title: Βιοαποδόμηση γηρασμένων μικροπλαστικών πολυστυρενίου (PS) και πολυπροπυλενίου (PP) μετά από έκθεσή τους σε θαλάσσιους μικροοργανισμόυς
title: Biodegradation of weathered polystyrene (PS) and polypropylene (PP) microplastics after exposure to marine microorganisms
Creators: name: Λαζαριδη Παρασκευουλα
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2020

description: Ένα μεγάλο μέρος των πλαστικών απορριμμάτων καταλήγουν σε θαλάσσιο και παράκτιο περιβάλλον, με ρυθμό που αυξάνεται δραματικά. Αν και η θαλάσσια ρύπανση από πλαστικά αποτέλεσε το αντικείμενο πολλών μελετών, εξακολουθούν να υπάρχουν πολλά κενά στην κατανόηση των συγκεντρώσεων, των χαρακτηριστικών και των επιπτώσεων των πλαστικών στα θαλάσσια οικοσυστήματα. Στο θαλάσσιο περιβάλλον, τα βυθισμένα πλαστικά καθώς και τα πλαστικά που επιπλέουν στην επιφάνεια της θάλασσας, αποικίζονται από διάφορα μικροβιακά είδη. Η ικανότητα των θαλάσσιων μικροοργανισμών να βιοαποδομήσουν πολυμερή χρησιμοποιώντας ως μοναδική πηγή άνθρακα τα ίδια τα πλαστικά, είναι ένα σχετικά καινούριο ερευνητικό πεδίο. Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα πλαστικά δεν απομακρύνονται ποτέ πλήρως, αλλά θρυμματίζονται σε μικροπλαστικά εξαιτίας της έκθεσης σε υπεριώδη (UV) ακτινοβολία, ακραίες θερμοκρασίες, μηχανική καταπόνηση από τα κύματα, τον αέρα και την άμμο καθώς και τη βιολογική δράση. Τα πλαστικά μικροσφαιρίδια αποτελούν ένα από τα συνηθέστερα πλαστικά απορρίμματα που συναντώνται στις θάλασσες και στις ακτές παγκοσμίως. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας, είναι η μελέτη της επίδρασης των μικροβιακών κοινοτήτων της πελαγικής κοινότητας της Σούδας, στα μικροσφαιρίδια (pellets) πολυστυρενίου και πολυπροπυλενίου, σε προσομοιωμένο θαλάσσιο περιβάλλον, όπου τα μικροπλαστικά είναι η μόνη πηγή άνθρακα. Τα μικροσφαιρίδια αρχικά, ακτινοβολήθηκαν (UV) ώστε να επιτευχθεί γήρανση των πλαστικών. Μετέπειτα τα γηρασμένα πλαστικά τοποθετήθηκαν σε αποστειρωμένες κωνικές φλάσκες με αποστειρωμένο θαλασσινό νερό και εμβολιάστηκαν με τις θαλάσσιες μικροβιακές κοινότητες. Τοποθετήθηκαν σε τράπεζα ανάδευσης για 5 μήνες. Στη συνέχεια, ακολούθησε μία σειρά μετρήσεων του βάρους των μικροπλαστικών, της μικροβιακής ανάπτυξης, της συγκέντρωσης των πρωτεϊνών και υδατανθράκων στο βιοφίλμ, της ταχύτητας καθίζησης και της κατανομής του μεγέθους μικροπλαστικών πραγματοποιούνταν κάθε μήνα, για την εκτίμηση της επίδρασης των θαλάσσιων μικροοργανισμών στα μικροσφαιρίδια. Οι θαλάσσιοι μικροοργανισμοί κατάφεραν να αναπτυχθούν και να ευδοκιμήσουν επιτυχώς στο προσομοιωμένο θαλάσσιο μικρόκοσμο. Παρατηρήθηκε σημαντική μείωση του βάρους κατά τον 5ο μήνα που έφτανε για το πολυστυρένιο 1,99% και για το πολυπροπυλένιο 9,65%. Ακόμη, παρατηρήθηκε αύξηση των συγκεντρώσεων των πρωτεϊνών και των υδατανθράκων. Τέλος, σημειώθηκε μεγάλο ποσοστό νανοσωματιδίων, τον 5ο μήνα και για τα δύο είδη μικροπλαστικών και όλα τα παραπάνω υποδηλώνουν την επιτυχή βιοαποδόμηση των μικροσφαιριδίων από τους θαλάσσιους μικροοργανισμούς.
description: Plastic waste ends up in marine and coastal environment, with increased rate. Although marine pollution from plastics has been the target of many studies, there are still many gaps in understanding the concentrations, characteristics and impacts of plastics on marine ecosystems. In the marine environment, plastics as well as plastic floating on the surface of the sea are colonized by various microbial species. The ability of marine micro-organisms to biodegrade polymers using the plastic as the sole carbon source is a relatively new research area. The most commonly used plastics are never completely removed but are dispersed in microplastics due to exposure to ultraviolet (UV) radiation, extreme temperatures, mechanical stress, waves, air and sand as well as biological activity. Plastic microspheres are one of the most common plastic debris found in the world's seas and shores.
The aim of this diploma thesis is to study the impact of the microbial communities of the pelagic community of Souda on microspheres of polypropylene and polypropylene in a simulated marine environment, where microplastics are the only carbon source. The microspheres were initially irradiated (UV) to achieve aging of the plastics. Immediately the pelets were placed in a sterile conical flasks with sterile sea water and were inoculated with the marine microbial community. They were placed on a shaker for 5 months. Next, a series of microbial weight, microbial growth, protein and carbohydrates contect in biofilm, velocity speed, and microplastic size measurements were performed monthly to assess the effect of marine microorganisms on microspheres.
Marine microorganisms have successfully developed and thrived in the simulated marine microcosm. A significant weight reduction was observed during the 5th month for polystyrene 1.99% and for polypropylene 9.65%. Additionally, increases in protein and carbohydrate concentrations were observed. Finally, a large percentage of nanoparticles were observed, at the 5th month for both microplastics species, and all of this indicates the successful biodegradation of microspheres by marine microorganisms.