Tilbake til søkeresultatene

MARINFORSK-Marine ressurser og miljø

Analysis techniques for quantifying nano-and microplastic particles and their degradation in the marine environment

Alternativ tittel: Analysemetoder for kvantifisering av nano- og mikroplastpartikler og deres nedbrytning i marint miljø (ANDROMEDA

Tildelt: kr 1,6 mill.

Metoder for analyse av mikroplast (MP) kan grovt deles i to kategorier; enkle og budsjettvennlige eller mer avanserte og kostnadskrevende. Felles for alle eksisterende metoder er at de fortsatt krever mer utvikling og validering. Det er behov for billige og raske metoder for identifisering av et bredt spekter MP med aksepterbar nøyaktighet, men også avanserte metoder som kan håndtere deteksjon av små MP og nanoplast (NP) av ulike polymertyper i miljøprøver. I ANDROMEDA en kombinasjon av avanserte teknikker, som for eksempel µFTIR, Raman og SEM-EDX, optimeres og benyttes til karakterisering og kvantifisering av MP og NP i størrelsesorden 1 µm, 0,2 µm og mindre. Spesielt fokus vil bli gitt til typer MP som er utfordrende å detektere, slik som mikrofibre, malingsflak og partikler fra dekkslitasje. Kjemisk, biologisk og fysisk påvirkning og nedbrytning av plast i miljøet vil forverre utfordringene med deteksjon av plasten. En stor del av prosjektet er derfor dedikert til metodikk og anvendelse av metoder for akselerert degradering av plast i laboratoriet. UV (sollys), hydrolyse og termisk oksidering vil benyttes til dette formålet for å oppnå realistiske plastfragmenter og delvis degraderte materialer til videre testing i prosjektet. Spesifikt fokus vil bli gitt til forståelse av mekanismene for UV og mikrobiell degradering av plast, samtidig som man ser på hvordan disse påvirkes av temperatur, pH og høyt trykk. I tillegg vil man se på lekkasje av kjemikalier fra plasten under disse betingelsene. I et masterprosjekt, fisk og reker har blitt matet med fôr som inneholdt partikkel fra bildekk. Tilstedeværelse av utlekkede kjemikalier er blitt undersøkt i forskjellige vev over tid av eksperimentet. Utklekking av flere identifiserte og ukjente additiver i bildekk gummi ble funnet i blod og lever fra rognkjeks over tid. Resultatene fra reker muskel og mageinnhold var uklare pga en overskyggende matriks fra vevsprøvene. I et oppfølgende masterprosjekt, krabber fra en fjord med høye bildekk emisjoner ble samlet inn sammen med krabber fra kontroll områder uten samme påvirkningen. I tillegg ble også blåskjell eksponert for bildekk partikler i et laboratorieforsøk, under samme kondisjoner som for rognkjeks og reker. Denne oppgaven ble levert i mai 2023 og resulterte i en karakter A for studenten. Vi kunne påvise at også blåskjellen er i stand til å ta opp kjemiske stoffer fra bildekk gummi granulat. Vi fant samme stoffene i blåskjell tatt flere steder langs den Norske kysten. Andre plast additiver, som UV stoffer og additiver brukt i gummi i bildekk, ble målt i forskjellige plastpolymerer som ble utsatt for naturlig UV lys over 12 måneder, kunstig UV stråling under laboratoriet forhold parallelt med høytrykk eksperimenter for å etterligne trykksituasjonen på dyphavet ved 2000 m. For å undersøke utlekkingen av additiver fra plast spist av marine organismer, har vi også undersøkt UV stoffer, fthallat metaboliter, OPFRer og PBDEer i forskjellige vev av havhest med funn av høye plastmengder i magen. Alle disse additivene kunne blitt påvist, men kun for PBDEer kunne vi se en sammenheng mellom opptatt plastmengde og konsentrasjoner i vev. Nye målinger i 2023, som inkluderte havhest blodprøver og plast prøver fra samme individ, ble gjennomført av en fransk master student. Våre funn har blitt brukt til å informere AMAP og Miljødirektoratet. Prosjektlederen opphold seg i 6 måneder som gjesteforsker ved MIO i Frankrike, som er prosjektlederen av hoved prosjektet ANDROMEDA JPI Ocean. For å teste nye prøvetakingsmetoder for MP, var NILU ansvarlig for å teste luftprøvetakings reddskap for MP i luft. Både aktiv og passive luftprøvetakings metoder ble utviklet og testet både ved NILU i Tromsø, MIO ved Marseille og på den andre ANDROMEDA toktet i Atlanterhavet våren 2023. Så langt har vi publisert våre resultater i 8 vitenskapelige publikasjoner og 4 masteroppgaver med flere under arbeid.

ANDROMEDA did mahorly improve our ability to study and monitor the environmental distributions, fate and effects of MP and NP in the marine environment, contributed significantly to establishing the necessary knowledge base for conducting risk assessment. The project developed analytical methods to analyze MP in situ or by field measurement, in our case in expsoded marine species and wild life. We suceeded to also to develop and optimize cost-efficient samplers and cost-effective laboratory analysis methods for the analyses of MP in air. ANDROMEDA did achieve considerable impact by providing much needed advanced methods for the analysis of MP smaller than 10 µm, including challenging types of MP (e.g. fibers and TWPs). Another key outcome of ANDROMEDA was the contrbution to a platform for conducting accelerated degradation of plastic at the laboratory scale, including the leaching of additive chemicals over realistic time-scales. ANDROEMDA furtherd our understanding about the leachin capabilities of numerous additives under various enviornmentally relevant conditions, inclusing within organisms.

Current methods for microplastic (MP) analysis can be divided into low-cost versus more advanced methods. ANDROMEDA recognizes that further development and validation is needed for both approaches. Low-cost methods are needed to identify a broad range of MP polymers. Advanced methods need further development to push the limit of detectability for smaller sizes of MP and nanoplastics (NP). Within ANDROMEDA, in situ MP detection, efficient sampling and cost-effective laboratory methods will be optimized to. Approaches will be based on hyperspectral imaging, chemical markers and fluorometric detection techniques to quantify and characterize MP and NP down to 1 µm, 0.2 µm or lower. Specific tasks will focus on challenging types of MP such as microfibers, tire wear particles (TWPs) and paint flakes. Quality assurance will be a central theme in all aspects of the project. Communication and data management will ensure strong stakeholder involvement and outreach of the project results. i

Budsjettformål:

MARINFORSK-Marine ressurser og miljø