Antropogent mikroskopiskt skräp i havet. Kerstin Magnusson & Fredrik Norén N-research

Transkript

1 Antropogent mikroskopiskt skräp i havet Kerstin Magnusson & Fredrik Norén N-research

2 Bakgrund till problemet Utveckling av metoder för provtagning och analys Resultat från fältstudier

3 Marint skräp är ett estetiskt problem Och ett miljöproblem

4 EU:s Havsmiljödirektiv (Marina Direktivet): 11 kvalitativa deskriptorer för att beskriva om ett område har god miljöstatus Deskriptor 10: Egenskaper hos och mängder av marint avfall förorsakar inga skador på kustmiljön och den marina miljön.

5 Deskriptor 10: Egenskaper hos och mängder av marint avfall förorsakar inga skador på kustmiljön och den marina miljön. Medlemstaterna ska ha kunskap om: Trender för mängden, fördelning och, där så är möjligt, sammansättning av mikropartiklar (särskilt mikroskopiska plastpartiklar) Avfallets påverkan på marina organismer

6 Definition av marint skräp: Marine litter is any persistent, manufactured or processed solid material discarded, disposed of or abandoned in the marine and coastal environment. For example, marine litter consists of: plastics, wood, metals, glass, rubber, clothing, paper etc. This definition does not include semi-solid remains of for example mineral and vegetable oils, paraffin and chemicals that sometime litter sea and shores. Från Task Group 10 Report Marine litter, 2008

7 EU-länderna måste alltså kunna garantera att marint skräp inte har någon negativ effekt på miljön men Det finns fortfarande ingen konsensus kring * Vilket eller vilka marina matriser/marina habitat som ska provtas * Hur provtagning ska göras * Hur materialet ska analyseras För att kunna urskilja geografiska och tidsmässiga trender måste man enas om standardiserade metoder för provtagning och analys

8 Syftet med N-researchs projekt: Utveckla en pålitlig men enkel och relativt billig metod för provtagning av mikropartiklar i havet. Utveckla metoder för analys och identifiering av mikropartiklar Testa metoderna i fältstudier

9 Källor till mikroplast Primära källor: * Plastindustrier Sekundära källor: * Fragmentering av större plastföremål * Utsläpp från avloppsreningsverk * Dagvatten från urban miljö och vägar * Dumpning till sjöss

10 Plastpellets i vatten från hamnen i Stenungsund Foto: F. Norén

11 Mikroplast kan bildas från större plastbitar genom mekaniskt slitage och kemisk oxidering med UV-ljus Stora plastfragment Mekanisk nedslitning UV-ljus Små plastfragment Corcoran et al., 2009, Mar Poll Bull.

12 Hur stora är mikropartiklar? Förslag till övre gräns för mikroplast är 5 mm. Nedre gräns bestäms av vad som är möjligt att analysera. Valet av storlek påverkar * antalet partiklar som samlas in * vilken sorts partiklar som samlas in Provtagning i pelagialen har ofta gjorts med håvar designade för provtagning av djurplankton med en maskstorlek på 300 µm

13 Antal partiklar i olika storleksfraktioner 20 Partiklar 10 µm filter 6 Partiklar 300 µm filter Antal µm Antal x-axel= 20 µm 200 µm x-axel= 70 µm 500 µm

14 Hur mycket mikroskräp finns det i havet egentligen? Det beror på var man tittar! Strandsediment Ytvatten Vattenmassan Pelagialen Havsbotten Faktorer som t.ex. storlek och densitet gör att mikropartiklar hamnar på olika ställen

15 Tas mikropartiklar upp av levande organismer?

16 Antropogena mikrofibrer in fekalier från en depositionsätande havsbortsmask, Melinna cristata Johansson, 2011, Master thesis

17 Polystyrenpartiklar kan tas upp av blåmusslor Partikelhalt i haemolymfa Upptag i tarmepitel Browne et al. 2008, Env. Sci Tech.

18 100 av 120 (83%) trålfångade havskräftor (Nephrops norvegicus) hade plastfibrer i magen Murray and Cowie, 2011, Mar. Poll. Bull.

19 Möjliga effekter av mikropartiklar * Mikropartiklarna är skadliga i sig själv; t.ex.bisfenol A från polykarbonatplast, styren från polystyren * Partiklarna läcker skadliga substanser; t.ex. ftalater, flamskyddsmedel * Miljöfarliga substanser adsorberas till mikropartiklarnas yta - partikeln blir en vektor för andra föroreningar * Mekaniska skador

20

21 Vi har: Utvecklat en metod för provtagning av mikropartiklar i pelagialen. Gjort preliminära studier av provtagning i sediment.

22 Provtagning i pelagialen görs oftast med planktonnät eller filtrering av vatten ombord på båten Kontaminationsrisken i samband med provtagning är mycket stor!

23 Pump Filterhållare Filter/filterhållare under provtagning

24 Sänkbar pump för 0-10 meters djup Filterhållare

25 Provtagning av mikropartiklar från land

26 Identifikation av mikroplastpartiklar Examinering med ljusmikroskop/stereolupp: Plast eller naturliga polymerer (t.ex. bomull)/biologisk material? Morfologiska skillnader t.ex. Inga synliga cellulära eller organiska strukturer Syntetfibrer har samma diameter längs hela sin längd Examinering med infraröd spektroskopi För identifiering av exakt vilken plast provet består av.

27 Fibrer från reningsverksslam a) bomull; b) nylon; c) polyester 430X förstoring Zubris & Richards, Env. Poll. 2005

28 Fältprovtagning i pelagialen, N-research Storleksfraktion Vattenvolym Dominerande partiklar Analysmetod 300 µm 2m 3 Fibrer av plast eller naturliga polymerer 10 µm 5-10liter Fibrer av plast eller naturliga polymerer Svarta antropogena partiklar Stereolupp (1-40x) Fluorescens & polarisationsmikroscopi FT-IR(=infraröd spektroskopi) Ljusmikroskopi (40-400x) Fluorescens & polarisationmikroskopi FT-IR SEM-EDX Smältpunkt Löslighet i organiska lösningsmedel

29 Svarta partiklar, urval

30 Filtreringsutrustning för provtagning av partiklar 300 µm

31 Filteringsutrustning av provtagning 10 µm

32 Fältstudier av marina mikropartiklar i pelagialen Kustvatten Norska gränsen Gävle, 21 stationer Öppet hav Hirtshals Födevigen 8 stationer

33 Antropogena mikropartiklar i svenska kustvatten Lunnevik Havstens Lysekil Lahälla Stenungs Fiskebäck Träslövsl Grötvik Råå Falsterbo Vik Pukavik Torhamn Påskallavik Horns udde Tyrislöt Käftudden Tyresö Grissleha Vårvik Fibrer m -3 5,0 5 4,0 4 3, ,0 1 1,0 0 0, µm 2,2 plastfibrer m -3 (blå staplar, medel) 2 partiklar m -3 (medel) Lunnevik Havsten Lysekil Lahälla Stenung Fiskebäck Träslövs Grötvik Råå Falsterbo Vik Pukavik Torhamn Påskalla Horns Tyrislöt Käftudd Tyresö Grissleh Vårvik Partiklar m -3 Lunnevik Havstenssund Lahälla Lysekil Stenungsund Hjuvik Fiskebäck Träslövsläge Grötvik Råå Falsterbo Lilla Vik Pukavik Torhamn Påskallavik Horns udde Tyrislöt Käftudden,Trosa Tyresö Grisslehamn Vårvik, Gävle Fibrer l µm 1,2 fibrer l -1 (medel) 31 partiklar l -1 (medel) Lunneviken Havstenssund Lahälla Lysekil Stenungsund Hjuvik Fiskebäck Träslövsläge Grötvik Råå Falsterbo Vik Pukavik Torhamn Påskallavik Horns udde Tyrislöt Käftudden,Trosa Tyresö Grisslehamn Vårvik, Gävle Partiklar l -1

34 Antropogena mikropartiklar i svenska kustvatten µm 2,2 plastfibrer m -3 (blå staplar, medel) Lunnevik Havstens Lysekil Lahälla Stenungs Fiskebäck Träslövsl Grötvik Råå Falsterbo Vik Pukavik Torhamn Påskallavik Horns udde Tyrislöt Käftudden Tyresö Grissleha Vårvik Fibrer m -3 5,0 5 4,0 4 3, ,0 1 1,0 0 0,0 10 µm 1,2 fibrer l -1 (medel) Lunnevik Havstenssund Lahälla Lysekil Stenungsund Hjuvik Fiskebäck Träslövsläge Grötvik Råå Falsterbo Lilla Vik Pukavik Torhamn Påskallavik Horns udde Tyrislöt Käftudden,Trosa Tyresö Grisslehamn Vårvik, Gävle Fibrer l -1 1/3 av fibrerna 300 µm är plast; om detta gäller även i fraktionen 10 µm 0,4 plastfibrer per liter = 400 plastfibrer per m -3

35 FTIR-spektra från mikroskopiska fibrer 300 µm Blå polyamidfiber Röd cellulosafiber

36 Jämförelse med en annan studie Plastpartiklar 300 µm i ytvatten (0-1,5 m) Lokal Partikelkonc. Partiklar per m 3 Svenska kusten, strandnära 2,2 Californien, strandnära, före storm 0,6 Californien, strandnära, efter storm 18 Californien, öppet hav, före storm 0,1 Californien, öppet hav, efter storm 1 N-research, 2011 G.L. Lattin et al. 2004, Marine Pollution Bulletin

37 SEM-EDX-spektra av svarta partiklar, transekt Norge-Danmark

38 Identifiering av svarta partiklar, transekt Norge-Danmark Kollage Iordanidiset al 2008 och egna SEM-EDX analyser

39 Preliminära studier av antropogena mikropartiklar i sediment

40 Separering av antropogena mikropartiklar från sedimentpartiklar genom flotering Koncentrerad saltlösning 10µm filter Vacuumpump Sediment Sediment och saltlösning skakas Suspenderade partiklar får sjunka under 4-8 timmar Supernatanten med plastpartiklar sugs ur flaskan genom ett10 µm filter

41 Antropogena mikropartiklar i kustsediment (antal/100 ml) Partikel koncentration Röd streckad linje =medelkonc. i kontrollsediment från 50 cm djup

42

43 Behov inför framtiden Referensmaterial, inkl. åldrat material som legat i havet längre tid Identifikationsnyckel exempel: 1. Bild från ljusmikroskop/stereolupp 2. Infraröttspektra (FTIR) 3. Identifikation från ackrediterat referensbibliotek Blå polyamidfiber

44 Är vi redo att börja övervaka? Punkter att beakta om vi börjar övervaka: * Provtagning bör ske i både pelagial och sediment. * Provtagning bör ske en gång per år * Ett referensbibliotek och en identifikationsnyckel måste byggas upp

45 Fältprovtagning söder om Stenshuvud på Österlen