Tilbake til søkeresultatene

MARINFORSK-Marine ressurser og miljø

Toward a risk-based assessment of microplastic pollution in marine ecosystems

Alternativ tittel: Risiko-basert vurdering av mikroplast-forurensning i marine økosystemer

Tildelt: kr 2,8 mill.

Vi vet nå at det er plast over alt i verdenshavene. De fleste marine organismer som er undersøkt har mikroplast i tarmen, men det er fremdeles uklart om plasten faktisk tas opp. Det har foreløpig vært et fokus på partikler som er store nok til at de kan sees i et mikroskop – ned til 0.001 mm - rett og slett på grunn av metodene som er bredt tilgjengelig. Det er imidlertid kanskje større bekymring for partikler som er mindre, altså under grensen av det som vil være synlig i et vanlig mikroskop, siden slike partikler vil kunne tas opp i organismer. Dette prosjektet er et delprosjekt av EU JPI-Oceans prosjektet RESPONSE, som har hatt som mål å ta fram ny kunnskap om hvordan mikro- og nanopartikler oppfører seg i det marine miljø, om de tas opp i organismer i vannsøyla og på bunnen, hvilke effekter de eventuelt har på marine organismer og å etablere en modell for å kunne evaluere miljørisikoen til mikro- og nanoplast i ulike habitat. RESPONSE hadde 14 partnere i ulike europeiske land og var organisert i ulike delprosjekt. UiO bidro til flere av delprosjektene og ledet delprosjektet om cellulære effekter. Et bredt spekter av marine organismer ble undersøkt i RESPONSE, deriblant pelagiske arter som glassmanet og hoppekreps og bunnlevende arter som muslinger, flerbørstemark, strandkrabbe og flere fiskearter, deriblant torsk, hvitting og kutling. De viktigste bidragene fra UiO til RESPONSE har vært kvantifisering av mikroplast i Glomma-estuariet og Skagerrak, spesielt fordi vi som en del av det også tok prøver på dypere vann enn i andre studier (430 m), evaluering av om en organisk miljøgift som er bundet til mikroplast vil lekke ut i magen eller tarmen til torsk eller hvitting og til sist, om hvilke organismer i marine sediment som vil ta opp nanoplast og om tilstedeværelsen av plast vil påvirke biodiversitet i sedimentet. For å få en fullstendig plast-fri innsamling av plast i sjøvann utviklet UiO en egen plastfri prøvetaker til vann som kunne kobles direkte til en tilsvarende plastfri filtreringsenhet utviklet ved Universitetet i Ålborg (også omtalt som «UFO»). Utstyret ble benyttet til å hente og filtrere en kubikkmeter sjøvann fra Glomma-estuariet og fra bunnvann ved Torbjørnskjær på 430 m dyp. Nesten all (97%) mikroplast i alle prøver var mellom 10 og 300 mikrometer. Resultatene viste at det var plast i alle vannprøvene, og at de høyeste nivåene ble funnet nær bunnen i estuariet, men det var også mye mikroplast i vannprøven fra 430 m dyp (140 partikler/kubikkmeter). Vannprøvene hadde et innhold av ulike typer plast: prøven fra 430 m hadde størst mengde polyester, polyetylen og polypropylen. Det ble utviklet en metode for å kunne kvantifisere mengden av miljøgiften pyren som vil lekke ut fra plast (polystyren) i en økologisk relevant modell der mageinnhold og tarminnhold fra torsk og hvitting ble inkubert med plastpartikler med pyren i 24 timer før pyren som hadde lekket ut ble kvantifisert. Det ble benyttet homogenisert mage- og tarminnhold fra seks individer av hver art med varierende mengde rester av føde. Det ble ikke funnet detekterbare konsentrasjoner av pyren i noen av prøvene. Selv om vi forventer at det meste av plasten i havet til slutt ender i sedimentet er det begrenset kunnskap om i hvor stor grad små plastpartikler vil tas opp i organismer. Det er også liten kunnskap om ulike partikler vil påvirke biodiversitet i sediment. For å avklare dette brukte vi sediment-mesokosmer, der vi tilsatte 1 og 6 mikrometer fluorescerende mikroplast-partikler til noen og to ulike konsentrasjoner av mikroplast malt ned fra plast innsamlet på strender (100-200 mikrometer; hhv 33 og 5 g/m2 i høy og lav konsentrasjon). Samfunnet ble opprettholdt i to måneder under kontrollerte betingelser før det ble prøvetatt. Makrofauna ble silt fra sedimentet og grundig skylt i sjøvann før fluorescerende plastpartikler ble telt. Ved behov, ble organismer dissekert og skjell åpnet. I tanker med tilsatt fluorescerende plast hadde de fleste organismer tatt opp partikler. Dette gjaldt også organismer langt nede i næringskjeden, som foraminiferer. Krepsdyr og noen rørlevende flerbørstemark hadde tilsynelatende tatt opp færre partikler enn andre grupper. Det var ingen forskjeller mellom organismer i tanker med eller uten tilsatt oppmalt strandplast. Bioinformatikk-analyser viser ingen forskjeller i biodiversitet hverken for bakterier eller meiofauna mellom behandlingene. Samlet viser resultatene fra UiOs delprosjekter at det er relativt sett mye plast i sjøvann også i dypere områder vekk fra det som må antas å være kilder, som land og elver. Det er generelt antatt at mikro- og nanoplast vil synke til havbunnen. Mikroplast rundt 1 mikrometer synes å tas opp i stort sett alle organismer i bunnsamfunnet. Det var imidlertid ikke åpenbare endringer i biodiversitet i sedimentet etter tilstedeværelse av oppmalt strandplast eller 1 mikrometer plastpartikler.

RESPONSE have performed extensive Europe-wide field studies using state-of-the-art sampling and filtering equipment. The results are published or under publication and shows very variable concentrations of MPs in coastal marine and brackish waters. In addition, comprehensive effect and accumulation studies with both pelagic and benthic organisms and ecosystems were performed, the results of which were used to develop and test a weight-of-evidence model providing a holistic assessment of the environmental risk of microplastics in marine habitats. RESPONSE has had close contact with stakeholders during the project, both directly and through wider meetings organised by the project or JPI-Oceans. A specific activity in the project focused on the understanding of the environmental consequences of MPs by researchers and managers, reported through the RESPONSE website.

RESPONSE integrates expertise on oceanography, environmental chemistry, ecotoxicology, experimental ecology and modelling to answer key research questions on fate and biological effects of microplastics (MPs) and nanoplastics (NPs) in marine ecosystems. Hydrological transport dynamics will identify possible accumulation zones in European coastal ecosystems, while characterisation of vertical distribution of MPs and NPs in the water column and sediments will optimise practical monitoring and sampling efforts. Links between oceanographic conditions, environmental distribution of MPs and NPs, trophic transfer and impact to pelagic food webs and benthic communities will be addressed by analysing their abundance and typologies in representative marine species, as well as relevant ecosystem functions and services. Innovative mesocosm and laboratory studies will validate weighting factors and toxicological thresholds for MPs and NPs. The approach will assess the role of size, shape and other polymer characteristics in modulating biological effects of particles, both alone and in combination with other environmental stressors. A technological Smart Hub, combining complementary instrumental facilities and expertise of some partners and external companies, will support analytical needs of the consortium and further methodological developments. The overall aim of RESPONSE is to develop a quantitative Weight Of Evidence (WOE) model for MPs and NPs in the marine environment. The model will be designed to integrate and weigh data from different lines of evidence, including (1) the presence of MPs and NPs in water column and sediments, (2) their bioavailability and bioaccumulation in key indicator species from benthic and planktonic communities (3) sublethal effects measured via biomarkers, (3) the onset of chronic adverse effects at the organism level, and (4) ecological functioning. The results will provide support for development of MSFD monitoring strategies.

Budsjettformål:

MARINFORSK-Marine ressurser og miljø