step of sonicating the sample is characterized in that it is performed for more than 30 minutes.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 초음파를 통한 위양성 유발 가능 물질을 파쇄한 결과를 나타내는 사진이다.Figure 2 is a photograph showing the results of crushing a substance that can cause false positives through ultrasound according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 상기 시료의 초음파 처리 결과 위양성 유발 가능 물질인 동물성 플랑크톤과 같은 다수의 유기 물질들이 파쇄되어, 미세플라스틱을 완벽하게 분리하여 검출하는 것이 가능함을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, it can be seen that as a result of ultrasonic treatment of the sample, many organic substances such as zooplankton, which can cause false positives, are broken down, making it possible to completely separate and detect microplastics.
도 3은 환경시료와 폴리스티렌 표준시료(PS standard)를 혼합한 혼합시료에 대하여 초음파 처리 실험 결과를 나타내는 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the results of an ultrasonic treatment experiment for a mixed sample of an environmental sample and a polystyrene standard sample (PS standard).
도 4는 환경시료와 폴리스티렌 표준시료(PS standard)를 혼합한 혼합시료에 대하여 초음파 처리 실험 세부 결과를 나타내는 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the detailed results of an ultrasonic treatment experiment for a mixed sample of an environmental sample and a polystyrene standard sample (PS standard).
도 3 및 도 4를 참조하면, 추가적으로 혼합시료(환경시료 + PS standard, 200 mL)에 대하여 기기 측정 수를 n=4로 초음파 노출 시간을 60분까지 증가시켜 Luna fx7 cell counter를 이용하여 초음파 파쇄 가능성을 확인하였다.Referring to Figures 3 and 4, additionally, for the mixed sample (environmental sample + PS standard, 200 mL), the number of device measurements was n = 4, the ultrasonic exposure time was increased to 60 minutes, and ultrasonic disruption was performed using a Luna fx7 cell counter. The possibility was confirmed.
3 μm 이상의 위양성 유발 가능 물질이 파쇄되어 1 μm 이하의 범위에서 검출되는 것이 확인되었으며, 초음파 노출 시간을 30분 이상만 진행해도 본 발명에서 대상으로 하는 범위의 위양성 유발 가능 물질 제거가 가능한 것이 확인되어, 최저 초음파 노출 시간을 30분으로 설정하여 protocol화가 가능한 것으로 확인되었다.It was confirmed that substances that can cause false positives of 3 μm or more are broken down and detected in the range of 1 μm or less, and it was confirmed that substances that can cause false positives in the range targeted by the present invention can be removed even if the ultrasonic exposure time is only 30 minutes or more. , it was confirmed that protocolization was possible by setting the minimum ultrasound exposure time to 30 minutes.
그러나, 초음파 처리 후 3~5 μm 범위의 검출 물질의 경우, 시료에 존재하는 플라스틱성 물질 또는 경도성 높은 타물질일 가능성이 있으며, 또한, 1~2 μm 의 파쇄된 물질들이 서로 밀접하게 clogging되어 한 물질로 측정기기가 판단 검출할 가능성이 있다.However, in the case of detected substances in the 3-5 μm range after ultrasonic treatment, there is a possibility that they are plastic substances or other highly hard substances present in the sample, and in addition, crushed substances of 1-2 μm are clogging closely together. There is a possibility that a measuring device may detect a single substance.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 후술하는 바와 같이 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 초음파 처리된 시료 내에 존재하는 미세플라스틱 입자 개수를 계수하는 단계는 상기 유기 물질을 DNA staining하여 이미지 기반 형광 계수 분석에 의해 수행할 수 있다. In order to solve this problem, as will be described later, according to one embodiment of the present invention, the step of counting the number of microplastic particles present in the ultrasonicated sample is performed by DNA staining the organic material and image-based fluorescence counting analysis. It can be done.
즉, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 초음파 처리된 시료 내에 존재하는 미세플라스틱 입자 개수를 계수하는 단계에서 파쇄된 상기 동물성 플랑크톤과 같은 다수의 유기 물질을 DNA staining하여 이미지 기반 형광 계수 분석에 의해 수행함으로써, 파쇄된 다수의 유기 물질이 뭉침에 의해 사이즈가 커지거나 일부 미세플라스틱 사이즈와 유사한 유기물들에 대하여 염색에 의해 미세플라스틱과 명백히 구별할 수 있어, 미세플라스틱의 정량 및 계수의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.That is, according to one embodiment of the present invention, in the step of counting the number of microplastic particles present in the ultrasonicated sample, DNA staining of a large number of organic substances such as the crushed zooplankton is performed by image-based fluorescence counting analysis. By doing so, the size of a large number of crushed organic materials can be increased by agglomeration, or organic materials similar to the size of some microplastics can be clearly distinguished from microplastics by dyeing, which has the effect of improving the reliability of quantification and counting of microplastics. There is.
다음으로, 위양성 유발 가능 물질 제거를 위한 최적 에너지량 도출을 위해 위양성 유발 가능 물질 제거 시 필요한 Power Density를 통해 총 초음파 에너지량을 결정하였다.Next, in order to derive the optimal amount of energy for removing substances that can cause false positives, the total amount of ultrasonic energy was determined through the power density required to remove substances that could cause false positives.
실험 시 사용한 초음파 장치는 탐침형(probe type) 장치(VCX 500, 13 mm probe)로, 샘플의 온도를 측정하여 설정값 이상으로 상승 시 자동 멈추었다가 다시 가동되며, 13 mm probe 사용 시 10 ~ 250 mL 의 용량을 처리할 수 있다. 시료에 탐침을 통해 초음파를 전달하는 형태로서, 20 kHz에서 (초음파 출력 500 W) 실험을 진행하였다.The ultrasonic device used in the experiment is a probe type device (VCX 500, 13 mm probe). It measures the temperature of the sample and automatically stops and restarts when it rises above the set value. When using a 13 mm probe, the temperature ranges from 10 to 250. Capacity of mL can be processed. In a form of transmitting ultrasonic waves to the sample through a probe, the experiment was conducted at 20 kHz (ultrasonic output 500 W).
Power Density를 통해 초음파 에너지량을 계산하는 방법은 다음과 같다.The method to calculate the amount of ultrasonic energy through power density is as follows.
① Ultrasonic processor의 power supply의 전원을 켬.① Turn on the power supply of the Ultrasonic processor.
② Amplitude를 원하는 수치로 설정함 (본 실험에서는 Amplitude 40 %으로 설정).② Set the Amplitude to the desired value (in this experiment, Amplitude was set to 40%).
③ Probe를 liquid가 아닌 공기 중 상태에 놓고, Power monitor에 표시되는 Watt의 수치를 기록함.③ Place the probe in air, not liquid, and record the Watt value displayed on the power monitor.
④ Amplitude 설정 값의 변화 없이 Probe를 liquid sample에 넣고, power monitor에 표시되는 Watt의 수치를 기록함 (공기 중 초음파 세기(Watt, J/s)- 1.3167, Sample 중 초음파 세기(Watt, J/s)- 27.2833).④ Insert the probe into the liquid sample without changing the Amplitude setting value and record the Watt value displayed on the power monitor (ultrasonic intensity in air (Watt, J/s) - 1.3167, ultrasonic intensity in sample (Watt, J/s) - 27.2833).
⑤ 위의 ③, ④의 수치 차이가 Sample에 가해지는 energy/power의 양임.⑤ The difference between the values ③ and ④ above is the amount of energy/power applied to the sample.
Sample 중 초음파 세기 - 공기 중 초음파 세기 = 2597 W(J/s)Ultrasonic intensity in sample - Ultrasonic intensity in air = 2597 W (J/s)
⑥ 따라서, Power Density를 구하기 위해 probe tip(13 mm)의 횡단면적으로 나누면 Power density(W/cm2)를 구할 수 있음. 즉, 13 mm 의 횡단면적 = 1.3267 cm2 이므로, power density = 19.5731 W/cm2 ⑥ Therefore, to find the power density, you can find the power density (W/cm 2 ) by dividing it by the cross-sectional area of the probe tip (13 mm). That is, the cross-sectional area of 13 mm = 1.3267 cm 2 , so power density = 19.5731 W/cm 2
따라서, Power density를 통해 계산한 위양성 유발 가능 물질 제거 시 필요한 초음파 최소 투입 에너지량은 35.32 kJ/cm2 이며, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 시료에 대하여 초음파 처리하는 단계는 35.32 kJ/cm2 이상의 에너지량이 투입되는 것을 특징으로 한다.Therefore, the minimum amount of ultrasonic input energy required to remove substances that can cause false positives calculated through power density is 35.32 kJ/cm 2 , and according to one embodiment of the present invention, the step of sonicating the sample is 35.32 kJ/cm 2 It is characterized by the input of 2 or more amounts of energy.
하기 [표 1]은 미세플라스틱 초음파 파쇄 예비실험 결과를 나타낸다. 본 발명에서는 미세플라스틱 초음파 파쇄여부를 확인하기 위해 예비실험을 진행하였다.[Table 1] below shows the results of a preliminary experiment on ultrasonic crushing of microplastics. In the present invention, a preliminary experiment was conducted to confirm whether ultrasonic fracturing of microplastics occurred.
폴리스티렌 미세플라스틱 표준 시료(d=4.151 μm at 0 min)를 20분, 30분, 40분 노출시켜 실험을 진행하였다.The experiment was conducted by exposing a polystyrene microplastic standard sample (d=4.151 μm at 0 min) for 20, 30, and 40 minutes.
해당 실험에 사용한 초음파 장치는 배스형(bath type, 주파수 28 kHz, 초음파 출력 50 W) stainless 재질 반응조(가로 18 cm, 세로 16 cm, 높이 17 cm)(SD-100, Muiigae, Korea)를 이용하였으며, 조사 시 발생하는 열을 조절할 수 있는 온도조절 센스가 있으며, 외부의 초음파 발진에서 반응조 하단에 장착된 진동자에서 에너지를 전달하여 초음파를 발생시키는 형태이다.The ultrasonic device used in this experiment was a bath type (frequency 28 kHz, ultrasonic output 50 W) stainless steel reaction tank (width 18 cm, length 16 cm, height 17 cm) (SD-100, Muiigae, Korea). , there is a temperature control sense that can control the heat generated during irradiation, and it generates ultrasonic waves by transferring energy from external ultrasonic oscillations to a oscillator mounted at the bottom of the reaction tank.
상기 [표 1]을 참조하면, 미세플라스틱 초음파 파쇄 예비 실험 결과, 노출 시간에 따른 표준시료의 농도 및 평균 직경에 변화가 거의 없는 것을 알 수 있다.Referring to [Table 1], it can be seen that there is little change in the concentration and average diameter of the standard sample depending on the exposure time as a result of the preliminary experiment of ultrasonic destruction of microplastics.
한편, 본 발명의 특성상 2단계 필터링 후 1.2 μm 필터링된 잔류물을 적합한 용매를 사용하여 재현탁하여(resuspended) 미세플라스틱을 정량화하므로, vortex시 파쇄 가능성을 확인하였다.Meanwhile, due to the nature of the present invention, after two-step filtering, the 1.2 μm filtered residue is resuspended using a suitable solvent to quantify microplastics, so the possibility of fragmentation during vortexing was confirmed.
하기 [표 2]는 DI water 에 PS standard(25~35 μm, 10 %)를 희석시킨 후 Vortex 최고 강도(3200 RPM)에서 파쇄 여부를 확인한 결과이다.[Table 2] below shows the results of diluting the PS standard (25-35 μm, 10%) in DI water and confirming whether it was fractured at the highest Vortex intensity (3200 RPM).
상기 [표 2]를 참조하면, DI water 에 PS standard(25~35 μm, 10 %)를 희석시킨 후 Vortex 최고 강도(3200 RPM)에서 파쇄 여부 확인 결과 농도 값과 평균 사이즈가 거의 유사한 것을 확인할 수 있었다.Referring to [Table 2] above, after diluting the PS standard (25-35 μm, 10%) in DI water and checking whether it was broken at the highest Vortex intensity (3200 RPM), it can be seen that the concentration value and average size are almost similar. there was.
따라서, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 시료 내에 존재하는 미세플라스틱은 초음파 처리 단계에서 파쇄되지 않는 것을 특징으로 한다.Therefore, according to one embodiment of the present invention, the microplastics present in the sample are not broken during the ultrasonic treatment step.
도 5는 환경시료와 폴리스티렌 표준시료(PS standard)를 혼합한 혼합시료에 대하여 초음파 처리의 최적 파쇄 조건 하에서 처리한 결과를 나타내는 그래프이다.Figure 5 is a graph showing the results of processing a mixed sample of an environmental sample and a polystyrene standard sample (PS standard) under optimal ultrasonic crushing conditions.
도 5를 참조하면, 상기와 같이 위위양성 유발 가능 물질 최적 파쇄 조건을 도출한 후 그 조건 하에서 혼합시료(환경시료 + PS standard)에 대하여 초음파 처리를 진행하였다.Referring to Figure 5, after deriving the optimal crushing conditions for substances that can cause false positives as described above, ultrasonic treatment was performed on the mixed sample (environmental sample + PS standard) under those conditions.
혼합시료 초음파 처리 결과, 위양성 유발 가능 물질은 파쇄되어 작아지는 것을 확인하였고, PS standard는 파쇄되지 않고 일정한 모양과 크기를 유지하는 것을 images을 통해 확인하였다. 또한, 추가적인 실험도 진행한 결과 PS standard는 파쇄되지 않은 것을 확인하였다.As a result of ultrasonic treatment of the mixed sample, it was confirmed that substances that could cause false positives were broken down and became smaller, and it was confirmed through images that the PS standard was not broken up and maintained a constant shape and size. In addition, as a result of additional experiments, it was confirmed that the PS standard was not crushed.
상기 [표 3]을 참조하면, 혼합시료 초음파 처리 결과, 위양성 유발 가능 물질은 파쇄되어 작아지는 것을 확인할 수 있으며, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 시료에 대하여 초음파 처리하는 단계에서 상기 시료 내에 존재하는 유기 물질의 사이즈는 1/10 이상으로 감소할 수 있다.Referring to [Table 3], as a result of ultrasonic treatment of the mixed sample, it can be seen that substances that can cause false positives are broken down and become smaller. According to one embodiment of the present invention, in the step of sonicating the sample, it can be confirmed that The size of the organic material present can be reduced by more than 1/10.
끝으로, c) 상기 초음파 처리된 시료 내에 존재하는 미세플라스틱 입자 개수를 계수하는 단계가 수행된다.Finally, c) counting the number of microplastic particles present in the ultrasonicated sample is performed.
본 발명의 일 실시형태에 따른 미세플라스틱 정량 분석 방법에 의할 경우 미세플라스틱의 크기와 유사한 크기를 갖는 동물성 플랑크톤과 같은 다수의 유기물을 초음파에 의해 미세한 크기로 파쇄함으로써, 미세플라스틱만을 완벽하게 분리하여 검출할 수 있다. According to the quantitative analysis method for microplastics according to an embodiment of the present invention, a large number of organic substances such as zooplankton, which have a size similar to that of microplastics, are broken into fine sizes by ultrasonic waves, thereby completely separating only microplastics. It can be detected.
또한, 초음파 전처리에 의해 미세플라스틱은 파쇄되지 않는 반면 동물성 플랑크톤과 같은 다수의 유기물은 초음파에 의해 미세한 크기로 파쇄되기 때문에, 미세플라스틱의 정량 및 계수의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.In addition, while microplastics are not shattered by ultrasonic pretreatment, many organic substances such as zooplankton are shredded into fine sizes by ultrasonic waves, which has the effect of improving the reliability of quantification and counting of microplastics.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 초음파 처리된 시료 내에 존재하는 미세플라스틱 입자 개수를 계수하는 단계는 상기 유기 물질을 DNA staining하여 이미지 기반 형광 계수 분석에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention, the step of counting the number of microplastic particles present in the ultrasonicated sample is characterized in that it is performed by DNA staining the organic material and image-based fluorescence counting analysis.
상기 초음파 처리된 시료 내에 존재하는 미세플라스틱 입자 개수를 계수하는 단계에서 파쇄된 상기 동물성 플랑크톤과 같은 다수의 유기 물질을 DNA staining하여 이미지 기반 형광 계수 분석에 의해 수행함으로써, 파쇄된 다수의 유기 물질이 뭉침에 의해 사이즈가 커지거나 일부 미세플라스틱 사이즈와 유사한 유기물들에 대하여 염색에 의해 미세플라스틱과 명백히 구별할 수 있어, 미세플라스틱의 정량 및 계수의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.In the step of counting the number of microplastic particles present in the ultrasonicated sample, DNA staining is performed on a large number of crushed organic substances such as zooplankton and image-based fluorescence counting analysis, thereby aggregating a large number of crushed organic substances. Organic substances that are larger in size or similar in size to some microplastics can be clearly distinguished from microplastics by dyeing, which has the effect of improving the reliability of quantification and counting of microplastics.
상기 이미지 기반 형광 계수 분석은 주로 세포계수 또는 생존/사멸 세포 분석에 사용되는 기법으로 일반 광학 이미지 기반보다 정확한 디지털 이미지 분석을 위해 형광현미경 모듈과 이미지 분석 알고리즘을 갖춘 컴퓨터 소프트웨어와 통합 구현되며, 약 1 ~ 100 μm 입자 크기를 초당 약 수천 개 측정하여 계량화 가능하다.The image-based fluorescence counting analysis is a technique mainly used for cell counting or live/dead cell analysis. It is integrated with computer software equipped with a fluorescence microscope module and image analysis algorithm for more accurate digital image analysis than general optical image-based analysis, and is implemented by integrating about 1 Particle sizes from ~100 μm can be quantified by measuring approximately thousands of particles per second.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, PS(polystyrene) microbeads 표준 시료(30 μm)를 이미지 기반 계수를 통해 측정하였을 때 평균 직경은 30.3 μm로 나타나 이미지 기반 계수기를 활용하여 미세플라스틱의 정밀한 정량 분석이 가능함을 확인할 수 있었다.According to one embodiment of the present invention, when a standard sample (30 μm) of PS (polystyrene) microbeads was measured through image-based counting, the average diameter was found to be 30.3 μm, enabling precise quantitative analysis of microplastics using the image-based counting method. was able to confirm.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments, as various substitutions and changes can be made by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention. .
Claims (8)
b) 상기 시료에 대하여 초음파 처리하는 단계; 및
c) 상기 초음파 처리된 시료 내에 존재하는 미세플라스틱 입자 개수를 계수하는 단계;를 포함하며,
상기 시료에 대하여 30분간, 35.32 kJ/cm2 이상의 에너지량으로 초음파 처리하는 단계에서 상기 시료 내에 존재하는 유기 물질은 파쇄되는 것을 특징으로 하고,
상기 초음파 처리된 시료 내에 존재하는 미세플라스틱 입자 개수를 계수하는 단계는 상기 유기 물질을 DNA staining하여 이미지 기반 형광 계수 분석에 의해 수행되는 것을 특징으로 하며, 상기 유기 물질은 DNA staining하여 염색에 의해 미세플라스틱과 구별되는,
미세플라스틱 정량 분석 방법.
a) sampling a sample;
b) sonicating the sample; and
c) counting the number of microplastic particles present in the ultrasonicated sample,
In the step of sonicating the sample with an energy amount of 35.32 kJ/cm 2 or more for 30 minutes, organic substances present in the sample are broken down,
The step of counting the number of microplastic particles present in the ultrasonicated sample is characterized in that it is performed by DNA staining the organic material and image-based fluorescence counting analysis, and the organic material is dyed by DNA staining to form microplastic particles. Distinct from,
Microplastic quantitative analysis method.
상기 시료 내에 존재하는 미세플라스틱은 초음파 처리 단계에서 파쇄되지 않는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 정량 분석 방법.
According to paragraph 1,
A quantitative analysis method for microplastics, characterized in that the microplastics present in the sample are not fractured in the ultrasonic treatment step.
상기 시료에 대하여 초음파 처리하는 단계에서 상기 시료 내에 존재하는 유기 물질의 사이즈는 1/10 이상으로 감소하는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 정량 분석 방법.
According to paragraph 1,
A quantitative analysis method for microplastics, characterized in that in the step of ultrasonicating the sample, the size of organic substances present in the sample is reduced to 1/10 or more.
상기 시료를 샘플링하는 단계 이후에 상기 시료를 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 정량 분석 방법.
According to paragraph 1,
A quantitative analysis method for microplastics, characterized in that it further comprises the step of filtering the sample after sampling the sample.
상기 시료를 필터링하는 단계는 Nylon membrane filter, Polyethersulfone(PES) filter, Cellulose Acetate(CA) filter 및 Polycarbonate Track Etched(PCTE) filter 중 어느 하나의 필터를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 정량 분석 방법.
According to clause 6,
The step of filtering the sample is a microplastic quantitative analysis method, characterized in that it is performed using any one of the following filters: Nylon membrane filter, Polyethersulfone (PES) filter, Cellulose Acetate (CA) filter, and Polycarbonate Track Etched (PCTE) filter. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210101736A KR102642338B1 (en) | 2021-08-03 | 2021-08-03 | Methods for quantitative detection of microplastic |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210101736A KR102642338B1 (en) | 2021-08-03 | 2021-08-03 | Methods for quantitative detection of microplastic |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230020098A KR20230020098A (en) | 2023-02-10 |
| KR102642338B1 true KR102642338B1 (en) | 2024-02-28 |
Family
ID=85223453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210101736A KR102642338B1 (en) | 2021-08-03 | 2021-08-03 | Methods for quantitative detection of microplastic |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102642338B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN207502201U (en) | 2017-12-07 | 2018-06-15 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | A kind of micro- plastics of Portable seawater sample and pretreating device |
| CN108613957A (en) * | 2018-05-28 | 2018-10-02 | 中国人民解放军火箭军疾病预防控制中心 | A kind of detection method for micro- plastics in aquatic food |
| CN111624080A (en) * | 2020-05-21 | 2020-09-04 | 华南农业大学 | Method for extracting micro-plastic from livestock and poultry manure and application thereof |
| KR102229764B1 (en) | 2020-10-21 | 2021-03-19 | (주)휴마스 | Method and apparatus for rapid monitoring of unederwater microplastics based on fluorescence tagging and multifunctional photometry |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200129859A (en) | 2019-05-10 | 2020-11-18 | 이연수 | Apparatus for collecting microplastics |
-
2021
- 2021-08-03 KR KR1020210101736A patent/KR102642338B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN207502201U (en) | 2017-12-07 | 2018-06-15 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | A kind of micro- plastics of Portable seawater sample and pretreating device |
| CN108613957A (en) * | 2018-05-28 | 2018-10-02 | 中国人民解放军火箭军疾病预防控制中心 | A kind of detection method for micro- plastics in aquatic food |
| CN111624080A (en) * | 2020-05-21 | 2020-09-04 | 华南农业大学 | Method for extracting micro-plastic from livestock and poultry manure and application thereof |
| KR102229764B1 (en) | 2020-10-21 | 2021-03-19 | (주)휴마스 | Method and apparatus for rapid monitoring of unederwater microplastics based on fluorescence tagging and multifunctional photometry |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20230020098A (en) | 2023-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Campanale et al. | A practical overview of methodologies for sampling and analysis of microplastics in riverine environments | |
| Stock et al. | Sampling techniques and preparation methods for microplastic analyses in the aquatic environment–A review | |
| Shruti et al. | Analyzing microplastics with Nile Red: Emerging trends, challenges, and prospects | |
| Wang et al. | Investigation of microplastics in aquatic environments: an overview of the methods used, from field sampling to laboratory analysis | |
| Xu et al. | How to detect small microplastics (20–100 μm) in freshwater, municipal wastewaters and landfill leachates? A trial from sampling to identification | |
| Miller et al. | Recovering microplastics from marine samples: a review of current practices | |
| Dris et al. | Microplastic contamination in freshwater systems: Methodological challenges, occurrence and sources | |
| Laptenok et al. | Stimulated Raman microspectroscopy as a new method to classify microfibers from environmental samples | |
| Möller et al. | Marine snow, zooplankton and thin layers: indications of a trophic link from small-scale sampling with the Video Plankton Recorder | |
| CN107843460B (en) | Micro-plastic sampling system and method in seawater | |
| Rani et al. | A complete guide to extraction methods of microplastics from complex environmental matrices | |
| Cerasa et al. | Searching nanoplastics: From sampling to sample processing | |
| Liu et al. | Why do POC concentrations measured using Niskin bottle collections sometimes differ from those using in-situ pumps? | |
| CN112903349A (en) | Method for extracting and detecting micro-plastics in urban river sediment | |
| Delgado-Gallardo et al. | From sampling to analysis: A critical review of techniques used in the detection of micro-and nanoplastics in aquatic environments | |
| Hamm et al. | Microplastics in aquatic systems–monitoring methods and biological consequences | |
| López-Rosales et al. | A reliable method for the isolation and characterization of microplastics in fish gastrointestinal tracts using an infrared tunable quantum cascade laser system | |
| Lofty et al. | Microplastics in the riverine environment: Meta-analysis and quality criteria for developing robust field sampling procedures | |
| KR102642338B1 (en) | Methods for quantitative detection of microplastic | |
| Zou et al. | Influence of six digestion methods on the determination of polystyrene microplastics in organisms using the fluorescence intensity | |
| Zhang et al. | Environmental DNA metabarcoding serves as a promising method for aquatic species monitoring and management: A review focused on its workflow, applications, challenges and prospects | |
| Kumar et al. | Sediment-associated microplastics in Chilika lake, India: Highlighting their prevalence, polymer types, possible sources, and ecological risks | |
| Li et al. | Vertical transfer of microplastics in nearshore water by cultured filter-feeding oysters | |
| Gao et al. | Assessment of quality control measures in the monitoring of microplastic: a critical review | |
| CN111474142B (en) | Method for detecting concentration of micro-plastic by using near-infrared 1550nm laser |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |