Mikromuovien esiintyminen Itämeren sedimenteissä ajan suhteen

Abstract

Mikromuovit ovat alle 5 mm kokoisia muovikappaleita, jotka kertyvät ympäristöön, erityisesti ja viimeiseksi vesistöjen sedimentteihin. Mikromuovitutkimus on suhteellisen tuore tutkimusala, joka kehittyy nopeasti ja uusia tutkimuksia aiheesta tehdään paljon. Tässä Pro Gradu -tutkielmassa tutkin kahdesta Itämeren erilaisesta ympäristöstä otettuja sedimenttinäytesarjoja, Suomenlahden syvänteestä sekä rannikkoalueelta Tvärminnen edustalta. Sedimenttinäytteistä selvitettiin mikromuovien kerrostumista eri alueilla, mikromuovien kokovaihtelua ja materiaaleja, sekä sitä miten kerrostumisolosuhteet vaikuttavat mikromuovin ominaisuuksiin ja esiintymiseen, suhteessa sedimentin laatuun rannikolla ja avomerellä eri aikoina. Tutkimuksen näytteenotto sekä osanäytteisiin viipaloiminen suoritettiin SYKE:n (Suomen ympäristökeskus) toimesta. Näytteiden käsittely suoritettiin Geologian osastolla Turun yliopistolla edeten sedimentin laadun perustutkimuksista, kuten raekokoanalyysi ja orgaanisen aineksen määrä, aina mikromuovien raskasneste-erotteluun ja entsyymikäsittelyyn asti. Sen jälkeen, kun mikromuovit oli eroteltu sedimenttiaineksesta, niiden tunnistaminen tapahtui infrapunaspektroskopian avulla (FTIR) Kuopiossa Itä-Suomen yliopiston SIB-laboratoriossa. FTIR (Fourier-muunnos infrapuna) -spektroskopian avulla määritettiin eristettyjen muovikappaleiden määrä, materiaali, koko ja muoto. FTIR-aineisto käsiteltiin siMPle-ohjelmalla. Tulokset osoittavat, että yleisimmät Itämeren sedimenteistä löytyvät muovilaadut ovat polyeteeni (PE) sekä polypropeeni (PP). Näiden muovien tuotantomäärät ovat suuria ja niiden käyttö laajaa. Lisäksi muita yleisesti käytettyjä muovilaatuja löytyi sedimenteistä, joskin rannikon ja syvänteen välillä oli eroja. Tuloksista voidaan myös havaita, että mikromuovien kertyminen on runsaampaa rannikolla kuin avomerellä. Mikromuovien kertymä ei kasva lineaarisesti vanhoista sedimenteistä uudempiin kerroksiin, vaan eri syvyyksillä on vaihteluita. Raekoolla ja orgaanisen aineksen määrällä ei voida todeta olevan suoraa kytköstä mikromuovien määrään näissä aikasarjoissa.

Microplastics are plastic pieces under five millimeters in size. Those small fragments are accumulating in the environment, especially in sediments, their final placement being in the water systems. Research of microplastics is a quite new field of study and rapidly developing branch of science. In this master’s thesis I investigated two sediment cores from the Baltic Sea, one openwater site from the Gulf of Finland, one coastal site from the coastal zone of Tvärminne. The microplastic particles, their number, material shape and size was determined in relation to sediment characteristics in order to understand how sedimentation conditions influence on microplastic deposition and how coastal and open sea areas differ in terms of microplastic accumulation. Sediment samples were cored and sliced into sub-samples by the SYKE (Finnish Environment Institute). The basic sediment characteristics such as grain size distribution, and organic matter content, as well as heavy liquid separation and enzymatic digestion were carried out at the department of Geography and Geology, University of Turku. The identification of microplastics took place in Kuopio at the SIB laboratory, University of Eastern Finland, using FTIR (fourier transform infra red) spectroscopy in order to identify the plastic materials and to quantify the number of microplastic particles, and the shape and size of each particle. The data from FTIR were analyzed with the siMPle -software. The results shows that most of the microplastic particles are polyethylene (PE) and polypropylene (PP). Those plastic materials are the most manufactured and most commonly used plastic types. In addition, other commonly used plastic materials where found from both sediment cores. However, there were differences between the two sites, the coastal site contains more microplastics. Both sites show that the concentration of microplastic particles do not grow linearly with respect to depth but varies between more recent and older layers. The grain size distribution and organic content of the sediment do not directly correlate with microplastic concentration.