Plastpellets i marint miljø: kildesporing og nedbrytning av pellets fra utslipp ved kysten av Sør-Afrika og Norge

Abstract

Utslipp av plastpellets er en av de mest omfattende kildene til plastforurensning i det marine miljø. Pelletene defineres som mikroplast, og kan potensielt medføre store konsekvenser for livet i havet. Utslippene gir imidlertid en mulighet til å analysere hvordan mikroplast transporteres og degraderes i marint miljø. Utgangspunktet for denne oppgaven er to utslipp ved kysten av henholdsvis Durban, Sør-Afrika i 2017 og Esbjerg, Danmark i 2020. I oppgaven er det blitt undersøkt om plastpellets samlet inn langs kysten av Sør-Afrika og Norge i etterkant av hendelsene stammer fra de aktuelle utslippene. Pelletene som er samlet inn ble også benyttet til å studere hvordan plast brytes ned i marint miljø, ved hjelp av sveipelektronmikroskopi (SEM). Ved å sammenlikne resultater fra ulike analyser, og se etter samsvar mellom utseende, polymertype og tilsetningsstoffer mellom prøver fra de respektive utslippene, ble det undersøkt om pelletene kom fra de to utslippene. Pelletene i prøvene samlet inn langs kysten av Sør-Afrika varierte i utseende og i grad av degradering. Ved pyrolyse gasskromatografi massespektrometri (Py-GC-MS) ble det bestemt at 25 av prøvene inneholdt polyetylen (PE), en prøve inneholdt isotaktisk polypropylen (iPP) og en inneholdt både PE og iPP. Termisk desorpsjon (TD) av pellets fra prøvene viste at flere pellets inneholdt de samme tilsetningsstoffene. Fra analysene kom det frem at det var sannsynlig at syv av de analyserte pelletene stammet fra Durban-utslippet. De resterende pelletene ble klassifisert inn i ulike utslipp og det ble konkludert med at det var pellets i prøvene fra minst tre forskjellige utslipp, i tillegg til utslippet i Durban. Pelletene samlet inn langs kysten av Norge hadde et utseende som samsvarte med referanseprøven fra det aktuelle utslippet utenfor Esbjerg. Py-GC-MS viste at alle de analyserte pelletene besto av isotaktisk polypropylen (iPP). Ved TD ble det bestemt at det var et samsvar mellom hvilke tilsetningsstoffer som var tilsatt. Dette indikerte at alle pelletene kommer fra samme utslipp, altså utslippet utenfor Esbjerg. Ved undersøkelse av nedbrytning av plast i SEM kom det frem at pelletene fra prøvene samlet inn i Sør-Afrika var preget av varierende grad av både mekanisk og kjemisk nedbrytning. Siden det under kildesporingen ble konkludert med at prøvene inneholdt pellets fra minst tre ulike utslipp kunne ikke resultatene benyttes for å se på nedbrytning over tid. Pelletene fra prøvene i Norge var ikke like varierte og kom sannsynligvis fra samme utslipp, men omfanget av nedbrytningen var ikke stort nok til å si noe om nedbrytning over tid.

Plastic pellet emissions are one of the most extensive sources of plastic pollution in the marine environment. The pellets are defined as microplastics and could thus potentially harm marine life. However, the emissions provide an opportunity to examine how microplastics are transported and degraded in the marine environment. This project is based on two emissions, one in Durban, South-Africa in 2017, and one in Esbjerg, Denmark in 2020. The collected pellets were used to study how plastic degrades in the marine environment, through the use of scanning electron microscope (SEM). The project investigated whether the pellets came from the two spills by comparing results from different analyses, and by searching for similarities between appearances, types of polymer and additives from samples from South Africa and Norway. The pellets in the samples collected along the coast of South Africa varied in looks and degrees of degradation. By using pyrolysis gas chromatography mass spectrometry (Py-GC-MS), it was determined that 25 of the samples contained polyethylene, one sample contained polypropylene and one contained both polyethylene and polypropylene. Thermal desorption (TD) of pellets from the samples showed that several pellets contained the same additives. The analyses revealed that it was probable that seven of the analyzed pellets originated from the Durban discharge. The remaining pellets were classified as coming from different spills and it was concluded that there were pellets in the samples from at least three different spills, in addition to the spill in Durban. The samples collected along the coast of Norway had an appearance that corresponded to the reference sample from the spill off the coast of Esbjerg. Py-GC-MS showed that all the analyzed pellets consisted of isotactic polypropylene (iPP). Using TD, it was determined that there was a compliance between which additive were added in the samples. This indicated that all the pellets came from the spill outside of Esbjerg. Examination of the degradation of plastics in SEM revealed that the pellets from the samples collected in South Africa had different degrees of degradation, both chemical and mechanical. Considering it was concluded that the samples contained pellets from at least three different spills, the results could not be used to look at degradation over time. The pellets from the samples in Norway were not as varied and most likely came from the same emissions. However, the extent of the degradation was not sufficient to inform us of how the pellets degrade over time.