Hazard Assessment of Chemical Pollutants Released to the Marine Environment by Degradation of Plastic Debris


Project leader


Funding source

Formas - The Swedish Research Council for Environment, Agricultural Sciences and Spatial Planning


Project Details

Start date: 01/01/2012
End date: 31/12/2012
Funding: 2675000 SEK


Description

I dagens samhälle användas plast i en aldrig sinande ström av produkter. I världen produceras årligen mer än 250 miljoner ton plast, vilket motsvarar 40 kg per person, en produktion som möjliggöras genom att utnyttja ca 8 procent av jordens oljeproduktion. En stor del av denna produktion utgörs dessutom av förbrukningsartiklar, designade för att slängas inom 3 år. Givet det enorma och ökande materialflödet i samhället är det ofrånkomligt att plasten slutligen når miljön. Skräp i form av plast är idag också ett välkänt problem i naturen, där framförallt marina miljöer förorenade av plast har uppmärksammats som ett snabbt ökande hot mot djurliv. Dessa problem har tidigare främst varit kopplade till ?större? plastpartiklar. Som en följd av detta har utvecklingen gått mot att framställa plast som lättare ska brytas ner i miljön. Dessa plastmaterial är dock ofta komplext sammansatta material, där vissa komponenter bryts ner lätt, medan andra är onedbrytbara. När plasten åldras i miljön kommer den såväl kemiskt som mekaniskt att brytas ner till mindre och mindre mikropartiklar och fibrer, vilka under senare år även de har uppmärksammats som ett miljöproblem. Bland annat finns det en oro att vattenlevande organismer konsumerar dessa partiklar och att deras matsmältningssystem påverkas negativt. Studier i världshaven har visat att halterna av mikropartiklar och fibrer har ökat tiofalt sedan tidigt 1980-tal.

Även om nämnda problem med plast i miljön är högst relevanta, syftar det föreslagna forskningsprojektet istället till att studera en annan potentiell fara med plast i miljön: dvs faran med de kemikalier som frigörs från plasten under vilket den åldras i den marina miljön. Även om plastpolymerer är mycket resistenta mot kemisk nedbrytning, så sker ändå en långsam mekanisk, termisk och fotokemisk nedbrytning i miljön, vilket antas frigöra lågmolekylära kolväten och andra organiska substanser till vattnet. Det finns även studier som visar att s.k. POP-kemikalier (Persisten Organic Pollutants) kan associeras till plastpartiklar, som därmed blir en källa till exponering för vattenlevande organismer. Det är också välkänt att plast innehåller en lång rad additiv, som mjukgörare och flamskyddsmedel, som vi redan vet är problematiska i miljön. Eftersom huvuddelen av dessa sannolikt frigörs tidigt under åldringsprocessen är vår primära målsättning istället att fokusera på de kemikalier som frigörs sent i åldringsprocessen, och som vi vet väldigt lite om till skillnad från additiven. Vårt mål är mer specifikt att karaktärisera den blandning av kemikalier som frigörs från åldrad plast i Östersjön, och i förlängningen utvärdera dess farliga egenskaper i form av persistens (P), bioackumulerbarhet (B) och toxicitet (T). Med kännedom om vilka plastmaterial som identifieras i insamlade miljöprover, kommer vi även att välja ut ett antal modellplastmaterial för vidare studier av PBT-egenskaper. Plastpartiklar kommer att samlas in från ytvatten via ett forskningsfartyg utrustat med trålnät liknande de som används för planktoninsamling. Plast kommer att separeras från övrigt material genom kemisk och fysisk behandling. Vi kommer att studera nedbrytning av plastpartiklar genom att utsätta materialet för fysiska och kemiska processer (t.ex. UV-ljus, oxidering, skakning) som ?härmar? en naturlig åldring och nedbrytning, och samla in kemiska blandningar för vidare bedömning av PBT-egenskaper. Med avancerade analytiskt kemiska metoder kommer kända additiv, POP-kemikalier associerade till plasten samt okända nedbrytningsprodukter från plasten som sådan att identifieras. Bedömningen av blandningarnas PBT-egenskaper kommer att baseras på en kombination av modellering och experimentella studier. Bland annat kommer blandningarna att testas med ekotoxikologiska standardmetoder, som använder organismer som är relevanta för Östersjön.

Med tanke på den stora användningen av plast och dess långa uppehållstid i miljön, är det mycket som tyder på att nuvarande användnings- och avfallsmönster som omgärdar plast inte är långsiktigt hållbara. Ackumulering av plast i våra oceaner är ett växande problem som, trots stort utrymme i media världen över, ännu inte fått tillräcklig uppmärksamhet i den akademiska världen, framförallt inte i Sverige. Det förslagna projektet kommer, förutom att ta fram vetenskapliga rön av vikt för att hantera plast i samhället, förhoppningsvis även öppna dörrarna till den forskning som bedrivs på området globalt.

I dagens samhälle användas plast i en aldrig sinande ström av produkter. I världen produceras årligen mer än 250 miljoner ton plast, vilket motsvarar 40 kg per person, en produktion som möjliggöras genom att utnyttja ca 8 procent av jordens oljeproduktion. En stor del av denna produktion utgörs dessutom av förbrukningsartiklar, designade för att slängas inom 3 år. Givet det enorma och ökande materialflödet i samhället är det ofrånkomligt att plasten slutligen når miljön. Skräp i form av plast är idag också ett välkänt problem i naturen, där framförallt marina miljöer förorenade av plast har uppmärksammats som ett snabbt ökande hot mot djurliv. Dessa problem har tidigare främst varit kopplade till ?större? plastpartiklar. Som en följd av detta har utvecklingen gått mot att framställa plast som lättare ska brytas ner i miljön. Dessa plastmaterial är dock ofta komplext sammansatta material, där vissa komponenter bryts ner lätt, medan andra är onedbrytbara. När plasten åldras i miljön kommer den såväl kemiskt som mekaniskt att brytas ner till mindre och mindre mikropartiklar och fibrer, vilka under senare år även de har uppmärksammats som ett miljöproblem. Bland annat finns det en oro att vattenlevande organismer konsumerar dessa partiklar och att deras matsmältningssystem påverkas negativt. Studier i världshaven har visat att halterna av mikropartiklar och fibrer har ökat tiofalt sedan tidigt 1980-tal.

Även om nämnda problem med plast i miljön är högst relevanta, syftar det föreslagna forskningsprojektet istället till att studera en annan potentiell fara med plast i miljön: dvs faran med de kemikalier som frigörs från plasten under vilket den åldras i den marina miljön. Även om plastpolymerer är mycket resistenta mot kemisk nedbrytning, så sker ändå en långsam mekanisk, termisk och fotokemisk nedbrytning i miljön, vilket antas frigöra lågmolekylära kolväten och andra organiska substanser till vattnet. Det finns även studier som visar att s.k. POP-kemikalier (Persisten Organic Pollutants) kan associeras till plastpartiklar, som därmed blir en källa till exponering för vattenlevande organismer. Det är också välkänt att plast innehåller en lång rad additiv, som mjukgörare och flamskyddsmedel, som vi redan vet är problematiska i miljön. Eftersom huvuddelen av dessa sannolikt frigörs tidigt under åldringsprocessen är vår primära målsättning istället att fokusera på de kemikalier som frigörs sent i åldringsprocessen, och som vi vet väldigt lite om till skillnad från additiven. Vårt mål är mer specifikt att karaktärisera den blandning av kemikalier som frigörs från åldrad plast i Östersjön, och i förlängningen utvärdera dess farliga egenskaper i form av persistens (P), bioackumulerbarhet (B) och toxicitet (T). Med kännedom om vilka plastmaterial som identifieras i insamlade miljöprover, kommer vi även att välja ut ett antal modellplastmaterial för vidare studier av PBT-egenskaper. Plastpartiklar kommer att samlas in från ytvatten via ett forskningsfartyg utrustat med trålnät liknande de som används för planktoninsamling. Plast kommer att separeras från övrigt material genom kemisk och fysisk behandling. Vi kommer att studera nedbrytning av plastpartiklar genom att utsätta materialet för fysiska och kemiska processer (t.ex. UV-ljus, oxidering, skakning) som ?härmar? en naturlig åldring och nedbrytning, och samla in kemiska blandningar för vidare bedömning av PBT-egenskaper. Med avancerade analytiskt kemiska metoder kommer kända additiv, POP-kemikalier associerade till plasten samt okända nedbrytningsprodukter från plasten som sådan att identifieras. Bedömningen av blandningarnas PBT-egenskaper kommer att baseras på en kombination av modellering och experimentella studier. Bland annat kommer blandningarna att testas med ekotoxikologiska standardmetoder, som använder organismer som är relevanta för Östersjön.

Med tanke på den stora användningen av plast och dess långa uppehållstid i miljön, är det mycket som tyder på att nuvarande användnings- och avfallsmönster som omgärdar plast inte är långsiktigt hållbara. Ackumulering av plast i våra oceaner är ett växande problem som, trots stort utrymme i media världen över, ännu inte fått tillräcklig uppmärksamhet i den akademiska världen, framförallt inte i Sverige. Det förslagna projektet kommer, förutom att ta fram vetenskapliga rön av vikt för att hantera plast i samhället, förhoppningsvis även öppna dörrarna till den forskning som bedrivs på området globalt.


Last updated on 2017-24-03 at 12:52