Utlekking av kjemikalier fra plastprodukter i vann

Abstract

I dagens samfunn er marin plastforsøpling blitt et økende problem og det er mye usikkerhet rundt hva slags miljøkonsekvenser dette medfører. Et komplett plastprodukt blir tilført karakteristiske kjemikalier, med den hensikt å tilføre plasten de egenskapene som er ønskelig, eller å eliminere, eventuelt redusere, de egenskapene som er uønskede. I dette prosjektet ble det sett nærmere på hva som skjer med disse kjemikaliene når plastproduktene havner i havet, ved å undersøke hvor mye av kjemikaliene som lekker ut og hvilke miljøparametere som påvirker utlekkingen. Dette ble gjort ved å studere plastmaterialene oppvaskhansker, gummigranulat, laboratoriehansker og ballonger i vann, og utsette disse for forhåndsbestemte variasjoner av utlekkingstid, temperatur, turbulens, salinitet og partikkelstørrelse. Kjemikaliene som lekket ut i vannet ble ekstrahert ved væske-væske ekstraksjon og ekstraktene ble analysert med GC-MS. Det ble gjort videre undersøkelser på ti utvalgte kjemikalier, og ut i fra resultatene var det mulig å se på hvilken effekt parameterne hadde på konsentrasjonen av disse. Forsøket ble planlagt og utført i samarbeid med SINTEF Ocean, og oppgaven er en del av prosjektet MicroLEACH.

Ved å registrere konsentrasjonen av fem av de ti utvalgte kjemikaliene som lakk ut fra partikler av oppvaskhansker til sjøvann over 1-35 dager, ble det funnet store variasjoner i konsentrasjonen av kjemikaliene over tid. Ett kjemikalie viste stabil økning med tid, to viste økning etterfulgt av reduksjon, og to viste liten forandring over tid. En endring av temperatur fra 5oC til 20oC, førte til økt utlekking for flertallet av de studerte kjemikaliene. Økning av turbulensnivået i vann, fra 0 rpm til 1 rpm, resulterte generelt i en høyere grad av utlekking fra oppvaskhansker og gummigranulat, for majoriteten av kjemikaliene. Ytterligere økning, til 225 rpm, hadde motsatt effekt og det kunne ses en nedgang i konsentrasjon for de fleste kjemikaliene. En økning i partikkelstørrelse fra <1 mm til 2-10 mm hadde stor effekt på konsentrasjonen av kjemikaliene i sjøvann, og førte til en betydelig økning for alle de undersøkte kjemikaliene. Ved å se på utlekkingen av kjemikalier fra gummigranulat i smeltevann (0-1 ‰) og sjøvann (35 ‰), ble det observert at kjemikaliene hadde en moderat økning i konsentrasjon i smeltevann. Sammenlagt hadde partikkelstørrelse, etterfulgt av tid, den største påvirkningen på utlekkingen av de fleste kjemikaliene. Større partikler førte til mer utlekking og effekten av tid viste seg å være avhengig av kjemikalie. Videre var det nest størst variasjon i konsentrasjon som følge av endringer i temperatur og turbulens. Salinitet resulterte i minst forskjell i konsentrasjon av kjemikaliene. De fleste kjemikalier lakk ut mer ved høyere temperatur, lav turbulens resulterte generelt i mest utlekking og lavere salinitet førte til mer utlekking fra gummigranulat. Alle de studerte kjemikaliene viste dermed en synlig påvirkning fra en eller flere kunstige miljøparametere, men hvilken effekt de hadde var i flere tilfeller individuelt, og varierte fra kjemikalie til kjemikalie.

In recent times, marine littering has become a growing concern and there is a lot of uncertainty concerning what kind of environmental consequences this entails. A complete plastic product is supplied with chemical additives, with the intention of imparting desirable properties to the plastic, or to eliminate or reduce the properties which are undesirable. In this bachelor thesis, what happens to these chemicals as the product ends up in the ocean was considered, by examining how much of the additives leach from the plastics to the surrounding water, and how the leaching was affected by various parameters. This was researched using four different plastic products; dishwashing gloves, car tire rubber, laboratory gloves and balloons, in water and exposing them to carefully selected variations in time, temperature, turbulens, salinity and particle size. The chemicals that had leaked into the water were extracted by liquid-liquid extraction and the extracts were analyzed by GC-MS. Ten chemicals were selected for further analysis, and the results made it possible to determine how the leaching was affected by the different parameters. The experiment was planned and executed in collaboration with SINTEF Ocean, and this bachelor thesis is part of the MicroLEACH project.

By analysing the concentration of five chemicals leached from dishwashing gloves in seawater after 1-35 days, it was found that there were substantial variations in how the concentration varied with time. One chemical showed a steadily increasing concentration over time, two chemicals showed an increase followed by a decrease, and two chemicals showed little change in concentration over time. A change in temperature from 5oC to 20oC led to increased leakage for the majority of the chemicals. Increasing the turbulence of the water, from 0 rpm to 1 rpm, generally resulted in a higher degree of leaching from dishwashing gloves and car tire rubber, for the majority of the chemicals. A further increase, to 225 rpm, had the opposite effect and resulted in a decrease in concentration for most chemicals. An increase in particle size from <1 mm to 2-10 mm showed a large effect on the concentration of the chemicals in seawater, and led to a significant increase in concentration of all chemicals examined. By analysing the leaching of chemicals from car tire rubber in meltwater (0-1 ‰) and seawater (35 ‰), it was observed that the chemicals had a moderate increase in concentration in meltwater. Overall, particle size, followed by time, showed the biggest impact on the concentration of most of the chemicals. Larger particles resulted in more leaching, and the effect of time on leaching was different for each chemical. Furthermore, the second largest variation in concentration was observed as a result of changes in temperature and turbulence. Most chemicals leached more at higher temperatures and lower turbulence. Of the studied parameters, the salinity resulted in the lowest variations, and more leaching occurred at lower salinity. One or more of the parameters had a visible influence on each of the chemicals. However, the effects were, in several instances, individual.