Προκαταρτική μελέτη για την ύπαρξη μικροπλαστικών σε θαλάσσια σώματα της Λεμεσού και μελέτη της δυνατότητας βιοαποικοδόμησης με αυτόχθονους θαλάσσιους μικροοργανισμούς
Date Issued
2017
Author(s)
Advisor
Abstract
Τα πλαστικά και τα μικροπλαστικά υπάρχουν στην καθημερινή μας ζωή. Υπολογίζεται ότι παράγονται περίπου 27 εκατομμύρια τόνων πλαστικών στην Ευρωπαϊκή Ένωση όπου το 32.4% περίπου ανακυκλώνεται ενώ το υπόλοιπο 67.6% παραμένει ως απόβλητο το οποίο καταλήγει στις χωματερές και στο θαλάσσιο περιβάλλον. Ως πλαστικό ορίζεται το συνθετικό οργανικό πολυμερές το οποίο προέρχεται από τον πολυμερισμό των μονομερών που προέρχονται από το φυσικό αέριο και το πετρέλαιο, ενώ ως μικροπλαστικό ορίζονται τα πολύ μικρά κομμάτια πλαστικών με μέγεθος μέχρι 10 mm τα οποία δεν φαίνονται με γυμνό μάτι. Τα πλαστικά χωρίζονται στα θερμοπλαστικά, στα θερμοσκληρυνόμενα και στα ελαστομερή πλαστικά ενώ τα μικροπλαστικά στα πρωτογενή και τα δευτερογενή. Μετά το «Πρωτόκολλο για την προστασία της Μεσογείου θαλάσσης από τη ρύπανση από χερσαίες πηγές» το 1980 με σκοπό να ελέγχονται τα απόβλητα, τα οποία εισέρχονται στους ωκεανούς καθώς και τη μείωση των αποβλήτων όπως και των πλαστικών από χερσαίες πηγές, ακολούθησαν και άλλες νομοθεσίες όπως η οδηγία 2008/56/ΕΚ του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου και του Συμβουλίου της 17ης Ιουνίου 2008, περί πλαισίου κοινοτικής δράσης στο πεδίο της πολιτικής για το θαλάσσιο περιβάλλον, μια οδηγία για τη θαλάσσια στρατηγική της Ευρωπαϊκής Ένωσης που έχει ως στόχο εκτός από τη διαφύλαξη του ωκεανού από τα απόβλητα, τη προστασία των πόρων από τους οποίους εξαρτωνται οι οικονιμικές και κοινωνικές δραστηριότητες που σχετίζονται με τη θάλασσα της Ευρωπαϊκής Ένωσης μέχρι το 2020. Η μέχρι τώρα εφαρμογή της οδηγίας φαίνεται πως ακόμη δεν έχει καταφέρει να περιορίσει σημαντικά τις οικονομικές, κοινωνικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις των πλαστικών. Χαρακτηριστικά γίνεται αναφορά στο Πλαστικό Νησί του Ειρηνικού Ωκεανού, με μέγεθος γύρω στα 700.000 km2 και 750.000 μικροπλαστικών/km2.
Βιβλιογραφική ανασκόπηση των πρόσφατων δημοσιεύσεων από το 2010 μέχρι το 2015 έδειξε ότι υπάρχει αρκετά σημαντικό περιβαλλοντικό πρόβλημα λόγω της ύπαρξης πλαστικών και μικροπλαστικών στο θαλάσσιο περιβάλλον. Οι δειγματοληψίες έγιναν τόσο από τα θαλάσσια ύδατα όσο και από ιζήματα κυρίως κατά τις καλοκαιρινές περιόδους. Ο αριθμός των πλαστικών και μικροπλαστικών κυμαίνεται από 2000 μέχρι και 6000 ανά δειγματοληψία. Τα κυριότερα είδη που επικρατούσαν ήταν το πολυαιθυλένιο και το πολυπροπυλένιο. Για την ταυτοποίησή τους χρησιμοποιείται κυρίως η τεχνική του φασματοφωτόμετρου FT-IR το οποίο παρέχει πληροφορίες για τη δομή και τους δεσμούς των πλαστικών και το μεγαλύτερο μειονέκτημα της μεθόδου αυτής είναι η απαιτούμενη ακριβής ρύθμιση των οπτικών του οργάνου που αν δεν είναι καλά ρυθμισμένα δεν παρέχουν καμιά πληροφορία. Επίσης, χρησιμοποιείται και το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) με το οποίο εξετάζεται η επιφάνεια των αντικειμένων με την χρήση ηλεκτρονικής δέσμης με μειονέκτημα ότι δεν επιτρέπει την εξέταση υγρών και γενικά αντικειμένων που παράγουν αέρια ή υφίστανται αποξήρανση.
Για την αντιμετώπιση της ρύπανσης από τα πλαστικά στο θαλάσσιο περιβάλλον χρησιμοποιούνται διάφορες μεθόδοι συλλογής των πλαστικών είτε μέσω χτενίσματος των παραλιών είτε με τη χρήση τράτας με διαφορετικά ανοίγματα για τη συγκράτηση πλαστικών διαφόρων μεγεθών. Η αποικοδόμησή τους μπορεί να γίνει με φυσικοχημικές μέθοδοι πχ φωτοαποικοδόμηση, θερμική και θερμοοξειδωτική αποικοδόμηση ή/και με βιολογικές μεθόδους όπως είναι η βιοενίσχυση.Σε αυτή τη διπλωματική εργασία έγινε προκαταρτική καταγραφή της υφιστάμενης κατάστασης σε δύο παραλίες της Λεμεσού. Συνολικά πραγματοποιήθηκαν δύο δειγματοληψίες νερού σε τρία διαφορετικά βάθη της θάλασσας, στην επιφάνεια, στα 50 cm και στα 100 cm σε δοχεία των 3L. Παρατηρήθηκε η ύπαρξη μικροπλαστικών στα δείγματα που συλλέχθηκαν από την παραλία στην περιοχή Καρνάγιο με 72% πολυπροπυλενίου και 28% πολυαιθυλενίου .
Επιπλέον, μελετήθηκε η ικανότητα βιοαποικοδόμησης πλαστικών από μια αυτόχθονη θαλάσσια μικροβιακή κοινότητα που απομονώθηκε από το θαλάσσιο φυτό Posidonia oceanica. Συγκεκριμένα λήφθηκαν 5 g από κάθε μέρος του φυτού (φύλλα, ρίζα, matte, ρίζωμα) και αφού πρώτα απομονώθηκαν οι μικροοργανισμοί, στη συνέχεια τοποθετήθηκαν στο ίδιο βιομέσο μαζί με τα πλαστικά ως η μόνη πηγή άνθρακα για τους μικροοργανισμούς. Μελετήθηκε η δυνατότητα βιοαποικοδόμησης της μικροβιακής κοινότητας της P. oceanica στα τρία πιο κοινά είδη πλαστικών (πολυπροπυλένιο, πολυαιθυλένιο, πολυστερίνη). Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με τη δυνατότητα βιοαποικοδόμησης των Pseudomonas putida και Phanerochaete chrysosporium στις ίδιες συνθήκες. Η συνολική έκθεση στα πλαστικά διήρκησε 5 μήνες και υπολογίστηκε η βιοαποικοδόμηση ως η ι) διαφορά στο βάρος των πλαστικών που χρησιμοποιήθηκαν, ιι) διαφορά στην οπτική πυκνότητα και ιιι) διαφορά στη συγκέντρωση DNA. Η βιοαποικοδόμηση που παρατηρήθηκε από τους μικροοργανισμούς του φυτού Posidonia oceanica ήταν πολύ μικρή 0-3%, για όλα τα μέρη του φυτού και για τις δύο δειγματοληψίες, από τη Λεμεσό και το Κάβο Γκρέκο. Αντίστοιχα ήταν τα αποτελέσματα με τους οργανισμούς P. putida και P. chrysosporium με ποσοστά βιοαποικοδόμησης 2.7% και 1.8% για το πολυπροπυλένιο αντίστοιχα, ενώ για το πολυαιθυλένιο παρουσιάσαν 1.4% και 2.3%, αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα είναι συγκρίσιμα με πρόσφατες μελέτες που πραγματοποιήθηκαν στην Ινδία όπου από τους 60 μικροοργανισμούς που μελετήθηκαν, οι 3 είχαν θετικό αποτέλεσμα με ποσοστό βιοαποικοδόμησης 1-1.75 %.
Ως μελλοντικοί στόχοι προτείνονται να πραγματοποιηθούν περεταίρω μελέτες για την ικανότητα βιοαποικοδόμησης από τη μικροβιακής κοινότητας από το φυτό P. oceanica με την ύπαρξη καλύτερων συνθηκών (θερμοκρασίας, πίεσης, συνεχής ανάδευση) και μεγαλύτερου χρονικού διαστήματος μέχρι και ενός έτους. Για τα μικροπλαστικά προτείνεται η δειγματοληψία ιζημάτων σε μεγαλύτερα βάθη και η χρήση αλατούχων διαλυμάτων ούτως ώστε τα μικροπλαστικά να επιπλέυσουν στη επιφάνεια και να μπορούν να μελετηθούν και να ταυτοποιηθούν καλύτερα.
Βιβλιογραφική ανασκόπηση των πρόσφατων δημοσιεύσεων από το 2010 μέχρι το 2015 έδειξε ότι υπάρχει αρκετά σημαντικό περιβαλλοντικό πρόβλημα λόγω της ύπαρξης πλαστικών και μικροπλαστικών στο θαλάσσιο περιβάλλον. Οι δειγματοληψίες έγιναν τόσο από τα θαλάσσια ύδατα όσο και από ιζήματα κυρίως κατά τις καλοκαιρινές περιόδους. Ο αριθμός των πλαστικών και μικροπλαστικών κυμαίνεται από 2000 μέχρι και 6000 ανά δειγματοληψία. Τα κυριότερα είδη που επικρατούσαν ήταν το πολυαιθυλένιο και το πολυπροπυλένιο. Για την ταυτοποίησή τους χρησιμοποιείται κυρίως η τεχνική του φασματοφωτόμετρου FT-IR το οποίο παρέχει πληροφορίες για τη δομή και τους δεσμούς των πλαστικών και το μεγαλύτερο μειονέκτημα της μεθόδου αυτής είναι η απαιτούμενη ακριβής ρύθμιση των οπτικών του οργάνου που αν δεν είναι καλά ρυθμισμένα δεν παρέχουν καμιά πληροφορία. Επίσης, χρησιμοποιείται και το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) με το οποίο εξετάζεται η επιφάνεια των αντικειμένων με την χρήση ηλεκτρονικής δέσμης με μειονέκτημα ότι δεν επιτρέπει την εξέταση υγρών και γενικά αντικειμένων που παράγουν αέρια ή υφίστανται αποξήρανση.
Για την αντιμετώπιση της ρύπανσης από τα πλαστικά στο θαλάσσιο περιβάλλον χρησιμοποιούνται διάφορες μεθόδοι συλλογής των πλαστικών είτε μέσω χτενίσματος των παραλιών είτε με τη χρήση τράτας με διαφορετικά ανοίγματα για τη συγκράτηση πλαστικών διαφόρων μεγεθών. Η αποικοδόμησή τους μπορεί να γίνει με φυσικοχημικές μέθοδοι πχ φωτοαποικοδόμηση, θερμική και θερμοοξειδωτική αποικοδόμηση ή/και με βιολογικές μεθόδους όπως είναι η βιοενίσχυση.Σε αυτή τη διπλωματική εργασία έγινε προκαταρτική καταγραφή της υφιστάμενης κατάστασης σε δύο παραλίες της Λεμεσού. Συνολικά πραγματοποιήθηκαν δύο δειγματοληψίες νερού σε τρία διαφορετικά βάθη της θάλασσας, στην επιφάνεια, στα 50 cm και στα 100 cm σε δοχεία των 3L. Παρατηρήθηκε η ύπαρξη μικροπλαστικών στα δείγματα που συλλέχθηκαν από την παραλία στην περιοχή Καρνάγιο με 72% πολυπροπυλενίου και 28% πολυαιθυλενίου .
Επιπλέον, μελετήθηκε η ικανότητα βιοαποικοδόμησης πλαστικών από μια αυτόχθονη θαλάσσια μικροβιακή κοινότητα που απομονώθηκε από το θαλάσσιο φυτό Posidonia oceanica. Συγκεκριμένα λήφθηκαν 5 g από κάθε μέρος του φυτού (φύλλα, ρίζα, matte, ρίζωμα) και αφού πρώτα απομονώθηκαν οι μικροοργανισμοί, στη συνέχεια τοποθετήθηκαν στο ίδιο βιομέσο μαζί με τα πλαστικά ως η μόνη πηγή άνθρακα για τους μικροοργανισμούς. Μελετήθηκε η δυνατότητα βιοαποικοδόμησης της μικροβιακής κοινότητας της P. oceanica στα τρία πιο κοινά είδη πλαστικών (πολυπροπυλένιο, πολυαιθυλένιο, πολυστερίνη). Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με τη δυνατότητα βιοαποικοδόμησης των Pseudomonas putida και Phanerochaete chrysosporium στις ίδιες συνθήκες. Η συνολική έκθεση στα πλαστικά διήρκησε 5 μήνες και υπολογίστηκε η βιοαποικοδόμηση ως η ι) διαφορά στο βάρος των πλαστικών που χρησιμοποιήθηκαν, ιι) διαφορά στην οπτική πυκνότητα και ιιι) διαφορά στη συγκέντρωση DNA. Η βιοαποικοδόμηση που παρατηρήθηκε από τους μικροοργανισμούς του φυτού Posidonia oceanica ήταν πολύ μικρή 0-3%, για όλα τα μέρη του φυτού και για τις δύο δειγματοληψίες, από τη Λεμεσό και το Κάβο Γκρέκο. Αντίστοιχα ήταν τα αποτελέσματα με τους οργανισμούς P. putida και P. chrysosporium με ποσοστά βιοαποικοδόμησης 2.7% και 1.8% για το πολυπροπυλένιο αντίστοιχα, ενώ για το πολυαιθυλένιο παρουσιάσαν 1.4% και 2.3%, αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα είναι συγκρίσιμα με πρόσφατες μελέτες που πραγματοποιήθηκαν στην Ινδία όπου από τους 60 μικροοργανισμούς που μελετήθηκαν, οι 3 είχαν θετικό αποτέλεσμα με ποσοστό βιοαποικοδόμησης 1-1.75 %.
Ως μελλοντικοί στόχοι προτείνονται να πραγματοποιηθούν περεταίρω μελέτες για την ικανότητα βιοαποικοδόμησης από τη μικροβιακής κοινότητας από το φυτό P. oceanica με την ύπαρξη καλύτερων συνθηκών (θερμοκρασίας, πίεσης, συνεχής ανάδευση) και μεγαλύτερου χρονικού διαστήματος μέχρι και ενός έτους. Για τα μικροπλαστικά προτείνεται η δειγματοληψία ιζημάτων σε μεγαλύτερα βάθη και η χρήση αλατούχων διαλυμάτων ούτως ώστε τα μικροπλαστικά να επιπλέυσουν στη επιφάνεια και να μπορούν να μελετηθούν και να ταυτοποιηθούν καλύτερα.
File(s)![Thumbnail Image]()
Name
ABSTRACT.pdf
Size
319.07 KB
Format
Adobe PDF
Checksum (MD5)
368920f973b3c19e32f2ca1d0daf8d62