Degradation of Plastic Consumer Products: From Macro- to Micro- and Nanoplastics

Abstract

Miljømessig plastforurensning består av delvis nedbrutte partikler i forskjellige størrelser, former, polymertyper og kjemiske sammensetninger. På grunn av potensialet for biologisk opptak, anses mikroplast og nanoplast som en potensiell risiko for mennesker og miljø. Derfor er det viktig å ha godt karakteriserte og miljørelevante referansematerialer for å studere oppførselen, skjebnen og effekten av disse partiklene i miljøet. Disse referansematerialene bør være lik partiklene som finnes i miljøet, i henhold til fysisk-kjemiske egenskaper, som form, størrelse og overflatekjemi. Til dags dato er bruk av akselererte aldringsmetoder (UV eksponering + kryomelling) en av de beste metodene for å produsere referanse materialer. Men i hvilken grad denne partikkelen kan etterligne plastpartiklene i miljøet, er fortsatt ukjent. I dette prosjektet hadde vi som mål å sammenligne de fysiokjemiske og toksikologiske egenskapene til referansematerialet produsert ved å eksponere polyetylenplastposer for UV-C, med mikroplasten produsert av naturlig aldrende plastposer, og også å sammenligne de fysiokjemiske egenskapene til uberørt og PCR-plast. poser. For dette formålet ble uberørt og post-konsument resirkulert plast, og naturlig aldret plast utsatt for UV-C i 14 dager, og deretter ble plasten kryomalt for å produsere mikroplast. Resultatene våre viste at de naturlig aldrede plastposene produserer mer og mindre mikroplast. Det var også forskjeller i den kjemiske sammensetningen og toksisiteten til ekstraktene fra naturlig og kunstig lagrede plastposer, hvor ekstraktene fra naturlig lagrede plastposer hadde flere giftige kjemikalier og påvirket størrelsen og oksygenforbruket i D. Magna, mens kunstig modne ekstrakter påvirket dødelighet og reproduksjon. Sammenligning av data fra uberørt og PCR-plast viste dessuten at PCR-plast generelt produserer mer mikroplast og at antallet kjemiske tilsetningsstoffer er mye mer i dem.

Environmental plastic pollution comprises partially degraded particles in different sizes, shapes, polymer types, and chemical compositions. Owing to their potential for biological uptake, microplastics, and nanoplastics are considered a potential risk to humans and the environment. Therefore, having well-characterized and environmentally relevant reference materials is important to study the behavior, fate, and effect of these particles in the environment. These reference materials should be similar to the particles found in the environment, according to physicochemical properties, such as shape, size, and surface chemistry. To date, using accelerated aging methods (UV exposure + cryomilling) is one of the best methods to produce reference materials. However, to what degree this particle can mimic the plastic particles in the environment, remains unknown. In this project, we aimed to compare the physiochemical and toxicological properties of the reference material produced by exposing polyethylene plastic bags to UV-C, with the microplastics produced by naturally aged plastic bags, and also to compare the physiochemical properties of pristine and PCR plastic bags. For this purpose, pristine and post-consumer recycled plastics, and naturally aged plastic were exposed to UV-C for 14 days and then the plastics were cryomilled to produce microplastics. Our results showed that the naturally aged plastic bags produce more and smaller microplastics. There were also differences in the chemical composition and toxicity of the extracts from naturally and artificially aged plastic bags, where the extracts from naturally aged plastic bag had more toxic chemicals and affected the size and oxygen consumption in D. Magna, whereas artificially aged extracts affected mortality and reproduction. Moreover comparing the data from pristine and PCR plastic showed that PCR plastics generally produce more microplastics and that the number of chemical additives is much more in them.