Ημερολόγιο Εκδηλώσεων

Σχολή Μηχανικών Περιβάλλοντος, Πολυτεχνειούπολη

Όνοματεπώνυμο Φοιτητή: Λώλη Μαρία

Α.Μ.: 2013050130

Ημερομηνία Παρουσίασης: 23/11/2018

Ώρα:12

Αίθουσα: Κ2Α7

Θέμα «ΒΙΟΑΠΟΔΟΜΗΣΗ ΜΙΚΡΟΠΛΑΣΤΙΚΩΝ (PELLETS) ΠΟΛΥΣΤΥΡΕΝΙΟΥ (PS) ΚΑΙ ΠΟΛΥΠΡΟΠΥΛΕΝΙΟΥ (PP) ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΗΣΗ UV ΣΕ ΜΙΚΡΟΚΟΣΜΟΥΣ ΘΑΛΑΣΣΙΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ»

Title «BIODEGRADATION OF MICROPLASTICS (PELLETS) POLYSTYRENE (PS) AND POLYPROPYLENE (PP) AFTER EXPOSURE TO UV RADIATION IN MARINE ENVIRONMENT MICROCOSMS »

Επιβλέπων: Νικόλαος Καλογεράκης

Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή:

1 Νικόλαος Καλογεράκης

2 Δανάη Βενιέρη (Αναπληρώτρια Καθηγήτρια)

3 Dr Ευδοκία Συρανίδου

Περίληψη:

Μεγάλο μέρος των πλαστικών αποβλήτων παγκοσμίως καταλήγει στα υδάτινα και χερσαία οικοσυστήματα, θέτοντας σε κίνδυνο τους οργανισμούς και τη ζωή του ανθρώπου, ενώ παράλληλα υποβαθμίζει την αισθητική αξία της περιοχής και την ανθρώπινη ευημερία. Τα πλαστικά μικροσφαιρίδια (pellets) αποτελούν ένα από τα συνηθέστερα πλαστικά απορρίμματα που συναντώνται στις θάλασσες και στις ακτές παγκοσμίως. Αποτελούν την 1η ύλη της πλαστικής βιομηχανίας και η μεταφορά και η συμπεριφορά τους στη θάλασσα αποτελεί ενδιαφέρον ερευνητικό πεδίο για την επιστημονική κοινότητα. Τα μικροσφαιρίδια, κατά την παραμονή τους στο θαλάσσιο περιβάλλον, εκτίθενται στην ηλιακή ακτινοβολία, με αποτέλεσμα τη μείωση της δομικής τους ακεραιότητας και το θρυμματισμό τους. Η γήρανση (weathering) που προκαλείται, έχει βρεθεί πως βοηθάει στη διαδικασία της βιοαποδόμησης τους από μικροοργανισμούς.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας, είναι η μελέτη της επίδρασης των μικροβιακών κοινοτήτων της πελαγικής ζώνης του Άγιου Ονούφριου, στα μικροσφαιρίδια (pellets) πολυστυρενίου και πολυπροπυλενίου, σε προσομοιωμένο θαλάσσιο περιβάλλον, όπου τα μικροπλαστικά είναι η μόνη πηγή άνθρακα. Τα μικροσφαιρίδια αρχικά, παρέμειναν σε θάλαμο ακτινοβόλησης με UV-A ακτινοβολία, για διάστημα 4 μηνών, ώστε να επιτευχθεί γήρανση των πλαστικών (weathering). Μετέπειτα τα γηρασμένα πλαστικά τοποθετήθηκαν σε αποστειρωμένες κωνικές φλάσκες με αποστειρωμένο θαλασσινό νερό και εμβολιάστηκαν με τις θαλάσσιες μικροβιακές κοινότητες. Τοποθετήθηκαν σε τράπεζα ανάδευσης για 4 μήνες. Εκτιμήσεις βάρους των μικροπλαστικών, της μικροβιακής ανάπτυξης, της ανάπτυξης των εξωκυτταρικών πολυμερών ουσιών, της ταχύτητας καθίζησης και της κατανομής του μεγέθους μικροπλαστικών πραγματοποιούνταν κάθε μήνα, για την εκτίμηση της επίδρασης των θαλάσσιων μικροοργανισμών στα μικροσφαιρίδια.

Συνολικά, οι θαλάσσιοι μικροοργανισμοί κατάφεραν να αναπτυχθούν και να ευδοκιμήσουν επιτυχώς στο προσομοιωμένο θαλάσσιο μικρόκοσμο. Κατά τη διάρκεια του 2ου και 3ου μήνα, παρατηρήθηκε μια μείωση στις εξωκυτταρικές πολυμερείς ουσίες, και συγκεκριμένα στις πρωτεΐνες και στους υδατάνθρακες, καθώς και στην μικροβιακή ανάπτυξη, ενώ στον 4ο μήνα παρουσίασαν μια αυξητική τάση. Για το πολυπροπυλένιο σημειώθηκε μείωση βάρους 6,37% ενώ για το πολυστυρένιο η μείωση βάρους υπολογίστηκε 1,30%. Ακόμη παρατηρήθηκε μεγάλο ποσοστό νανοσωματιδίων στα δείγματα πολυπροπυλενίου, του 4ου μήνα, εξαιτίας της βιοαποδόμησης του από τους θαλάσσιους μικροοργανισμούς.

Abstract:

Much of the world's plastic waste ends up in the aquatic and terrestrial ecosystems, endangering organisms and human life, while degrading the aesthetic value of the area and human well-being. Plastic pellets are one of the most common plastic waste found in seas and coasts throughout the world. They consist the raw material of the Plastic Industry and their transfer and behavior at sea is an interesting research field for the scientific community. Microspheres, while being in the marine environment, are exposed to solar radiation, resulting in a decrease of their structural integrity and fragmentation. The weathering which is taking place has been found to help in the process of biodegradation by microorganisms.

The purpose of this dissertation is to study the effect of the microbial communities of the Agios Onoufrios pelagic zone on polystyrene and polypropylene pellets in a simulated marine environment, where microplastics are the only source of carbon. The microspheres were initially kept in a UV-A irradiation chamber for a period of 4 months to achieve aging of the plastic (weathering). Subsequently the weathered plastics were placed in sterile conical flasks with sterile seawater and inoculated with the marine microbial communities. They were placed in a stirring bench for 4 months. Weight estimations of microplastics, microbial growth, extracellular polymer growth, sinking velocity, and microplastic size distribution were performed each month, in order to assess the effect of marine microorganisms on microspheres.

Overall, marine micro-organisms have succeeded in developing and successfully flourishing in the simulated marine microcosm. During the 2nd and 3rd month, there was a decrease in extracellular polymeric substances, namely proteins and carbohydrates, as well as in microbial growth, however during the 4th month they showed an increasing tendency. For polypropylene a weight reduction of 6.37% was observed, while for polystyrene the weight reduction was calculated at 1.30%. Yet a large percentage of nanoparticles were observed in polypropylene samples of the 4th month due to its biodegradation by marine microorganisms.