Formation of small plastic particles in the environment and their bioavailability, accumulation and impacts on aquatic species

REVEAL setter søkelys på hvordan små mikroplast (sMP; <100 um) og nanoplast (NP; <1 um) partikler dannes fra nedbrytningsprodukter av større plastgjenstander, og hvordan disse partiklene oppfører seg når de transporteres fra ferskvann via kystnære brakkvann og videre inn i det marine miljøet. Denne kunnskapen vil bli brukt til å utforme miljømessige relevante eksponeringsscenarioer slik at biotilgjengelighet, akkumulering og potensialet for toksikologiske effekter kan vurderes med bruk av akvatiske arter med høyest risiko for eksponering for sMP og NP. REVEAL legger sterk vekt på å utvikle og anvende kombinasjoner av innovative analyseverktøy og metoder for å identifisere og kvantifisere sMP i vandig miljø. Bruken av disse metodene på komplekse miljømatriser som sedimenter og biota vil også bli vurdert. I stedet for å benytte kommersielt tilgjengelige, såkalte "uberørte" sfæriske referansematerialer, har prosjektet som mål å produsere og studere delvis nedbrutte og uregelmessige formet sMP og NP som representerer nedbrytningsprodukter som vanligvis finnes i miljøet. REVEAL er utviklet rundt to spesifikke casestudier; plastposer av polyetylen og mikroplastfibre fra syntetiske tekstiler. Prosjektet har allerede innhentet garntyper bestående av polyester (PES), polyamid (PA; nylon) og polyakryl (PAN) fra kommersielle tekstilprodusenter. Vi er for tiden i dialog med Handelensmiljøfond om de mest relevante plastpose typene som skal inkluderes i våre studier. Referansematerialer fra garn og plastposer vil bli omdannet til delvis nedbrutte sMP/NP som benyttes videre i de ulike studiene som er planlagt i REVEAL. Hovedarbeidet utført så langt har fokusert på metoder for å produsere referansematerialer av sMP og NP som vi trenger for å utvikle analysemetoder samt benyttes i nedbrytningsstudier og skjebne- og effektstudier. Vi har i denne sammenheng undersøkt cryomilling, men denne metoden er ikke i stand til å produsere partikler i størrelser av interesse for REVEAL. I neste trinn i prosjektet vil vi undersøke bruken av såkalt akselerert simulert sollys for å bidra til en rask UV-nedbrytning og fragmentering av plastmaterialene. Foreløpige studier indikerer at dette er en svært lovende tilnærming, og vi vil nå fokusere på å optimalisere denne prosessen. For å isolere partikkelstørrelsesfraksjoner til studier som er planlagt i REVEAL (sMP, 10-100 µm; NP <1 µm), har vi benyttet kommersielt tilgjengelige referansepartikler av plast for å utvikle en fraksjoneringsprosedyre basert på en kombinasjon av cellefiltrering med å benytte filter med ulike porestørrelser og sentrifugalfiltrering (NP-er; <1 µm). Metoden er for tiden under validering og er nesten klar til bruk. Et sentralt aspekt ved REVEAL er å utvikle analysemetoder som er egnet for identifisering og kvantifisering av sMP og NP, ideelt sett i komplekse miljø- og biologiske matrikser. Så langt har vi begynt å etablere identifikasjons- og massebaserte kvantifiseringsmetoder for individuelle polymertyper ved bruk av pyrolyse GC-MS. Dette arbeidet er fullført for polyetylen (plastposer) og vil bli utvidet til å omfatte mikrofiberpolymerer (PES, PA, PAN). Data som genereres fra REVEAL vil være relevante for nasjonale og internasjonale sluttbrukere, som beslutningstakere, aktører fra offentlig sektor, industri og forskning. For å muliggjøre toveiskommunikasjon med tiltenkte sluttbrukere, er det opprettet en Stakeholder-gruppe som representerer sluttbrukere fra ti ulike nasjonale og internasjonale organisasjoner. Det første kick-off møtet ble holdt 16. juni 2021 hvor gruppen ble introdusert for prosjektet. Det er planlagt et oppfølgingsmøte i 4. kvartal 2021. Stakeholder-gruppen vil møtes jevnlig gjennom hele prosjektperioden. I den neste perioden vil REVEAL studere hvordan disse plastproduktene nedbrytes i vannmiljøer, hvordan de resulterende nedbrytningsproduktene sMP og NP oppfører seg i naturlige farvann og om disse produktene er biotilgjengelige for akvatiske organismer. Det er viktig at REVEAL avdekker om sMP og NP er små nok til å overføres over biologiske barrierer (f.eks. tarmvegg) og om disse bioakkumuleres inne i organismer, noe som potensielt kan forårsake uønskede effekter. Med en effektiv kommunikasjon av kunnskap som genereres i REVEAL, vil prosjektet bidra til å øke miljøbevisstheten rundt plastforurensning av mikroplast -og nanoplastpartikler ved å informere strategisk viktige internasjonale organisasjoner som EUs rammedirektiv for havstrategi og FNs "Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine Environmental Protection". REVEAL er for tiden engasjert i EUs MSFD tekniske gruppe om marin søppel (TGML) og bidrar direkte til utviklingen av et "White paper" om mikroplast.

REVEAL will focus on studying how small microplastic (sMP; <100 µm) and nanoplastic (NP; <1 µm) particles are formed through degradation of larger plastic items and how these particles behave as they are transported from freshwater, through coastal brackish waters, and into the marine environment. This knowledge will be used to design environmentally relevant exposure scenarios so that the bioavailability, accumulation and potential for toxicological impacts can be assessed using aquatic organisms identified as being at highest risk to exposure. REVEAL will have a strong focus on developing and applying innovative combinations of analytical tools and approaches that are needed for identifying and quantifying sMP in natural waters. The application of these methods to complex environmental matrices such as sediments and biota will also be assessed. In a move away from using commercially available, 'pristine' spherical reference materials, REVEAL will produce and study partially degraded and irregular-shaped sMP and NP typically found in the environment. The project is developed around two specific case studies; polyethylene plastic bags and microplastic fibres from synthetic textiles. REVEAL will study how these consumer products degrade in aquatic environments, how the resulting sMP and NP degradation products behave in natural waters and whether these products are bioavailable to aquatic organisms. Importantly, REVEAL will determine whether sMP and NP are sufficiently small to transfer across biological barriers and bioaccumulate inside organisms, potentially causing adverse effects. By effectively communicating the knowledge generated, the project will contribute to increasing environmental awareness of this significant component of plastic pollution by informing strategically important international organisations such as the EU's Marine Strategy Framework Directive and the UN's Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine Environmental Protection.