Om du har varit på din lokala strand, du kanske har lagt märke till vinden som slänger runt skräp, till exempel en tom potatischips eller ett plaströr. Dessa plaster tar sig ofta in i havet, påverkar inte bara marint liv och miljö utan också hotar livsmedelssäkerhet och människors hälsa.

Så småningom, många av dessa plaster bryts ner i mikroskopiska storlekar, vilket gör det svårt för forskare att kvantifiera och mäta dem. Forskare kallar dessa otroligt små fragment för nanoplast och mikroplast eftersom de inte är synliga för blotta ögat. Nu, i en multiorganisationsinsats som leds av National Institute of Standards and Technology (NIST) och Europeiska kommissionens gemensamma forskningscentrum (JRC), forskare vänder sig till en nedre del av näringskedjan för att lösa detta problem.

Forskarna har utvecklat en ny metod som använder en filtermatande marin art för att samla dessa små plaster från havsvatten. Teamet publicerade sina resultat som en princip-bevis-studie i den vetenskapliga tidskriften Mikroplast och nanoplast .

Plast består av syntetiska material som kallas polymerer som vanligtvis tillverkas av petroleum och andra fossila bränslen. Varje år produceras mer än 300 miljoner ton plast, och 8 miljoner ton hamnar i havet. De vanligaste typerna av plast som finns i marina miljöer är polyeten och polypropen. Lågdensitetspolyeten används vanligtvis i matkassar av plast eller sexpackningsringar för läskburkar. Polypropylen används ofta i återanvändbara livsmedelsbehållare eller flasklock.

"Solljus och andra kemiska och mekaniska processer gör att dessa plastföremål blir mindre och mindre, "sa NIST -forskaren Vince Hackley." Med tiden ändrar de form och kanske till och med deras kemi. "

Även om det inte finns en officiell definition för dessa mindre nanoplast, forskare beskriver dem i allmänhet som konstgjorda produkter som miljön bryter ner i mikroskopiska bitar. De är vanligtvis storleken på en miljonedel av en meter (en mikrometer, eller en mikron) eller mindre.

Dessa små plaster utgör många potentiella risker för miljön och näringskedjan. "När plastmaterial bryts ned och blir mindre, de konsumeras av fisk eller andra marina organismer som blötdjur. Genom den vägen hamnar de i matsystemet, och sedan i oss. Det är det stora bekymret, sa Hackley.

För hjälp med att mäta nanoplast, forskare vände sig till en grupp marina arter som kallas tunikater, som bearbetar stora mängder vatten genom sina kroppar för att få mat och syre - och, oavsiktligt, nanoplast. Det som gör tunikaer så användbara för detta projekt är att de kan få i sig nanoplast utan att påverka plastens form eller storlek.

För deras studier, forskare valde en tunikatart som kallas C. robusta eftersom "de har en bra retentionseffektivitet för mikro- och nanopartiklar, "sa EU -kommissionens forskare Andrea Valsesia. Forskarna fick levande exemplar av arten som en del av ett samarbete med Institute of Biochemistry and Cell Biology och forskningsinstitutet Stazione Zoologica Anton Dohrn, både i Neapel, Italien.

Tunikorna utsattes för olika koncentrationer av polystyren, en mångsidig plast, i form av nanosiserade partiklar. Tunikorna skördades sedan och gick sedan igenom en kemisk nedbrytningsprocess, som separerade nanoplasterna från organismerna. Dock, under detta skede blandades fortfarande några kvarvarande organiska föreningar som smälts av tunikatet med nanoplast, möjligen störa reningen och analysen av plasterna.

Så, forskare använde en ytterligare isoleringsteknik som kallas asymmetrisk flödesfältflödesfraktionering (AF4) för att separera nanoplasten från det oönskade materialet. De separerade eller "fraktionerade" nanoplasterna kan sedan samlas in för ytterligare analys. "That is one of the biggest issues in this field:the ability to find these nanoplastics and isolate and separate them from the environment they exist in, " said Valsesia.

The nanoplastic samples were then placed on a specially engineered chip, designed so that the nanoplastics formed clusters, making it easier to detect and count them in the sample. Slutligen, the researchers used Raman spectroscopy, a noninvasive laser-based technique, to characterize and identify the chemical structure of the nanoplastics.

The special chips provide advantages over previous methods. "I vanliga fall, using Raman spectroscopy for identifying nanoplastics is challenging, but with the engineered chips researchers can overcome this limitation, which is an important step for potential standardization of this method, " said Valsesia. "The method also enables detection of the nanoplastics in the tunicate with high sensitivity because it concentrates the nanoparticles into specific locations on the chip."

The researchers hope this method can lay the foundation for future work. "Almost everything we're doing is at the frontier. There are no widely adopted methods or measurements, " said Hackley. "This study on its own is not the end point. It's a model for how to do things going forward."

Among other possibilities, this approach might pave the way for using tunicates to serve as biological indicators of an ecosystem's health. "Scientists might be able to analyze tunicates in a particular spot to look at nanoplastic pollution in that area, " said Jérémie Parot, who worked on this study while at NIST and is now at SINTEF Industry, a research institute in Norway.

The NIST and JRC researchers continue to work together through a collaboration agreement and hope it will provide additional foundations for this field, such as a reference material for nanoplastics. Tills vidare, the group's multistep methodology provides a model for other scientists and laboratories to build on. "The most important part of this collaboration was the opportunity to exchange ideas for how we can do things going forward together, " said Hackley.