Microplastic analysis in sea urchins Diadema africanum via Raman Spectroscopy

Abstract

En este proyecto se ha estudiado la presencia de microplásticos en el interior de erizos de mar Diadema africanum, recogidos en Tenerife, Canarias. Estos microplásticos eran mayormente microfibras tanto transparentes como opacas con anchuras típicas de 5-10 µm. El objetivo era la identificación de la composición de un mínimo de un 10% del total de las variadas microfibras encontradas en el tracto digestivo/intestinal y gónadas de los erizos recogidos y analizados por el equipo de investigación de química del Dr. Javier Borges (ULL). Para lograr nuestra meta, usamos un equipo comercial de microRaman, el sistema Renishaw InVia micro-Raman (de ahora en adelante µRaman). Para poder obtener resultados satisfactorios, se desarrolló un protocolo de trabajo: (1) una única configuración de medida optimizada para todas las microfibras, (2) un mismo protocolo de tratamiento de espectros (sustracción de líneas base), y (3) la correlación espectral con bases de datos ya existentes comerciales, así como con una base de espectros propia, realizada mediante el mismo instrumento de medida y materiales plásticos industriales estándar. Se asignaron como identificaciones positivas aquellas en las que el coeficiente de correlación Pearson R fuese igual o superior a 0.7 (R2 ≥ 0.49). Finalmente, tras el análisis espectral de 91 microfibras, 37 de ellas pudieron ser identificadas composicionalmente, i.e. un ~40%. De entre las identificadas, encontramos que un 47% de las fibras eran celulosa, un 24.3% de polipropileno (PP) y otro 24.3% de polietilentereftalato, comúnmente llamado poliéster (PET). Además, se encontraron dos copolímeros muy diferentes, una microfibra de cada tipo, poli(dimethylsiloxane-coalkylmethylsiloxane) y poly(1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate-co-ethylene terephthalate). Esta es la primera vez que se demuestra la presencia de microplásticos en erizos de mar en la región Macaronésica y también en España.

In this project we studied the presence of microplastics inside Diadema africanum sea urchins collected in Tenerife, Canary Islands. Our goal was to be able to identify the composition of a minimum of a 10% of the total amount of microplastics found inside digestive/intestinal tracts and gonads by the professor Javier Borges’ analytical chemistry research group. To achieve our goal, we used a micro-Raman spectrograph, the Renishaw InVia micro-Raman (µRaman) system. To do it so, we compared the spectra obtained when analysing the fibers with two different plastic spectra libraries (one of them was made by us using the spectrograph), having then a positive identification when the Pearson Correlation R between spectra was higher or equal to a R=0.7 (R2=0.49). To make these correlations the Wire 4.0 software was used. The Raman analysis showed that cellulosic were a 47% (17 out of 37) of the identified fibers, PP a 24.3% and PET a 24.3%. Also, two copolymers were found, one fibre of each, poly(dimethylsiloxane-co-alkylmethylsiloxane) and poly(1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate-co-ethylene terephthalate). This is the first time the presence of microplastic is confirmed in sea urchin in the Macaronesia region and in Spain.