A Study of Soil Contamination by Residues of Single-use Face Masks

Abstract

Med plastavfall som utgjør en betydelig trussel mot terrestriske og akvatiske økosystemer, har den økte bruken av engangs munnbind under COVID-19-pandemien skapt miljøutfordringer på grunn av deres polymerbaserte sammensetning og mulige bidrag til mikroplastforurensning. Mikroplast (MP), definert som partikler i størrelsesorden 1 mikron til 5 millimeter, oppstår som et resultat av nedbrytningen av plastavfall fra ulike kilder, inkludert industriell produksjon, bruk i hjemmet og feilaktig avfallshåndtering. Mens virkningen av mikroplast på marine økosystemer har blitt grundig studert, er deres potensielle effekter på terrestriske miljøer, spesielt fra et geoteknisk ingeniørperspektiv, i stor grad uutforsket. Denne masteroppgaven har som mål å gi en omfattende oversikt over de miljømessige konsekvensene forbundet med håndtering av engangs ansiktsmasker i jord under pandemien. Den omfatter en laboratorieundersøkelse som undersøker påvirkningen av å tilsette kuttet ansiktsmasker i jord under simulerte naturlige forhold, med hensyn til geotekniske jordparametere.

Den eksperimentelle prosedyren involverte eksponering av jordprøver, med og uten fiber fra engangs munnbind, for UV-lys i to og seks uker. De innsamlede prøvene ble analysert for å vurdere deres fysiske og hydrologiske egenskaper, samt kjemisk sammensetning av jordprøven og vannet. Videre ble tilstedeværelsen av munnbinds-fiber i både jordprøven og vannet som omringet jordprøven undersøkt. Dataene fra forsøket ble analysert, og effektene av oppkuttet munnbind på jordegenskapene ble evaluert ved å sammenligne prøver med og uten tilstedeværelse av dise fibrene fra munnbind.

Resultatene fra laboratorieundersøkelsen gir innsikt i den potensielle miljøpåvirkningen av engangs munnbind i terrestriske miljøer. Spesielt ble det funnet at tilstedeværelsen av bunnbinds-fiber reduserte permeabiliteten og økte vannretensjonskapasiteten i jorden. Videre påvirket langvarig nedbrytning porestrukturen i jorden og porevolumet, noe som indikerer mulig nedbrytning av både jord- og munnbinds-fiber. Nedbrytningen av maskens fibre i seg selv var imidlertid mindre tydelig, da partikkelfordelingen av fibrene var i hovedsak den samme i prøver som var eksponert for UV-lys og de som ikke var det. Disse funnene kan bidra til å øke bevisstheten blant allmennheten om ansvarlig avfallshåndtering av engangs munnbind. Videre understreker studien behovet for ytterligere forskning på dette feltet og betydningen av å vurdere de bredere miljøkonsekvensene av plastavfall på jord- og vannsystemer fra et geoteknisk ingeniørperspektiv.

With plastic waste posing a significant threat to terrestrial and aquatic ecosystems, the increased usage of single-use face masks during the COVID-19 pandemic has created environmental challenges due to their polymer-based composition and potential contribution to microplastic (MP) pollution. MPs, defined as particles ranging from 1 micron to 5 millimetres, result from the degradation of plastic waste from various sources, including industrial production, domestic use, and improper disposal. While the impact of MPs on marine ecosystems has been extensively studied, their potential effects on terrestrial environments, particularly from a geotechnical engineering standpoint, remain largely unexplored. This master's thesis aims to provide a comprehensive overview of the environmental consequences associated with the disposal of single-use face masks in soil during the pandemic. It involves a laboratory study that examines the influence of incorporating shredded face masks into soil under simulated natural conditions, taking into account geotechnical engineering soil parameters.

The experimental procedure involved subjecting soil samples, with and without shredded face masks, to UV exposure for a duration of two and six weeks. The collected samples underwent analysis to assess their physical and hydraulic properties, as well as the chemical composition of the soil and water. Additionally, the presence of face mask fibers in both the soil and the submerged water was examined. The data obtained from the experimental work were analysed, and the effects of face mask fibers on soil properties were evaluated by comparing samples with and without the presence of shredded face masks.

The results of the laboratory investigation offer insights into the potential environmental impact of single-use face masks in terrestrial environments. Notably, the presence of mask fibers was found to decrease permeability and increase water retention capacity in the soil. Moreover, prolonged degradation impacted the pore structure of the soil and the void ratio, indicating possible degradation of both soil and face mask fibers. The degradation of the mask fibers themselves was less obvious, though, as the particle size distribution of the fibers were essentially the same in samples exposed to UV light and those that were not.

These findings can contribute to raise public awareness regarding the responsible disposal of single-use face masks. Furthermore, the study emphasizes the need for further research in this field and underscores the significance of considering the broader environmental impacts of plastic waste on soil and water systems from a geotechnical engineering perspective.