Seasonal variation of microplastics in sediment traps in the non-tidal estuary of the Northern Baltic Sea
Sainio, Antti (2023-12-08)
Seasonal variation of microplastics in sediment traps in the non-tidal estuary of the Northern Baltic Sea
(08.12.2023)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
avoin
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20231214154263
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20231214154263
Tiivistelmä
Increased use of plastic products has led to pollution of marine environments and accumulation of microplastics (1 μm to 5 mm). The accumulation of microplastics and the factors associated with their deposition are not fully understood. Therefore, it is essential to study the deposition of microplastics as part of sedimentation processes and the influence of seasonal and spatial variations in deposition conditions on the quality and quantity of microplastics.
In this master’s thesis sedimentation and microplastic accumulation rates were studied using sediment trap monitoring in Halikonlahti Estuary and around the Haverö and Seili Islands, located in the southwestern coast of Finland at the Archipelago Sea, in the Baltic Sea. Microplastic samples were treated with heavy liquid and enzyme purification treatment followed by the identification of microplastics performed with Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and with siMPle software.
The sediment accumulation rates decrease from upper estuary towards the open sea. Despite the clear trend in the research area, variation in sedimentation rates in different locations are due to changes in riverine sediment transport and resuspension which channel narrowness and shallowness promote. During winter seasons snow cover determine the character of the sediment: mild winters with low snow cover result to high minerogenic, organic and overall sediment accumulation whereas snow cover, frozen soil and ice cover result respectively lower rates.
Microplastic accumulation (9,0–1656,0 MPs m-2 day-1) follow the similar trend as sediment fluxes even though the amount of microplastic accumulation seems to be more related to the anthropogenic activities and location of the plastic sources such as urban areas, major roads, and cultivated lands than sediment accumulation rates. The high concentrations of microplastics in the research area imply that estuarine systems could work as a sink for microplastics. Muovituotteiden lisääntynyt käyttö on johtanut meriympäristöjen pilaantumiseen ja mikromuovien (1 μm–5 mm) kertymiseen luontoon. Mikromuovien kulkeutumiseen ja kerrostumiseen liittyviä tekijöitä ei täysin tunneta. On keskeistä tutkia ja ymmärtää mikromuovien kerrostumista osana kiintoaineksen sedimentaatioprosesseja ja kerrostumisolosuhteiden kausittaisten ja alueellisten vaihteluiden vaikutusta mikromuovien määrään ja laatuun.
Tässä tutkimuksessa selvitettiin sedimentin ja mikromuovin kerrostumisnopeuksia sedimenttikeräimien avulla Halikonlahden estuaarissa sekä Haverö- ja Seili-saarien ympäristöissä, jotka sijaitsevat lounaisrannikolla Saaristomerellä. Mikromuovinäytteet käsiteltiin raskasneste- ja entsyymikäsittelyllä, ja mikromuovien tunnistaminen tehtiin FTIR-spektroskopialla ja siMPle-ohjelmistolla.
Tulokset osoittavat, että sedimentaationopeus hidastuu estuaarin yläosasta avointa merta kohti. Tutkimusalueella vallitsevasta trendistä huolimatta sedimentaationopeudet vaihtelivat eri paikoissa. Vaihtelu johtuu vuodenaikojen välisistä eroavaisuuksista joen sedimenttikuormassa sekä sedimentin uudelleen kerrostumisessa, jota edistävät virtauskanavan kapeus ja mataluus. virtauskanavan kapeudessa tai mataluudessa, jotka edistävät sedimentin uudelleen kerrostumista. Talvikaudella lumipeite vaikuttaa sedimentin ominaisuuksiin: leudot talvet ja vähäluminen lumipeite johtavat suureen minerogeenisen sekä orgaanisen aineksen kerrostumiseen. Sedimentaationopeus on myös korkeampi näinä talvina verrattuna kylmiin talviin, jolloin lumi- ja jääkerros sekä routa pienentävät sedimentaationopeuksia.
Mikromuovin kerrostumisnopeudet (9,0–1656,0 MPs m-2 day-1) noudattavat samankaltaista trendiä kuin sedimentaationopeudet. Tästä huolimatta mikromuovien kertyminen näyttäisi olevan enemmän kytköksissä ihmistoimintaan kuin sedimentaationopeuteen. Muovien kertymiseen vaikuttavat muovilähteiden sijainnit, kuten kaupunkialueet, päätiet ja viljelymaat. Mikromuovien korkeat pitoisuudet tutkimusalueella viittaavat siihen, että estuaarit voivat olla merkittäviä mikromuovikeskittymiä.
In this master’s thesis sedimentation and microplastic accumulation rates were studied using sediment trap monitoring in Halikonlahti Estuary and around the Haverö and Seili Islands, located in the southwestern coast of Finland at the Archipelago Sea, in the Baltic Sea. Microplastic samples were treated with heavy liquid and enzyme purification treatment followed by the identification of microplastics performed with Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and with siMPle software.
The sediment accumulation rates decrease from upper estuary towards the open sea. Despite the clear trend in the research area, variation in sedimentation rates in different locations are due to changes in riverine sediment transport and resuspension which channel narrowness and shallowness promote. During winter seasons snow cover determine the character of the sediment: mild winters with low snow cover result to high minerogenic, organic and overall sediment accumulation whereas snow cover, frozen soil and ice cover result respectively lower rates.
Microplastic accumulation (9,0–1656,0 MPs m-2 day-1) follow the similar trend as sediment fluxes even though the amount of microplastic accumulation seems to be more related to the anthropogenic activities and location of the plastic sources such as urban areas, major roads, and cultivated lands than sediment accumulation rates. The high concentrations of microplastics in the research area imply that estuarine systems could work as a sink for microplastics.
Tässä tutkimuksessa selvitettiin sedimentin ja mikromuovin kerrostumisnopeuksia sedimenttikeräimien avulla Halikonlahden estuaarissa sekä Haverö- ja Seili-saarien ympäristöissä, jotka sijaitsevat lounaisrannikolla Saaristomerellä. Mikromuovinäytteet käsiteltiin raskasneste- ja entsyymikäsittelyllä, ja mikromuovien tunnistaminen tehtiin FTIR-spektroskopialla ja siMPle-ohjelmistolla.
Tulokset osoittavat, että sedimentaationopeus hidastuu estuaarin yläosasta avointa merta kohti. Tutkimusalueella vallitsevasta trendistä huolimatta sedimentaationopeudet vaihtelivat eri paikoissa. Vaihtelu johtuu vuodenaikojen välisistä eroavaisuuksista joen sedimenttikuormassa sekä sedimentin uudelleen kerrostumisessa, jota edistävät virtauskanavan kapeus ja mataluus. virtauskanavan kapeudessa tai mataluudessa, jotka edistävät sedimentin uudelleen kerrostumista. Talvikaudella lumipeite vaikuttaa sedimentin ominaisuuksiin: leudot talvet ja vähäluminen lumipeite johtavat suureen minerogeenisen sekä orgaanisen aineksen kerrostumiseen. Sedimentaationopeus on myös korkeampi näinä talvina verrattuna kylmiin talviin, jolloin lumi- ja jääkerros sekä routa pienentävät sedimentaationopeuksia.
Mikromuovin kerrostumisnopeudet (9,0–1656,0 MPs m-2 day-1) noudattavat samankaltaista trendiä kuin sedimentaationopeudet. Tästä huolimatta mikromuovien kertyminen näyttäisi olevan enemmän kytköksissä ihmistoimintaan kuin sedimentaationopeuteen. Muovien kertymiseen vaikuttavat muovilähteiden sijainnit, kuten kaupunkialueet, päätiet ja viljelymaat. Mikromuovien korkeat pitoisuudet tutkimusalueella viittaavat siihen, että estuaarit voivat olla merkittäviä mikromuovikeskittymiä.