Study of microplastics in the Galician marine environment: quantification and identification

Abstract

Since the 1970s global plastics production was accompanied by an accumulation of these in the marine environment. The currents and winds have dispersed them, causing them to decay and fragment into smaller pieces over time. These pieces, when they are of a size smaller than 5 mm, are called microplastics (MPs). Recent studies show the ubiquity of these microparticles in different marine environments, and thus the entry into the food chain. This work intends to monitor the Galician coast to have a wide view of the state of our waters, as these pollutants increasingly present, can seriously affect public health as well as harm to economic sectors such as tourism and to the fishing and aquaculture activities on which a large part of the Galician population depends. In addition, it will intend to develop techniques to determine the quantity and nature of microplastics in sediments and sea water, as well as make an assessment of their spatial distribution.

The areas of study are the peninsular north-northwest coast (Cantabrian and Galician Atlantic edge), extending as secondary objective the rest of peninsular coast, focusing on the Mediterranean coast (specifically Mar Menor) as they represent representative examples of semi-confined areas with high urban and industrial concentration (North) and with a great agricultural and tourist activity (Mediterranean). A fundamental issue that impedes the evaluation of the environmental risks derived from microplastics is the lack of standard operating protocols for the sampling and detection of these compounds. So another of the objectives would be the elaboration of these protocols for the separation and quantification of the MPs of the samples. As for the analysis and determination of the nature of the different polymers (PVC, PET ...), will be carried out using the FTIR technique (Fourier transform infrared spectroscopy), which compares the samples with some plastic standards. It will be complemented with measurements by microscopy, in order to establish the morphology, dimensions and colours of the plastic microparticles. Thus the work of the doctorate would fit into the European project, BASEMAN (Establishment of protocols and references for the analysis of microplastics in European waters) which gives some guarantee of success. We will emphasize that this line of research is still under development means being in the forefront of this discipline. Also, this study will have immediate applicability in the implementation of the marine strategy (ESMARAC project) providing practical results.

Desde los setenta la producción global de plásticos, fue acompañada de una acumulación de éstos en el medio marino. Las corrientes y los vientos los han dispersado haciendo que con el tiempo se degraden y fragmenten en pedazos más pequeños. Estos trozos, cuando son de un tamaño inferior a 5 mm, se les denomina microplásticos (MPs). Recientes estudios muestran la ubicuidad de estas microparticulas en los diferentes ambientes marinos, y por tanto la entrada en la cadena trófica. Con este trabajo, se pretende la monitorización de la costa gallega para tener una amplia visión del estado de nuestras aguas, ya que estos contaminantes cada vez más presentes, pueden afectar gravemente sobre la salud pública así como, perjudicar a los sectores económicos como el turismo y a las actividades pesqueras y acuícolas de las cuales depende gran parte de la población gallega. Además, se pretende poner a punto las técnicas que permitan determinar la cantidad y naturaleza de los microplásticos en los sedimentos y el agua de mar, así como hacer una evaluación de su distribución espacial.

Las zonas de estudio elegidas son la costa nor-noroeste peninsular (Cantábrico y Atlántico gallego), ampliando como objetivo secundario el resto de costa penisular, centrándonos en la costa mediterránea (más concretamente Mar menor) ya que constituyen ejemplos representativos de áreas semiconfinadas con elevada concentración urbana e industrial (Norte) y con una gran actividad agrícola y turística (Mediterráneo). Una cuestión fundamental que impide la evaluación de los riesgos ambientales derivados de los microplásticos, es la falta de protocolos estándar de operación para el muestreo y la detección de estos compuestos. Por lo que otro de los objetivos, sería la elaboración de estos protocolos para la separación y cuantificacion de los microplásticos de las muestras. En cuanto al análisis y determinación de la naturaleza de los diferentes polímeros (PVC, PET…), se llevará a cabo con la técnica de FTIR (espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier), que compara las muestras con unos estándares plásticos. Se complementará con medidas mediante microscopía, a fin de establecer la morfología, dimensiones de las micropartículas plásticas. Así el trabajo de la doctoranda se encuadraría en el proyecto europeo BASEMAN (Establecimiento de protocolos y referencias para el análisis de microplásticos en aguas Europeas) lo que da cierta garantía de éxito. Destacaremos que esta línea de investigación está todavía en desarrollo y que la formación de personal investigador supone estar en vanguardia en esta disciplina. Asimismo, este estudio tendrá aplicabilidad inmediata en la implementación de la estrategia marina (proyecto ESMARAC) proporcionando resultados prácticos.

Desde os anos setenta a produción mundial de plásticos, foi acompañada por unha acumulación destes no ámbito mariño. Correntes e ventos ter dispersado, provocando a degradación e fragmentación en anacos máis pequenos. Estas pezas, cando son dun tamaño inferior a 5 mm son nomeados microplásticos (MPs). Estudos recentes mostran a ubicuidade destas micropartículas en ambientes mariños diferentes e, polo tanto, a entrada na cadea alimentaria. Con este traballo, pretendese a monitorización da costas galegas para ter unha visión ampla do estado das nosas augas, xa que estes contaminantes cada vez estean máis presentes, pode afectar seriamente a saúde pública, así como danar os sectores da economía, como o turismo e as actividades de pesca e de acuicultura, das cales depende en gran parte da poboación galega. Ademáis, preténdese poner a punto as técnicas para determinar a cantidade e natureza dos microplásticos nos sedimentos e auga do mar, así como unha avaliación da súa distribución espacial.

As áreas de estudo escollidas son a costa norte-noroeste (Cantabria e marxe Atlántico galego), expandindo como obxectivo secundario resto da Costa peninsular, concentrandose na costa do Mediterráneo (en concreto Mar Menor) como exemplos representativos de áreas semi-confinadas con alta concentración urbana e industrial (Norte) e unha gran actividade turística agrícola (Mediterráneo). A cuestión fundamental que impide a avaliación dos riscos ambientais derivados dos microplásticos, é a falta de protocolos operativos estándar para mostraxe e detección destes compostos. Entón, outro obxectivo, sería o desenvolvemento destes protocolos para separación e cuantificación das mostras. Para a análise e determinación da natureza dos diversos polímeros (PVC, PET ...) farase coa técnica de FTIR (espectroscopia de infravermellos por transformada de Fourier), comparandose as mostras cunnos estandares de plásticos. Serán completadas por medidas de microscopia, para establecer a morfoloxía, tamaño, e color das micropartículas de plástico. Así, o traballo da doutoranda cabería no proxecto europeo BASEMAN (Establecemento de protocolos e referencias para a análise de micro-plásticos nas augas europeas) que dá garantía de éxito. Destacar que esta liña de investigación aínda está en desenvolvemento e formación do persoal deberían estar na vangarda nesta disciplina. Ademáis, este estudo terá aplicabilidade inmediata na implantación da estratexia Mariña (proxecto ESMARAC) dando resultados prácticos.