Μεταπτυχιακή Εργασία

Transcript

1 ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Π.Μ.Σ: Τεχνολογίες Περιβάλλοντος στην Περιβαλλοντική Νομοθεσία Μεταπτυχιακή Εργασία Το πρόβλημα των μικροπλαστικών στο περιβάλλον - ανίχνευση, εμφάνιση και αφαίρεση ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ Ε. ΚΟΚΚΑΛΑΣ (ΑΜ 15152) Επιβλέπων: Καθηγητής ΜΕΛΙΔΗΣ ΠΑΡΑΣΧΟΣ Ξάνθη

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 8 ABSTRACT... 9 ΣΥΝΤΟΜΟΓΡΑΦΙΕΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Διατύπωση του προβλήματος Σκοπός και ερευνητικοί στόχοι Μεθοδολογία ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ Γενικά για τα πλαστικά Ορισμός μικροπλαστικών Μικροπλαστική ρύπανση Πρωτογενή και δευτερογενή μικροπλαστικά Οπτικά χαρακτηριστικά, σύνθεση, χημικά πρόσθετα και προσροφημένοι ρύποι Οπτικά χαρακτηριστικά Χημική σύνθεση Χημικά πρόσθετα και προσροφημένοι ρύποι στα μικροπλαστικά Βιοδιαθεσιμότητα Πηγές μικροπλαστικών και οι τρόποι μεταφοράς τους Μηχανισμοί δημιουργίας μικροπλαστικών μέσω υποβάθμισης Επιδράσεις στους οργανισμούς Τοξικότητα ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Μέθοδοι δειγματοληψίας Δειγματοληψία σε ύδατα Δειγματοληψία με δίχτυα manta Δειγματοληψία με δίχτυα neuston Δειγματοληψία με δίχτυα πλαγκτόν Δειγματοληψία με δίχτυα bongo Συνδυασμός χύδην δειγματοληψίας με δειγματοληψία μειωμένου όγκου με δίχτυα manta και neuston Δειγματοληψία μειωμένου όγκου υδάτων, με κόσκινα Δειγματοληψία σε Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων [3]

3 Δειγματοληψία σε ιζήματα Δειγματοληψία ιζημάτων σε παραλία. Επιλεκτική δειγματοληψία και δειγματοληψία με χτένα παραλίας Μειωμένου όγκου και μαζική δειγματοληψία σε ιζήματα παραλίας Μαζική δειγματοληψία σε ιζήματα βυθού Βιολογική δειγματοληψία Μέθοδοι διαχωρισμού Οπτικός διαχωρισμός Διαχωρισμός με κόσκινα Διαχωρισμός με διήθηση, φυγοκέντρηση και επίπλευση Απλή διήθηση Διήθηση με φίλτρα δίσκου (disk filter, DF) Διαχωρισμός με φυγοκέντρηση Διαχωρισμός με μεθόδους επίπλευσης, με αέρα Διαχωρισμός πυκνότητας Διαχωρισμός πυκνότητας με διάλυμα NaCl Διαχωρισμός πυκνότητας με διάλυμα NaI Διαχωρισμός πυκνότητας με διάλυμα ZnBr Διαχωρισμός πυκνότητας με διάλυμα Μεταβολφραμικού Λιθίου Διαχωρισμός πυκνότητας με Δωδέκυλ-θειικό Νάτριο Διαχωρισμός με Canola oil Μέθοδοι καθαρισμού Έκπλυση Επεξεργασία πέψης Όξινη πέψη Αλκαλική πέψη Οξειδωτική πέψη Ενζυμική πέψη Παλμική εξαγωγή υπερήχων Μέθοδοι χημικής ανάλυσης και ταυτοποίησης Οπτική Αναγνώριση Μέθοδοι χρώσης - Βαφή με Nile Red Οπτικές μέθοδοι-μέθοδοι μικροσκοπίας [4]

4 Κοινό οπτικό μικροσκόπιο Στερεομικροσκόπιο & μικροσκόπιο Φθορισμού Ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (scanning electron microscopy, SEM) Ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης και φασματοσκοπία διασποράς ενέργειας ακτίνων-χ (Scanning electron microscopy & energy dispersive X-ray spectroscopy, SEM-EDS) Φασματοσκοπικές Μέθοδοι Φασματοσκοπία υπέρυθρων μετασχηματισμού Fourier (Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR) Φασματοσκοπία εξασθενημένης συνολικής ανακλαστικότητας-ftir (attenuated total reflectance-ftir spectroscopy, ATR-FTIR) Φασματοσκοπία συστοιχίας εστιακού επιπέδου-ftir (focal plane array-ftir spectroscopy, FPA-FTIR) Φασματοσκοπία FTIR συζευγμένη με μικροσκοπία (microscopic Fourier transform infrared spectroscopy, micro-ftir) Φασματοσκοπία Raman (Raman spectroscopy) Φασματοσκοπία Raman συζευγμένη με μικροσκοπία (microscopic Raman spectroscopy, micro-raman) Θερμοαναλυτικές Μέθοδοι Διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (Differential scanning calorimetry, DSC) Θερμικές μέθοδοι συνδυασμένες με Αέρια Χρωματογραφία & Φασματομετρία Μάζας Τεχνολογίες και μέθοδοι αφαίρεσης μικροπλαστικών Εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων Απομάκρυνση μικροπλαστικών με διήθηση χώρου και τη χρήση μεμβρανών Διήθηση με μονοστρωματικά φίλτρα άμμου Διήθηση με πολυστρωματικά φίλτρα άμμου Διήθηση με φίλτρα δίσκου Διήθηση μέσω κοκκώδους ενεργού άνθρακα Διήθηση μέσω μεμβρανών Bιοαντιδραστήρες μεμβρανών (membrane bioreactor, MBR) Επίπλευση διαλυμένου αέρα Χημικές μέθοδοι για τη απομάκρυνση των μικροπλαστικών [5]

5 Διαδικασία κροκίδωσης & συσσωμάτωσης Aπομάκρυνση μέσω οζονισμού Διεργασίες ηλεκτρικής και μαγνητικής συσσωμάτωσης Ηλεκτροσυσσωμάτωση Μαγνητική εκχύλιση Βιολογική υποβάθμιση μικροπλαστικών Βακτηριακά στελέχη του γένους Bacillus cereus και Bacillus gottheilii Βιολογική αφαίρεση μικροπλαστικών Αχιβάδα γίγας της Ερυθράς Θάλασσας, Tridacna maxima Προσρόφηση σε πράσινα φύκια (Fucus vesiculosus) Διαγράμματα ροής Δράσεις για την αντιμετώπιση του προβλήματος των μικροπλαστικών και Κυκλική Οικονομία Δράσεις στα πλαίσια της Ε.Ε. και της Διεθνούς Κοινότητας Κυκλική Οικονομία ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ Συζήτηση-Συμπεράσματα Προτάσεις πρωτοκόλλων ανάλυσης μικροπλαστικών, σε περιβαλλοντικά δείγματα Πρωτόκολλο ακολουθίας μεθόδων και τεχνικών ανάλυσης μικροπλαστικών, σε δείγματα ιζημάτων Πρωτόκολλο ακολουθίας μεθόδων και τεχνικών ανάλυσης μικροπλαστικών, σε δείγματα που συλλέγονται από την επιφάνεια της θάλασσας Πρωτόκολλο ακολουθίας μεθόδων και τεχνικών ανάλυσης μικροπλαστικών, σε βιολογικά δείγματα από το θαλάσσιο περιβάλλον ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΑΝΑΦΟΡΕΣ [6]

6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 1: Κατηγοριοποίηση μικροπλαστικών με βάση τα οπτικά τους χαρακτηριστικά Πίνακας 2: Κυριότεροι τύποι πολυμερών στα μικροπλαστικά Πίνακας 3: Μέθοδοι δειγματοληψίας υδάτων, ιζημάτων και βιολογικών ιστών Πίνακας 4: Μέθοδοι διαχωρισμού μικροπλαστικών από περιβαλλοντικά δείγματα. 58 Πίνακας 5: Μέθοδοι καθαρισμού μικροπλαστικών από περιβαλλοντικά δείγματα.. 71 Πίνακας 6: Μέθοδοι ανάλυσης και ταυτοποίησης των πολυμερών στα μικροπλαστικά Πίνακας 7: Τεχνολογίες και μέθοδοι αφαίρεσης μικροπλαστικών ΠΕΡΙΧΟΜΕΝΑ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 1: Διάγραμμα ροής δειγματοληψίας υδάτων, από το φυσικό περιβάλλον και από ΕΕΛ Σχήμα 2: Διάγραμμα ροής μεθόδων διαχωρισμού & καθαρισμού, μετά από δειγματοληψία υδάτων Σχήμα 3: Διάγραμμα ροής δειγματοληψίας ιζημάτων Σχήμα 4: Διάγραμμα ροής μεθόδων διαχωρισμού & καθαρισμού, μετά από δειγματοληψία ιζημάτων Σχήμα 5: Διάγραμμα ροής δειγματοληψίας, διαχωρισμού & καθαρισμού βιολογικών δειγμάτων Σχήμα 6: Διάγραμμα ροής μεθόδων χημικής ανάλυσης & ταυτοποίησης μικροπλαστικών, καθώς και των πληροφοριών που παρέχοντα. Κοινό διάγραμμα για όλα τα πεδία (ύδατα, ιζήματα, οργανισμοί) Σχήμα 7: Διάγραμμα ροής (συνέχεια από σχήμα 6) μεθόδων χημικής ανάλυσης & ταυτοποίησης μικροπλαστικών, καθώς και των πληροφοριών που παρέχονται. Κοινό διάγραμμα για όλα τα πεδία (ύδατα, ιζήματα, οργανισμοί) Σχήμα 8: Πρωτόκολλο ακολουθίας μεθόδων & τεχνικών ανάλυσης μικροπλαστικών, σε δείγματα ιζημάτων, παραλίας και θαλάσσιου πυθμένα Σχήμα 9: Πρωτόκολλο ακολουθίας μεθόδων & τεχνικών ανάλυσης μικροπλαστικών, σε δείγματα που συλλέγονται από την επιφάνεια της θάλασσας..142 Σχήμα 10: Πρωτόκολλο ακολουθίας μεθόδων & τεχνικών ανάλυσης μικροπλαστικών, σε βιολογικά δείγματα [7]

7 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Τα μικροπλαστικά αποτελούν ένα σύγχρονο περιβαλλοντικό ζήτημα, του οποίου οι διαστάσεις, αν και δεν είναι ευρέως αντιληπτές, εντούτοις διευρύνονται όλο και περισσότερο. Η ανάγκη παρακολούθησης της μικροπλαστικής ρύπανσης οδήγησε στην εφαρμογή μεγάλου αριθμού μεθόδων, που ξεκινούν από τη δειγματοληψία και φτάνουν μέχρι την χημική ανάλυση και ταυτοποίηση των πολυμερών στα μικροπλαστικά σωματίδια. Με την παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε μία ευρεία βιβλιογραφική ανασκόπηση των μεθόδων που χρησιμοποιούνται σε όλο το φάσμα μελέτης και ανάλυσης των μικροπλαστικών σε διάφορα περιβαλλοντικά δείγματα (ύδατα, ιζήματα και οργανισμούς). Για τη διευκόλυνση μάλιστα των βημάτων ανάλυσης προτείνονται διαγράμματα ροής και λήψης απόφασης, στα οποία παρουσιάζονται όλες οι μέθοδοι για τα προαναφερόμενα περιβαλλοντικά πεδία δειγματοληψίας. Το σύνολο των μεθόδων αυτών αξιολογήθηκε, εντοπίστηκαν τα πλεονεκτήματα και οι περιορισμοί που τις χαρακτηρίζουν και έγινε επιλογή των καταλληλότερων, κατά περίπτωση. Μάλιστα επειδή η μελέτη και ανάλυση των μικροπλαστικών στερείται καθολικών πρωτοκόλλων, που να έχουν ευρεία αποδοχή και εφαρμογή, προτάθηκαν τρία τέτοια πρωτόκολλα που δομήθηκαν με τις καταλληλότερες μεθόδους. Οι μέθοδοι και τεχνικές αφαίρεσης των μικροπλαστικών αποτέλεσαν επίσης πεδίο μελέτης, οπότε και αξιολογήθηκαν, ώστε να εντοπιστούν τα πλεονεκτήματα και οι περιορισμοί τους, ενώ έγινε και επιλογή των καταλληλότερων για εφαρμογή. Επιπλέον στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η επίδραση των μικροπλαστικών στους οργανισμούς, λόγω της τοξικότητας που εμφανίζουν ορισμένα πρόσθετα που χρησιμοποιούνται στα πλαστικά ή οι προσροφημένοι ρύποι σ αυτά. Καταγράφηκαν τέλος, οι δράσεις στα πλαίσια της ΕΕ αλλά και της διεθνούς κοινότητας, που αφορούν στο ζήτημα των μικροπλαστικών, καθώς και της συμβολής της Κυκλικής Οικονομίας στην ουσιαστική λύση του προβλήματος των μικροπλαστικών. Λέξεις κλειδιά Μικροπλαστικά, εκπομπή μικροπλαστικών, δειγματοληψία μικροπλαστικών, ανάλυση μικροπλαστικών, φασματοσκοπία FTIR, φασματοσκοπία Raman, θερμοαναλυτικές τεχνικές, εκχύλιση μικροπλαστικών, επεξεργασία λυμάτων, ταυτοποίηση, θαλάσσια θραύσματα, θαλάσσια απορρίμματα, θαλάσσια ρύπανση, μικροΐνες, διήθηση, βιοαντιδραστήρας μεμβράνης, πλαστικά, αποικοδόμηση πλαστικών, ανακύκλωση πλαστικών, κύκλος ζωής, κυκλική οικονομία. [8]

8 ABSTRACT Microplastics are a modern environmental issue, the dimensions of which, although not widely understood, are nevertheless expanding. The need to monitor microplastic contamination has led to the application of a large number of methods, ranging from sampling to chemical analysis and identification of polymers in microplastic particles. With the present work, a wide bibliographic review of the methods used in the whole range of study and analysis of microplastics in various environmental samples (waters, sediments and organisms) was carried out. In fact, in order to facilitate the analysis steps, flow and decision diagrams are proposed, in which all the methods for the aforementioned environmental sampling fields are presented. All of these methods were evaluated, the advantages and limitations that characterize them were identified and the most appropriate ones were selected, as the case may be. In fact, because the study and analysis of microplastics lacks universal protocols, which have wide acceptance and application, three such protocols were proposed that were structured with the most appropriate methods. The methods and techniques of microplastics removal were also a field of study, so they were evaluated, in order to identify their advantages and limitations, while the most suitable ones were selected for application. Additionally, the present work studied the effect of microplastics on organisms due to the toxicity of certain additives used in plastics or the absorbed contaminants in them. Finally, the actions within the EU and the international community, concerning the issue of microplastics were recorded, as well as the contribution of the Circular Economy to the effective solution of the problem of microplastics. Keywords Microplastics, Emission of microplastics, Microplastics sampling, Microplastic analysis, FTIR spectroscopy, Raman spectroscopy, thermo-analytical techniques, Microplastics extraction, Wastewater treatment, Identification, Marine debris, Marine litter, Marine pollution, Microfibres, Filtration, Membrane bioreactor, Plastics, Plastic degradation, Plastic recycling, Life cycle, Circular economy. [9]

9 ΣΥΝΤΟΜΟΓΡΑΦΙΕΣ Συντομογραφίες των πολυμερών, με τις αντίστοιχες ονομασίες τους τόσο στην αγγλική, όσο και στην ελληνική γλώσσα. ABS acrylonitrile butadiene styrene ακρυλονιτρίλιο βουταδιένιο στυρόλιο EPS expanded polystyrene διογκωμένη πολυστερίνη HDPE high density polyethylene υψηλής πυκνότητας πολυαιθυλένιο LDPE low density polyethylene χαμηλής πυκνότητας πολυαιθυλένιο PA polyamide (nylon) πολυαμίδιο (νάιλον) PAN polyacrylonitrile πολυάκρυλο νιτρίλιο (ακρυλικό) PE polyethylene πολυαιθυλένιο PES polyester πολυεστέρας PET polyethylene terephthalate πολύ(τερεφθαλικός αιθυλενεστέρας) PP polypropylene πολυπροπυλένιο PS polystyrene πολυστυρόλιο (πολυστερίνη) PVA poly (vinyl alcohol) πολυβινυλική αλκοόλη PVC polyvinyl chloride πολυβίνυλο χλωρίδιο PVPP polyvinyl polypyrrolidone πολυβινυλική πολυπυρρολιδόνη [10]

10 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. Διατύπωση του προβλήματος Ο μεγάλος αριθμός των μεθόδων που εφαρμόζονται και αφορούν στη δειγματοληψία, διαχωρισμό, καθαρισμό, χημική ανάλυση και ταυτοποίηση, δεν επιτρέπει τη σύγκριση των αποτελεσμάτων μεταξύ των διαφόρων μελετών. Η απουσία ενός ενιαίου πρωτοκόλλου που θα περιλαμβάνει όλα τα μεθοδολογικά βήματα είναι το ζητούμενο σήμερα. Η ανάγκη σύνταξης όμως ενός ενιαίου πρωτοκόλλου, προϋποθέτει τη μελέτη, ανάλυση και σύγκριση των μεθόδων και τεχνικών που εφαρμόζονται σε όλο το φάσμα ανάλυσης των μικροπλαστικών. Παράλληλα, δημιουργείται μία επιπλέον ανάγκη, αυτή της διερεύνησης των μεθόδων και τεχνικών αφαίρεσης των μικροπλαστικών, που θα συμβάλουν στην ανάσχεση της απελευθέρωσής τους στο περιβάλλον. Η συνολική αντιμετώπιση όμως αυτού του ζητήματος πρέπει να γίνει στη βάση της πρόληψης, μέσω μιας νέας προσέγγισης υπό το πρίσμα της Κυκλικής Οικονομίας Σκοπός και ερευνητικοί στόχοι Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η μελέτη και ανάλυση των μεθόδων και τεχνικών που σχετίζονται με το σύνολο των διαδικασιών ανάλυσης των μικροπλαστικών, καθώς και η αξιολόγησή τους, μέσω της καταγραφής των πλεονεκτημάτων και των περιορισμών που αυτές εμφανίζουν. Επίσης βασική στόχευση είναι η σύνταξη ενιαίων πρωτοκόλλων που αφορούν στην ακολουθία των μεθόδων αυτών, σε όλο το φάσμα ανάλυσης των μικροπλαστικών, που προέρχονται από δείγματα συγκεκριμένων πεδίων μελέτης (νερά, ιζήματα, οργανισμοί). Επιπλέον η καταγραφή και αξιολόγηση των πιθανών πηγών και της τύχης των πρωτογενών πολύμερών, καθώς και των πιθανών μηχανισμών δημιουργίας των δευτερογενών μικροπλαστικών και των τρόπων μεταφοράς τους στο περιβάλλον, μπορούν να βοηθήσουν στην αξιολόγηση των μεθόδων αφαίρεσής τους, μειώνοντας όσο είναι εφικτό, τις επιπτώσεις στους οργανισμούς και γενικότερα στο περιβάλλον. Βασική όμως επιδίωξη είναι, να καταδειχτεί και η ανάγκη για αλλαγή στον τρόπο προσέγγισης αυτού του ζητήματος, στη βάση δηλαδή μιας νέας οικονομίας πλαστικών, που θα δομείται πάνω στις αρχές της Κυκλικής Οικονομίας. [11]

11 1.3. Μεθοδολογία Η συγγραφή της παρούσας εργασίας βασίζεται στη μεθοδολογία της βιβλιογραφικής επισκόπησης, δηλαδή στην εξέταση του θέματος μέσα από κείμενα και έρευνες που έχουν συγγραφεί από ειδικούς μελετητές. H αναζήτηση της βιβλιογραφίας έγινε στις βάσεις δεδομένων Scopus και Scholar Google. Οι δημοσιεύσεις που αντλήθηκαν αφορούσαν άρθρα σε επιστημονικά περιοδικά και έγγραφα της Ευρωπαϊκής Επιτροπής και της Επιτροπής OSPAR (Oslo and Paris Conventions), τα οποία συγκεντρώθηκαν με τη χρήση των λέξεων-κλειδιών, στην αγγλική γλώσσα, όπως αυτές παρουσιάστηκαν στην περίληψη της παρούσας εργασίας. Κατά την αναζήτηση δεν ορίστηκε κάποιος περιορισμός για το έτος δημοσίευσης των άρθρων της βιβλιογραφίας. Η τελική επιλογή έγινε με κριτήρια την εγγύτητα του τίτλου της δημοσίευσης με τις λέξεις-κλειδιά καθώς και αυτή της θεματολογίας με τον τίτλο της παρούσας εργασίας, μέσα από την μελέτη των περιλήψεών τους. Όπου κρίθηκε αναγκαίο έγινε εκτενής μελέτη των άρθρων, πριν την τελική επιλογή, προκειμένου να αναζητηθούν σ αυτά χρήσιμες λεπτομέρειες και πτυχές ανάπτυξης του θέματος, που θα βοηθούσαν στην τελική επιλογή. Ο αριθμός των ετεροαναφορών για ορισμένα άρθρα ήταν σημαντικός παράγοντας επιλογής και μελέτης τους. Οι διάφορες μεθοδολογίες λοιπόν, που εφαρμόζονται για την δειγματοληψία, τον διαχωρισμό και καθαρισμό, και τέλος την ανάλυση και ταυτοποίηση των μικροπλαστικών, ταξινομήθηκαν, ομαδοποιήθηκαν και αναλύθηκαν με στόχο την συγκεντρωτική παρουσίασή τους και την κατασκευή συγκριτικών πινάκων, ώστε να εξαχθούν συμπεράσματα για τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των διαφόρων τεχνικών. Η συγκριτική μάλιστα αποτύπωση όλων αυτών των μεθόδων και τεχνικών, βοήθησε και στη σύνταξη καθολικών πρωτοκόλλων, που αναφέρονται σε τρία διαφορετικά πεδία (ιζήματα παραλίας, επιφανειακά θαλάσσια ύδατα και μύδια, από μυδοκαλλιέργειες). Τα Δενδογράμματα (διαγράμματα ροής) τέλος, που κατασκευάστηκαν θα αποτελέσουν χρήσιμο εργαλείο για την ορθή και γρήγορη απόφαση επιλογής της κατάλληλης μεθόδου, σε όλο το φάσμα, από τη δειγματοληψία μέχρι την ανάλυση και ταυτοποίηση των μικροπλαστικών. [12]

12 2. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ 2.1. Γενικά για τα πλαστικά Τα πλαστικά αποτελούν ένα ευρύ φάσμα συνθετικών ή ημι-συνθετικών οργανικών, εύπλαστων υλικών, που μπορούν να μεταμορφωθούν σε συμπαγή αντικείμενα πολλών σχημάτων και μεγεθών. Τα πλαστικά παράγονται συνήθως από πετροχημικά και εμφανίζουν υψηλή μοριακή μάζα. Λόγω του χαμηλού κόστους, της ευκολίας κατασκευής τους, καθώς και των χαρακτηριστικών τους ιδιοτήτων, τα πλαστικά χρησιμοποιούνται σε προϊόντα που μπορούν να αναγνωριστούν στα πιο συνηθισμένα αντικείμενα, αλλά ακόμη και σε πολύπλοκες κατασκευές της μηχανικής (Da Costa et al., 2018). Τα πλαστικά προϊόντα είναι πολύτιμα υλικά για τη σύγχρονη κοινωνία. Αποτελούν αναπόσπαστο μέρος σε όλους τους τομείς, συμπεριλαμβανομένων των μεταφορών, κατασκευών, ιατρικών υπηρεσιών, συσκευασιών, του αθλητισμού, της αναψυχής και των υποδομών ύδρευσης και αποχέτευσης. Τα πολυμερή που χρησιμοποιούνται ευρέως είναι το πολυαιθυλένιο (29,4%), το πολυπροπυλένιο (19,1%), το πολυβινυλοχλωρίδιο (10,1%), η πολυουρεθάνη (7,5%), ο πολύ(τερεφθαλικός αιθυλενεστέρας) (7,1%) και το πολυστυρόλιο (6,9%). Το μειονέκτημα της χρήσης των πλαστικών είναι ότι κινδυνεύουν να καταλήξουν στο φυσικό περιβάλλον. Αυτό προκαλείται από μη κατάλληλη διαχείριση απορριμμάτων και αποβλήτων, ανεύθυνη ανθρώπινη συμπεριφορά και τυχαίες απώλειες ή αναπόφευκτη φθορά. Έτσι θάλασσες και ωκεανοί εκτίθενται σε άμεσες ή έμμεσες εισροές πλαστικών, όπως θαλάσσιες δραστηριότητες ή ποτάμιες εισροές αντίστοιχα (OSPAR Commission, 2017). Η παρουσία μακροπλαστικών στο θαλάσσιο περιβάλλον αποτελεί εκτός από ένα ζήτημα αισθητικής υποβάθμισης και ένα ζήτημα με οικονομικές επιπτώσεις για την τουριστική βιομηχανία, τις θαλάσσιες βιομηχανίες (π.χ. ναυτιλία, αλιεία, παραγωγή ενέργειας, υδατοκαλλιέργειες), λόγω των κινδύνων για τον εξοπλισμό και τη λειτουργία τους, ενώ παράλληλα προκαλεί σημαντικές περιβαλλοντικές ανησυχίες (Cole et al., 2011). Μετά την ανάπτυξη και κατασκευή του πρώτου σύγχρονου πλαστικού το 1907, με την ονομασία «βακελίτης», η μαζική παραγωγή των πλαστικών ξεκίνησε τη δεκαετία του 1940, με τις ποσότητες του πλαστικού που κατασκευάζονται να αυξάνονται ταχύτατα, αυξάνοντας παράλληλα και την κατανάλωση του πετρελαίου ως πρώτη ύλη, φτάνοντας το 2009 το 8% της παγκόσμιας παραγωγής πετρελαίου [13]

13 (Cole et al., 2011). Το 1979, η παγκόσμια κατανάλωση πλαστικών εκτιμήθηκε στα 62 εκατομμύρια τόνους, που αυξήθηκαν σε 160 εκατομμύρια τόνους έως το Πιο πρόσφατα δεδομένα δείχνουν ότι η παγκόσμια παραγωγή αυξήθηκε κατά 4% από το 2013 στο 2014, δηλαδή από 299 εκατομμύρια τόνους σε 311 εκατομμύρια (Besley et al., 2017). Τα πλαστικά μετά τη χρήση τους, ανακυκλώνονται (9%), χρησιμοποιούνται για ανάκτηση ενέργειας (12%), απορρίπτονται σε χώρους υγειονομικής ταφής (8%) ή απορρίπτονται και χάνονται στο περιβάλλον (71%). Δεδομένου ότι τα πλαστικά υλικά είναι δύσκολο να αποικοδομηθούν, συσσωρεύονται και παραμένουν στο περιβάλλον για χρόνια έως δεκαετίες (Enfrin et al., 2019). Με την αυξανόμενη όμως παραγωγή των πλαστικών, αυξάνονται και οι ποσότητες των πλαστικών που απορρίπτονται. Αυτό προκαλεί τη συσσώρευση πλαστικών απορριμμάτων σε διάφορα περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένων και των θαλάσσιων οικοτόπων (Talvitie et al., 2015). Λόγω της ευρείας χρήσης, της χαμηλής ανάκτησης αλλά και της υψηλής αντοχής τους, τα πλαστικά έχουν συσσωρευτεί με ανεξέλεγκτο ρυθμό στο περιβάλλον, όπου υφίστανται διάβρωση, οπότε και μεταφέρονται στα διάφορα οικοσυστήματα (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Ένα σημαντικό ποσοστό λοιπόν των πλαστικών εισέρχεται τελικά στο περιβάλλον. Έχει εκτιμηθεί ότι πάνω από 8 εκατομμύρια τόνοι πλαστικών εισέρχονται στο θαλάσσιο περιβάλλον ετησίως. Το 2014 μάλιστα, εκτιμήθηκε ότι μεταξύ 15 και 51 τρισεκατομμυρίων σωματιδίων, βάρους έως και τόνων έχουν συσσωρευτεί σε θαλάσσια συστήματα (Besley et al., 2017). Η παραγωγή πλαστικών το 2018 έφτασε τους 359 εκατομμύρια τόνους και έως 13 εκατομμύρια τόνοι από αυτούς απορρίφθηκαν στους ωκεανούς. Αναμένεται μάλιστα ότι συνολικά 250 εκατομμύρια τόνοι πλαστικών θα απορριφθούν έως το 2025 (Shen et al., 2020) Ορισμός μικροπλαστικών Ο όρος «μικροπλαστικά» χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το 2004 και σχετίζεται με μια ταξινόμηση βάσει μεγέθους, για την οποία δεν υπάρχει γενική συναίνεση για ένα συγκεκριμένο μέγεθος, αν και έχει προταθεί ότι τα μικροπλαστικά πρέπει να οριστούν ως όλα τα θραύσματα-μικροσωματίδια που είναι μικρότερα των 5mm (Hidalgo-Ruz et al., 2012). Ωστόσο, ορισμένες μελέτες χρησιμοποιούν την ορολογία «μικροπλαστικά» σε πολύ ευρύτερο πεδίο, για παράδειγμα, συμπεριλαμβανομένων σωματιδίων τόσο μικρών, όσο 1 mm ή τόσο μεγάλων, όσο 10 mm (Tsang et al., 2017). Τα μεγέθη λοιπόν ποικίλλουν από μελέτη σε μελέτη, με διάμετρο [14]

14 άλλοτε <10 mm, άλλοτε <5 mm, σε κάποιες μελέτες 2-6 mm, ή σε κάποιες άλλες <2 mm ακόμη και <1 mm. Αυτή η ασυνέπεια είναι ιδιαίτερα προβληματική για τη σύγκριση δεδομένων που αναφέρονται στα μικροπλαστικά, καθιστώντας όλο και πιο επιτακτική τη δημιουργία ενός ενιαίου επιστημονικού προτύπου (Cole et al., 2011). Οι περισσότεροι ορισμοί δεν περιλαμβάνουν ένα κατώτερο όριο μεγέθους. Λαμβάνοντας υπόψη τον ορισμό της νανοκλίμακας (1-100 nm) και τον πιο συνηθισμένο ορισμό για τα μικροπλαστικά, δηλαδή όλα τα μικροσωματίδια με μέγεθος < 5 mm, καταλήγουμε στο ότι ο όρος μικροπλαστικά χρησιμοποιείται για στερεά συνθετικά οργανικά μικροσωματίδια πολυμερούς με μέγεθος μεταξύ 100 nm και 5 mm (Duis & Coors 2016) Μικροπλαστική ρύπανση Αρχικά, η επιστημονική και η δημόσια προσοχή επικεντρώθηκε στα μεγαλύτερα πλαστικά θραύσματα. Ωστόσο, η εμφάνιση μικροπλαστικών σωματιδίων στο θαλάσσιο περιβάλλον ήταν ήδη γνωστή από τις αρχές της δεκαετίας του 1970 (Duis & Coors 2016). Μικροπλαστικά παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά στη Βόρεια Αμερική ως σφαιρίδια στο πλαγκτόν την ακτή της Νέας Αγγλίας, τη δεκαετία του Από τότε, τα μικροπλαστικά βρέθηκαν στα περισσότερα μεγάλα υδάτινα σώματα (ωκεανούς, θάλασσες, λίμνες και ποτάμια) (Masura et al., 2015). Η μικροπλαστική ρύπανση των θαλασσών αποτελεί μια αυξανόμενη ανησυχία για τη σύγχρονη κοινωνία, λόγω της συνεχούς αύξησης της παραγωγής πλαστικών και την επακόλουθης διάθεσης και συσσώρευσής τους στο θαλάσσιο περιβάλλον. Ακόμα κι αν τα πλαστικά απορρίμματα δεν θα εισέρχονταν πλέον στις θάλασσες, η μικροπλαστική ρύπανση θα συνέχιζε να αυξάνεται λόγω του κατακερματισμού των ήδη υπαρχόντων πλαστικών απορριμμάτων στη θάλασσα (Viršek et al., 2016). Το 10% των παραγόμενων πλαστικών εισέρχονται στους ωκεανούς και αποτελούν το 80-85% των θαλάσσιων απορριμμάτων. Σύμφωνα με εκτιμήσεις, το 92% των 5,25 τρισεκατομμυρίων πλαστικών σωματιδίων στην επιφάνεια των ωκεανών είναι μικροπλαστικά, δηλαδή μικρά, πανταχού παρόντα πλαστικά σωματίδια μεγέθους μικρότερου των 5 mm. Αυτά ρυπαίνουν τη στήλη του νερού, τα ιζήματα και τους βιοτόπους των παράκτιων υδάτων, τους ανοιχτούς ωκεανούς, αλλά και τα περιβάλλοντα των γλυκών υδάτων (Coyle et al., 2020). Αναλύσεις ιζημάτων κατά μήκος των ακτών του Βελγίου, έδειξαν ότι η μικροπλαστική ρύπανση τριπλασιάστηκε, από 55 μικροπλαστικά/kg ξηρού ιζήματος ( ) σε 156 μικροπλα- [15]

15 στικά/kg ξηρού ιζήματος ( ) (Cole et al., 2011). Τα μικροπλαστικά τόσο στα θαλάσσια οικοσυστήματα όσο και σ αυτά του γλυκού νερού αποτελούν ένα αναδυόμενο πρόβλημα. Υπάρχει αυξημένο ενδιαφέρον για την κατανόηση των επιπτώσεων των μικροπλαστικών στην υδρόβια άγρια ζωή, καθώς οι επιπτώσεις αυτές εξακολουθούν να είναι ελάχιστα κατανοητές (Masura et al., 2015) Πρωτογενή και δευτερογενή μικροπλαστικά Υπάρχουν δύο κύριοι τρόποι σχηματισμού μικροπλαστικών και εισόδου αυτών στο περιβάλλον. Τα πρωτογενή μικροπλαστικά αποτελούνται από πρώτες ύλες πλαστικού υλικού, όπως παρθένα πλαστικά σφαιρίδια, πλυντρίδες και μικροσφαιρίδια που εισέρχονται στα υδάτινα περιβάλλοντα μέσω απορροής από την ξηρά. Είναι σκόπιμα κατασκευασμένα έτσι, ώστε να χρησιμοποιούνται σε καλλυντικά, καθαριστικά προσώπου, υλικά απολέπισης και λειαντικά. (Masura et al., 2015; Rocha-Santos & Duarte, 2015; Viršek et al., 2016; Mintenig et al., 2017). Η χρήση τους στην ιατρική ως φορείς φαρμάκων αναφέρεται όλο και περισσότερο. Τα πρωτογενή μικροπλαστικά χρησιμοποιούνται επίσης στην τεχνολογία εκτόξευσης μικροσωματιδίων με αέρα. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει εκτοξεύσεις μικροπλαστικών ακρυλικού, μελαμίνης ή πολυεστέρα σε μηχανήματα, κινητήρες και σκάφη για την απομάκρυνση της σκουριάς ή της παλιάς βαφής (Cole et al., 2011). Δευτερογενή μικροπλαστικά δημιουργούνται όταν μεγαλύτερα πλαστικά αντικείμενα (μακροπλαστικά) υφίστανται μηχανική, φωτο-οξειδωτική ή/και βιολογική υποβάθμιση. Δηλαδή όταν εκτίθενται στο περιβάλλον και υφίστανται αβιοτικές ή/και βιοτικές διεργασίες. Αυτή η αποικοδόμηση σπάζει τα μεγαλύτερα κομμάτια σε προοδευτικά μικρότερα πλαστικά θραύσματα, τα οποία τελικά γίνονται μη ανιχνεύσιμα με γυμνό μάτι (Masura et al., 2015; Rocha-Santos & Duarte, 2015; Viršek et al., 2016; Mintenig et al., 2017). Έτσι με την πάροδο του χρόνου μειώνεται η δομική ακεραιότητα των πλαστικών υπολειμμάτων, με αποτέλεσμα τον κατακερματισμό τους. Για παρατεταμένες περιόδους, η έκθεση στο ηλιακό φως, λόγω υπεριώδους ακτινοβολίας, μπορεί να οδηγήσει σε φωτο-αποικοδόμηση των πλαστικών, κατά την οποία προκαλείται οξείδωση του πολυμερούς, οδηγώντας σε διάσπαση δεσμών και υποβάθμισή του. Αν και οι συνθήκες του θαλάσσιου περιβάλλοντος, όπως η χαμηλότερη θερμοκρασία, μπορεί να είναι απαγορευτικές ή/και να επιβραδύνουν την φωτο-οξείδωση, τα πλαστικά θραύσματα στις παραλίες, ωστόσο, έχουν υψηλή διαθεσιμότητα οξυγόνου και άμεση έκθεση στο ηλιακό φως, [16]

16 οπότε η οξείδωση του πολυμερούς επιταχύνεται, γίνονται εύθραυστα με το χρόνο και κατακερματίζονται με τη δράση των κυμάτων και την τριβή. Θεωρείται μάλιστα ότι τα μικροπλαστικά μπορεί περαιτέρω να υποβαθμιστούν σε νανοπλαστικά, με το μικρότερο μέγεθος μικροσωματιδίων που ανιχνεύτηκε στους ωκεανούς προς το παρόν να είναι 1,6 μm, σε διάμετρο (Cole et al., 2011). Η ανάπτυξη βιοαποικοδομήσιμων πλαστικών θεωρείται συχνά ως μία βιώσιμη λύση έναντι των παραδοσιακών. Ωστόσο, και αυτά μπορεί να είναι πηγή μικροπλαστικών. Τα βιοαποικοδομήσιμα πλαστικά αποτελούνται συνήθως από συνθετικά πολυμερή που συνδυάζονται με φυσικά, όπως άμυλο, σχεδιασμένα με τέτοιο τρόπο ώστε να επιταχύνεται ο χρόνος υποβάθμισής τους, όταν βρεθούν σε κατάλληλες συνθήκες, θερμοκρασίας, υγρασίας και αερισμού σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις κομποστοπίησης. Ωστόσο, αυτή η αποσύνθεση είναι μόνο μερική, με τα συστατικά του αμύλου, του βιο-πολυμερούς να αποσυντίθενται, ενώ εκείνα των συνθετικών πολυμερών να παραμένουν. Έτσι πολλές φορές, λόγω μη κατάλληλων συνθηκών (π.χ. χαμηλότερες θερμοκρασίες στο θαλασσινό νερό), οι χρόνοι αποσύνθεσης παρατείνονται και όταν αυτή συμβεί, τα μικροπλαστικά απελευθερώνονται στο περιβάλλον (Cole et al., 2011) Οπτικά χαρακτηριστικά, σύνθεση, χημικά πρόσθετα και προσροφη- μένοι ρύποι Οπτικά χαρακτηριστικά Η τεχνική υποομάδα της ΕΕ για τα θαλάσσια απορρίμματα (EU Technical Subgroup on Marine Litter, TSG-ML) εκπόνησε μελέτες για την παρακολούθηση των μικροπλαστικών στις ευρωπαϊκές θάλασσες, ταξινομώντας τα σε έξι κατηγορίες σύμφωνα με τα οπτικά χαρακτηριστικά τους. Η πρώτη κατηγορία, και συνήθως αυτή με τη μεγαλύτερη αφθονία, είναι θραύσματα. Είναι άκαμπτα, παχιά, με αιχμηρές άκρες και ακανόνιστο σχήμα. Εμφανίζονται με ποικιλία διαφορετικών χρωμάτων. Η δεύτερη κατηγορία είναι ταινίες. Εμφανίζονται επίσης σε ακανόνιστα σχήματα, αλλά σε σύγκριση με τα θραύσματα, είναι λεπτά, εύκαμπτα και συνήθως διαφανή. Η τρίτη κατηγορία είναι τα σφαιρίδια, τα οποία συνήθως προέρχονται από τη βιομηχανία πλαστικών. Είναι ακανόνιστα, στρογγυλά σε σχήμα, σχετικά μεγάλου μεγέθους, με διάμετρο περίπου 5 mm. Μπορεί να είναι επίπεδα στη μία πλευρά τους και [17]

17 εμφανίζονται με διάφορα χρώματα. Η τέταρτη κατηγορία είναι κόκκοι. Σε σύγκριση με τα σφαιρίδια, έχουν κανονικό στρογγυλό σχήμα και συνήθως μικρότερο μέγεθος, διαμέτρου περίπου 1 mm. Εμφανίζονται σε φυσικά χρώματα (λευκό, μπεζ, καφέ). Η πέμπτη κατηγορία είναι νήματα. Είναι, μετά τα θραύσματα, ο επόμενος τύπος μικροπλαστικών σωματιδίων σε αφθονία. Μπορούν να είναι κοντά ή μακριά, με διαφορετικά πάχη και χρώματα. Η τελευταία κατηγορία είναι αφροί. Συχνά προέρχονται από μεγάλα σωματίδια φελιζόλ. Έχουν μαλακή υφή, ακανόνιστο σχήμα και λευκό έως κίτρινο χρώμα (Viršek et al., 2016). Στον Πίνακα 1 που ακολουθεί, παρουσιάζεται η κατηγοριοποίηση των μικροπλαστικών με βάση τα οπτικά τους χαρακτηριστικά. Πίνακας 1: Κατηγοριοποίηση μικροπλαστικών με βάση τα οπτικά τους χαρακτηριστικά Κατηγορία Θραύσματα Ταινίες Σφαιρίδια Κόκκοι Νήματα Αφροί Περιγραφή / Οπτικά χαρακτηριστικά Άκαμπτα, παχιά, με αιχμηρές άκρες και ακανόνιστο σχήμα. Εμφανίζονται με ποικιλία διαφορετικών χρωμάτων. Συνήθως παρουσιάζουν τη μεγαλύτερη αφθονία. Έχουν ακανόνιστα σχήματα, σε σύγκριση με τα θραύσματα, είναι λεπτά, εύκαμπτα και συνήθως διαφανή. Ακανόνιστα, στρογγυλά σε σχήμα, σχετικά μεγάλου μεγέθους, με διάμετρο περίπου 5 mm. Μπορεί να είναι επίπεδα στη μία πλευρά τους και εμφανίζονται με διάφορα χρώματα. Προέρχονται από τη βιομηχανία πλαστικών. Σε σύγκριση με τα σφαιρίδια, έχουν κανονικό στρογγυλό σχήμα και συνήθως μικρότερο μέγεθος, διαμέτρου περίπου 1 mm. Εμφανίζονται σε φυσικά χρώματα (λευκό, μπεζ, καφέ). Μπορούν να είναι κοντά ή μακριά, με διαφορετικά πάχη και χρώματα. Μετά τα θραύσματα, είναι ο επόμενος τύπος μικροπλαστικών σωματιδίων σε αφθονία. Μαλακή υφή, ακανόνιστο σχήμα και λευκό έως κίτρινο χρώμα. Προέρχονται από μεγάλα σωματίδια φελιζόλ Χημική σύνθεση Τα πολυμερή συστατικά των πρωτογενών μικροπλαστικών κυρίως περιλαμβάνουν πολυαιθυλένιο (PE), πολυπροπυλένιο (PP) και πολυστυρόλιο (PS), ανάλογα με τον τύπο των προϊόντων που κατασκευάζει το εργοστάσιο παραγωγής τους, ενώ τα δευτερογενή μικροπλαστικά περιλαμβάνουν κυρίως πολυεστέρα (PES), ακρυλικό (PAN) και πολυαμίδιο (PA), σχηματίζοντας ίνες που διασκορπίζονται στο περιβάλλον (Padervan et al., 2020). Στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων τα πολυμερή που ταυτοποιούνται πιο συχνά, είναι πολυεστέρας, πολυαιθυλένιο, πολύ(τερεφθαλικός αιθυλενεστέρας) (PET), νάιλον (PA), πολυπροπυλένιο και πολυστυρόλιο. Ο πολυεστέρας ήταν το πιο πολυαναφερόμενο πολυμερές σε μελέτες που έγιναν σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων. Ως κύρια πηγή PES θεωρείται [18]

18 το πλύσιμο των συνθετικών ρούχα. Τα προϊόντα προσωπικής φροντίδας και τα καθαριστικά περιέχουν κυρίως σωματίδια από PE, PP και PS που έχουν συνήθως μέγεθος από 150 έως 330 μm. Τα πολυμερή που εμφανίζονται στα μικροπλαστικά, σε εμφιαλωμένο νερό είναι PET, PE και PES, λόγω των υλικών που χρησιμοποιούνται για μπουκάλια και καπάκια. PES και PVC (πολυβινυλοχλωρίδιο) εντοπίζονται σε νερό βρύσης και εγκαταστάσεις επεξεργασίας πόσιμου νερού, λόγω των τυποποιημένων υλικών στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας και στα συστήματα διανομής (Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020). Στον Πίνακα 2 που ακολουθεί, παρουσιάζονται οι κυριότεροι τύποι πολυμερών στα μικροπλαστικά, πως αυτά χαρακτηρίζονται, ως πρωτογενή ή δευτερογενή, ποια είναι συνήθως η πρόλευσή τους, καθώς και που εντοπίζονται. Πίνακας 2: Κυριότεροι τύποι πολυμερών στα μικροπλαστικά Τύπος πολυμερούς PA PAN PE PES PET PP PS PVC Εντοπίζεται σε Εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων (ΕΕΛ), προερχόμενο κυρίως από συνθετικά ρούχα. ΕΕΛ, προερχόμενο κυρίως από συνθετικά ρούχα και οικιακό εξοπλισμό (π.χ. κουβέρτες) ΕΕΛ, προερχόμενο κυρίως από προϊόντα προσωπικής φροντίδας και καθαριστικά. Εμφανίζεται και στο εμφιαλωμένο νερό λόγω του υλικού κατασκευής συνήθως των καπακιών, στα μπουκάλια εμφιάλωσης. ΕΕΛ, προερχόμενο κυρίως από συνθετικά ρούχα. Εμφανίζεται και στο εμφιαλωμένο νερό λόγω του υλικού κατασκευής συνήθως των μπουκαλιών εμφιάλωσης. Εντοπίζεται ακόμη στο νερό βρύσης και στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας πόσιμου νερού λόγω των τυποποιημένων υλικών κατασκευής δικτύων και συστημάτων διανομής. ΕΕΛ, προερχόμενο κυρίως από συνθετικά ρούχα. Εμφανίζεται και στο εμφιαλωμένο νερό λόγω του υλικού κατασκευής συνήθως των μπουκαλιών εμφιάλωσης. ΕΕΛ, προερχόμενο κυρίως από προϊόντα προσωπικής φροντίδας και καθαριστικά. ΕΕΛ, προερχόμενο κυρίως από προϊόντα προσωπικής φροντίδας και καθαριστικά. ΕΕΛ, προερχόμενο κυρίως από τα υλικά κατασκευής σωληνώσεων και δικτύων. Εντοπίζεται ακόμη στο νερό βρύσης και στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας πόσιμου νερού λόγω των τυποποιημένων υλικών κατασκευής δικτύων και συστημάτων διανομής. Ως Πρωτογενή ή Δευτερογενή μικροπλαστικά, συνήθως Δευτερογενή Δευτερογενή Πρωτογενή Δευτερογενή Δευτερογενή Πρωτογενή Πρωτογενή Δευτερογενή [19]

19 Χημικά πρόσθετα και προσροφημένοι ρύποι στα μικροπλαστικά Τα πολυμερή επιπλέον περιέχουν πρόσθετα (plastic additives, PAs) όπως πλαστικοποιητές, επιβραδυντικά φλόγας, αντιοξειδωτικά, χρωστικές ουσίες, σταθεροποιητές έναντι της θερμότητας, των ακτινοβολιών και της γήρανσης του υλικού, για βελτίωση ή τροποποίηση γενικά των μηχανικών τους ιδιοτήτων. Ενώσεις όπως η διφαινόλη Α, οι φθαλικοί εστέρες και οι πολυβρωμιωμένοι διφαινυλαιθέρες, χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση της πλαστικότητας κατά τη σύνθεση του πλαστικού. Τα μικροπλαστικά μπορεί να έχουν τοξικές ή ενδοκρινικές επιδράσεις λόγω της παρουσίας των PAs (Fries et al., 2013; Tsang et al., 2017; Padervand et al., 2020). Τα θραύσματα γενικά εκτός από πρόσθετα περιέχουν και πρώτες ύλες (μονομερή και ολιγομερή) που δεν αντέδρασαν και μπορούν να εκπλυθούν στο περιβάλλον κατά τη χρήση τους ή τη διάθεσή τους (Hong et al., 2017). Παράλληλα η προσρόφηση ανθεκτικών οργανικών ρύπων στα μικροπλαστικά όπως πολυχλωριωμένα διφαινύλια, πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες, φυτοφάρμακα και οργανο-φωσφορικές ενώσεις, τα καθιστά ακόμη πιο επιβαρυμένα (Tsang et al., 2017; Llorca et al., 2020). Έτσι αυτά τα πρόσθετα και οι ανθεκτικοί οργανικοί ρύποι, αποτελούν περιβαλλοντική ανησυχία εισάγοντας δυνητικά επικίνδυνα χημικά προϊόντα στους βιοτόπους (Cole et al., 2011) Βιοδιαθεσιμότητα Το μικρό μέγεθος των μικροπλαστικών τα καθιστά διαθέσιμα τόσο στα σπονδυλωτά όσο και στα ασπόνδυλα. Η μικροπλαστική κατάποση έχει παρατηρηθεί σε ευρείας κλίμακας οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένου του ζωοπλαγκτού, των διθύρων, όπως στρείδια και μύδια και των ψαριών (Besley et al., 2017). Τα μικροπλαστικά λοιπόν, είναι αναδυόμενοι ανθρωπογενείς ρυπαντές, που έχουν ανιχνευθεί σε διαφορετικά υδάτινα περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένων των ωκεανών, των ποταμών, των λιμνών, των εκβολών των ποταμών, καθώς και στις απορροές και τα λύματα των αστικών περιοχών (Ziajahromi et al., 2017). Οι φυσικοχημικές ιδιότητες των μικροπλαστικών, όπως μέγεθος, σχήμα, πυκνότητα, χρώμα και χημική σύνθεση, επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό τη μεταφορά τους στο περιβάλλον και την βιοδιαθεσιμότητά τους. Οι τοξικολογικές επιδράσεις στους θαλάσσιους οργανισμούς επηρεάζονται επίσης από τα ίδια φυσικοχημικά χαρακτηριστικά (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Τα γλυκά νερά (επιφανειακά και υπόγεια) είναι η κύρια πηγή πόσιμου νερού για τον άνθρωπο. Τα συστήματα γλυκού [20]

20 νερού γίνονται αποδέκτες μικροπλαστικών, διευκολύνοντας τη διάχυσή τους στο ευρύτερο περιβάλλον. Έτσι μικροπλαστικά εντοπίζονται στα γλυκά νερά ακόμη και απομακρυσμένων περιοχών. Το πόσιμο νερό όμως, σχετίζεται στενά με την ανθρώπινη υγεία, επομένως αν και είναι περιορισμένες οι πληροφορίες σχετικά με τις επιπτώσεις των μικροπλαστικών στην ανθρώπινη υγεία, εντούτοις τα μικροπλαστικά στο πόσιμο νερό αποτελούν εν δυνάμει κίνδυνο για την υγεία του ανθρώπου. Μελέτες έδειξαν ότι οι συγκεντρώσεις μικροπλαστικών κυμαινόταν από μηδέν έως χιλιάδες σωματίδια ανά λίτρο πόσιμου νερού παγκοσμίως. Έτσι η παρουσία μικροπλαστικών στο πόσιμο νερό και η ανάγκη απομάκρυνσής τους από αυτό, δεν μπορούν να αγνοηθούν (Shen et al., 2020) Πηγές μικροπλαστικών και οι τρόποι μεταφοράς τους Σύμφωνα με αρκετές μελέτες το 80% των μικροπλαστικών στη θάλασσα προέρχεται από τη στεριά (Tsang et al., 2017; Gündoğdu et al., 2018), όπως γεωργικές εφαρμογές (δέματα ενσίρωσης, σακούλες και φυτοκομικά φιλμ), χώροι υγειονομικής ταφής, αστικές και γεωργικές απορροές (ισχυρές βροχοπτώσεις, πλημμύρες) ή την άμεση απόρριψη των εκροών από εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων σε ποτάμια, οπότε τα μικροπλαστικά καταλήγουν στα υδρόβια οικοσυστήματα (Gündoğdu et al., 2018). Πολλά μικροπλαστικά είναι παρόντα σε προϊόντα προσωπικής φροντίδας και καλλυντικά προϊόντα όπως οδοντόκρεμα, κρέμα απολέπισης, καθαριστικά χεριών, καθαριστικά προσώπου και αφρούς ξυρίσματος, με αποτέλεσμα την υψηλή συχνότητα εμφάνισής τους στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων (Oladejo, 2017; Gündoğdu et al., 2018; Coyle et al., 2020). Σε υγρά σαπούνια στην ευρωπαϊκή αγορά, το 70% των μικροπλαστικών εκτιμήθηκε ότι ήταν μεγαλύτερα των 450 μm. Ωστόσο όμως ορισμένα προϊόντα προσωπικής φροντίδας, βρέθηκε να περιέχουν σωματίδια μικρότερου μεγέθους. Σε μια μελέτη Ολλανδών επιστημόνων, βρέθηκαν σε οδοντόκρεμα μικροπλαστικές χάντρες που ήταν <10 μm και συγκεκριμένα με μέσο μέγεθος μεταξύ 2 και 5 μm (Magnusson et al., 2016). Τα πλαστικά σφαιρίδια χάνονται από βιομηχανικές δραστηριότητες παραγωγής πλαστικών προϊόντων και εξαρτημάτων (Oladejo, 2017; Da Costa et al., 2018), είτε πριν την παραγωγή, κατά τη διαχείριση δηλαδή των μικροσφαιριδίων που προορίζονται ως πρώτη ύλη, είτε κατά τη διάρκεια της ίδιας της παραγωγής, ή τέλος μετά την παραγωγή, κατά τη μεταφορά και παράδοση των προϊόντων. Οι μεγαλύτερες απώλειες παρατηρούνται στα πρώτα δύο στάδια, όπως μικρά τεμάχια πλαστικών [21]

21 ρητινών (μικροσφαιρίδια, ροδέλες, δάκρυα γοργόνας (mermaid tears), σπασμένα σφαιρίδια) κατά την προ-παραγωγή και σκόνη, «ουρές» λιωμένων πλαστικών κατά την παραγωγή (Oladejo, 2017). Σε μελέτη Σουηδών επιστημόνων για τις απώλειες βιομηχανικών μικροπλαστικών σφαιριδίων σε σχέση με το χειρισμό τους κατά την κατασκευή πλαστικών προϊόντων στη Σουηδία, εκτιμήθηκε ότι κυμαίνεται, μεταξύ 300 και 530 τόνων ετησίως, χωρίς να υπάρχει δυνατότητα υπολογισμού των ποσοτήτων που τελικά καταλήγουν στην θάλασσα (Magnusson et al., 2016). Τα μικροπλαστικά σωματίδια χρησιμοποιούνται επίσης ως λειαντικά καθαριστικά, λόγω της ήπιας λειαντικής δράσης τους σε προϊόντα που είναι ειδικά σχεδιασμένα για καθαρισμό ευαίσθητων επιφανειών. Μικροπλαστικά από χρώματα μπορούν να απελευθερωθούν επίσης στο περιβάλλον λόγω φθοράς κατά τη χρήση (καιρικές συνθήκες) ή κατά την αφαίρεση παλαιών στρώσεων χρωμάτων (λείανση, τριβή) (Verschoor et al., 2016). Μικροσφαιρίδια χρησιμοποιούνται και σε διαδικασίες καθαρισμού μέσω εκτίναξής τους υπό πίεση (πεπιεσμένο αέρα), για τον καθαρισμό σκαφών και άλλων μεγάλων μηχανημάτων, όπου παρατηρούνται διαρροές είτε των ίδιων των σφαιριδίων, είτε σκόνης πλαστικής ρητίνης. (Masura et al., 2015; Da Costa et al., 2018). Επίσης οι χλοοτάπητες που χρησιμοποιούνται στα αθλητικά κέντρα και γήπεδα συμβάλουν με τη σειρά τους στη δημιουργία και μεταφορά μικροπλαστικών προς το περιβάλλον (Oladejo, 2017). Ένας χλοοτάπητας κατασκευάζεται από «τεχνητά χόρτα» που συνδέονται με ένα υπόστρωμα-χαλί. Το χαλί αυτό αποτελείται από ένα μείγμα πολυπροπυλενίου, πολυαμιδίου, πολυολεφινών ή/και πολυουρεθάνης. Ως υπόστρωμα χρησιμοποιούνται κόκκοι καουτσούκ. Οι κόκκοι καουτσούκ μπορούν να αποτελούνται από διάφορα υλικά, ανάλογα με τα επιθυμητά χαρακτηριστικά της επιφάνειας. Έτσι πηγές μικροπλαστικών γίνονται, το ίδιο το τεχνητό χόρτο, το υπόστρωμα-χαλί, αλλά και το υπόστρωμα κόκκων καουτσούκ. Τα μικροπλαστικά λοιπόν δημιουργούνται λόγω διάβρωσης των προαναφερόμενων υλικών και μεταφέρονται είτε ακούσια από τα άτομα που χρησιμοποιούν τον χλοοτάπητα, είτε με την έκπλυσή τους, λόγω της ικανότητας διείσδυσης του νερού, το οποίο καταλήγει συνήθως στο σύστημα ομβρίων υδάτων. Μελέτες μάλιστα για τη Σουηδία, έδειξαν ότι η εκτιμώμενη απώλεια ήταν τόνοι ετησίως, χωρίς να υπάρχουν στοιχεία για το φορτίο που φτάνει στη θάλασσα (Magnusson et al., 2016). Μικροσωματίδια πλαστικών προκύπτουν επίσης από τη φθορά πλαστικών ειδών που χρησιμοποιούνται σε εσωτερικούς χώρους όπως για παράδειγμα παιχνίδια, [22]

22 ηλεκτρονικές συσκευές, μαγειρικά σκεύη και χαλιά (Oladejo, 2017). Επίσης, η φθορά των υφασμάτων, συνηθέστερα των ρούχων που ταλαιπωρούνται και πλένονται πιο συχνά, κατά τη διάρκεια της πλύσης στο πλυντήριο, βαθμιαία οδηγεί στη δημιουργία μικροπλαστικών που απελευθερώνονται στα λύματα (Masura et al., 2015; Oladejo, 2017). Μάλιστα μελέτη έδειξε ότι ένα ρούχο, κατασκευασμένο από συνθετικό ύφασμα μπορεί να απελευθερώσει περισσότερες από 1900 μικροΐνες ανά πλύσιμο (Magnusson et al., 2016). Μια άλλη μελέτη του 2016, κατέδειξε το πρόβλημα της απελευθέρωσης μικροπλαστικών κατά την πλύση των ρούχων, παρουσιάζοντας ότι ο μικρότερος αριθμός ινών που απελευθερώνονται από συνθετικά ρούχα ήταν περίπου ίνες ανά κιλό ρούχων, με τις ίνες να έχουν μάζα 0,53 μg, επίσης ότι 220 κιλά ρούχων πλένονται στο πλυντήριο κατά κεφαλήν ετησίως ενώ τέλος ότι το 30% όλων των υφασμάτων στα ρούχα μας είναι συνθετικά (Magnusson et al., 2016). Μικροπλαστικά επίσης χρησιμοποιούνται σε διάφορες ιατρικές εφαρμογές (Duis & Coors, 2016), ως μικροσφαίρες σε φάρμακα για τη χορήγησή τους στον άνθρωπο και σε ζώα εκτροφής (χερσαία και υδρόβια) (Masura et al., 2015; Magnusson et al., 2016). Τα εκτρεφόμενα ζώα συχνά εμβολιάζονται λαμβάνοντας από το στόμα μικροσφαίρες. Αυτή η μέθοδος είναι γρήγορη, με χαμηλό κόστος, ενώ αυξάνει την απορρόφηση και μειώνει τις πιθανές παρενέργειες. Στους ανθρώπους, τα μικροσωματίδια χρησιμοποιούνται κυρίως για τη χορήγηση φαρμάκων αλλά και για εμβολιασμό. Δεν είναι όμως όλες οι μικροσφαίρες που χρησιμοποιούνται για τη χορήγηση φαρμάκων κατασκευασμένες από πλαστικά πολυμερή, αλλά μπορεί επίσης να αποτελούνται π.χ. από λιποσώματα, λατέξ, ορυκτά, ή και πιο σύνθετα υλικά. Τα σωματίδια πολυμερών καλύπτουν όλους σχεδόν τους τύπους πολυμερών, από πλαστικά έως πρωτεΐνες και πολυσακχαρίτες που είναι φυσικά πολυμερή και θεωρούνται βιοαποικοδομήσιμα (Magnusson et al., 2016). Η ανεξέλεγκτη απόρριψη πλαστικών προϊόντων είναι μία ακόμη πηγή μικροπλαστικών. Μεγάλα πλαστικά θραύσματα σπάνε κάτω από μηχανική διάβρωση, υπεριώδη ακτινοβολία και βιολογική υποβάθμιση από βακτήρια ή μύκητες δημιουργώντας μικροπλαστικά σωματίδια (Ziajahromi et al., 2017; Da Costa et al., 2018; Silva et al., 2018; Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020). Αυτό το φαινόμενο επιδεινώνεται από την αυξανόμενη ποσότητα πλαστικών απορριμμάτων που παράγονται κάθε χρόνο, καθώς επίσης και από την μεγάλη κατανάλωση πλαστικών μίας χρήσης (EUROPEAN COMMISSION. A European Strategy for Plastics in a Circular Economy, 2018). Στις εγκαταστάσεις ανακύκλωσης πλαστικών, όπου τα [23]

23 απορρίμματα συλλέγονται για ανακύκλωση από διάφορες τοποθεσίες, π.χ. από δημοτικά κέντρα ανακύκλωσης, από σταθμούς ανακύκλωσης για απορρίμματα συσκευασίας, από μηχανήματα αυτόματης πώλησης (φιάλες PET) και από ιδιωτικές εταιρείες, ο κακός χειρισμός των πλαστικών υλικών μπορεί να οδηγήσει εκ νέου σε απορρίμματα λόγω υπερφόρτωσης δοχείων ή εγκαταστάσεων, τα οποία στη συνέχεια μπορούν να παρασυρθούν και να διασκορπιστούν από τον αέρα (Magnusson et al., 2016). Εκτιμάται ότι το 5 10% του συνόλου των μικροπλαστικών στα γλυκά νερά προέρχονται από τη φθορά των ελαστικών. Η φθορά των ελαστικών θεωρείται σημαντική πηγή (Magnusson et al., 2016; Coyle et al., 2020), με τα μεγέθη των σωματιδίων να κυμαίνονται από 5 μm έως συνήθως 100 μm, ενώ η πλειονότητα των σωματιδίων κυμαίνεται από 5 έως 25 μm (Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020). Επιπλέον η αλιεία, τα θαλάσσια σκάφη, οι θαλάσσιες βιομηχανίες (ιχθυοκαλλιέργειες) και οι ψυχαγωγικές δραστηριότητες στη θάλασσα, αποτελούν άμεσες πηγές μικροπλαστικών που εισέρχονται στο θαλάσσιο περιβάλλον καθώς και έμμεσες με τη μορφή μακροπλαστικών που θα σχηματίσουν δευτερογενή μικροπλαστικά μετά από μακροπρόθεσμη υποβάθμιση (Cole et al., 2011; Magnusson et al., 2016; Tsang et al., 2017; OSPAR Commission, 2017; Akdogan & Guven, 2019; Coyle et al., 2020). Η ποικιλία των πηγών είναι μεγάλη. Τα μικροπλαστικά παράγονται από απορριφθέντα ή χαμένα αλιευτικά εργαλεία, από πλωτές συσκευές, από φθορά χρωμάτων και επιστρώσεων στα σκάφη ή από μεγάλα πλαστικά θραύσματα που απορρίπτονται απευθείας στη θάλασσα (Oladejo, 2017). Ο τουρισμός και η αναψυχή συμβάλουν επίσης σε μια σειρά πλαστικών που απορρίπτονται κατά μήκος παραλιών και παράκτιων θέρετρων (Cole et al., 2011; Magnusson et al., 2016). Οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων είναι ένα από τα κύρια μονοπάτια των μικροπλαστικών προς το περιβάλλον. Μικροπλαστικά που απελευθερώνονται κατά τη διάρκεια οικιακών πλύσεων ή βιομηχανικών εργασιών καθαρισμού μεταφέρονται μέσω των αποχετεύσεων στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων. Παρά όμως τα υψηλά ποσοστά αφαίρεσης, 95-99% που έδειξαν ορισμένες μελέτες, εντούτοις ο συνολικός αριθμός των μικροπλαστικών που απελευθερώθηκαν σε φυσικά υδάτινα σώματα θα μπορούσε να είναι αρκετά εκατομμύρια την ημέρα, λόγω των μεγάλων όγκων λυμάτων που επεξεργάζονται καθημερινά (Tsang et al., 2017; Ziajahromi et al., 2017; Enfrin et al., 2019; Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020). Μάλιστα σε σύγκριση μεταξύ των μικροπλαστικών που ανιχνεύθηκαν σε δείγματα ιζημάτων [24]

24 ακτής, με μικροπλαστικά που συλλέχθηκαν σε μια θέση διάθεσης επεξεργασμένων λυμάτων, βρέθηκε ότι κυριαρχούν οι πολυεστερικές και ακρυλικές ίνες και στους δύο τύπους δειγμάτων, ενώ επιπλέον, τα μικροπλαστικά έμοιαζαν μορφολογικά μεταξύ τους. Αυτή η ομοιότητα μεταξύ των μικροπλαστικών ινών και στους δύο τύπους δειγμάτων, έδειξε ότι μπορεί τα μικροπλαστικά στα ιζήματα ακτής να σχετίζονται με απορροές εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων, επιβεβαιώνοντας την υπόθεση, ότι οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων αποτελούν όντως μονοπάτι για τα μικροπλαστικά προς τα υδάτινα σώματα (Ziajahromi et al., 2017). Η λυματολάσπη όμως που λαμβάνεται, περιέχει μεγάλες ποσότητες μικροπλαστικών. Σε ορισμένες χώρες, η εφαρμογή της λυματολάσπης στη γεωργία για τη βελτίωση του εδάφους εξακολουθεί να επιτρέπεται. Με αυτόν τον τρόπο, τα μικροπλαστικά επανεισάγονται στο περιβάλλον (Gündoğdu et al., 2018), λειτουργώντας ως μονοπάτι προς τα επιφανειακά ύδατα. Στις Κάτω Χώρες, αυτή η πρακτική δεν επιτρέπεται και η λυματολάσπη υφίσταται περαιτέρω επεξεργασία και τελικά αποτέφρωση (Verschoor et al., 2016). Οι θάλασσες λοιπόν γίνονται αποδέκτες των μικροπλαστικών. Με περίπου το ήμισυ του παγκόσμιου πληθυσμού να κατοικεί εντός πενήντα μιλίων από την ακτή, τα μικροπλαστικά παρουσιάζουν υψηλή δυναμική εισόδου στο θαλάσσιο περιβάλλον μέσω ποταμών ή συστημάτων επεξεργασίας λυμάτων (Cole et al., 2011; OSPAR Commission, 2017). Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί ο ποταμός Ρήνος. Διασχίζει έξι χώρες και η λεκάνη απορροής του χαρακτηρίζεται από υψηλή πυκνότητα πληθυσμού. Πενήντα εκατομμύρια άνθρωποι κατοικούν στη λεκάνη απορροής και το 10% της παγκόσμιας χημικής βιομηχανίας βρίσκεται εγκατεστημένο εκεί. Δείγματα επιφανειακών υδάτων στον ποταμό Ρήνο ελήφθησαν από έντεκα τοποθεσίες, κατά μήκος 820 χιλιομέτρων, όπου η μέση συγκέντρωση βρέθηκε να είναι περίπου μικροπλαστικά ανά km 2, μεγέθους 300μm, με τη μεγαλύτερη συγκεντρώση να υπολογίζεται στα 3,9 εκατομμύρια μικροπλαστικά ανά km 2. Αυτό εκτιμήθηκε ότι αντιστοιχεί σε ένα μέσο όρο 17 μικροπλαστικά ανά m 3, μεγέθους 300 μm. Μία εκτίμηση του φορτίου των μικροπλαστικών ( 300 μm) που μεταφέρεται από τον ποταμό Ρήνο στη Βόρεια Θάλασσα, υπολόγισε περίπου στα 190 εκατομμύρια μικροπλαστικά την ημέρα. Αυτά αντιστοιχούν σε περίπου 100 κιλά μικροπλαστικών την ημέρα ή 36 τόνους ετησίως στη Βόρεια Θάλασσα (Mani et al., 2015). Τα μικροπλαστικά γενικά έχουν συσσωρευτεί στους ωκεανούς σε όλο τον [25]

25 κόσμο τις τελευταίες τέσσερις δεκαετίες και μπορούν να βρεθούν σε παραλίες, επιφανειακά νερά, σε όλη τη στήλη του νερού, στα ιζήματα και στους θαλάσσιους οργανισμούς (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Η ποικιλία σχήματος, μεγέθους και πυκνότητας των μικροπλαστικών συμβάλλει στη μεταφορά και εύκολη διασπορά τους σε μεγάλες αποστάσεις εντός των υδάτινων συστημάτων (Padervand et al., 2020). Οι παρατηρούμενες διαφορές μεταξύ των τύπων και των ποσοτήτων των μικροπλαστικών στα κύρια θαλάσσια ενδιαιτήματα, δείχνουν ότι οι χρόνοι εισαγωγής, παραμονής και εξαγωγής τους από αυτά μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με τα χαρακτηριστικά τους, κυρίως το μέγεθος και την ειδική πυκνότητα των πολυμερών. Τα μικροπλαστικά χαμηλής πυκνότητας είναι ικανά να επιπλέουν και κατά συνέπεια περνούν πιθανότατα πολύ χρόνο στην επιφάνεια της θάλασσας ή τη στήλη του νερού, όπου μπορούν ενδεχομένως να μεταφερθούν σε πολύ μεγάλες αποστάσεις. Μπορούν έτσι να βρεθούν σε απομακρυσμένα μέρη, π.χ. αμμώδεις παραλίες, μακριά από τις πηγές τους. Ωστόσο, σωματίδια με χαμηλή πυκνότητα έχουν βρεθεί επίσης σε ιζήματα του πυθμένα. Η ανάπτυξη στην επιφάνειά τους μικροοργανισμών μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση της πυκνότητας, απώλεια ικανότητας πλεύσης και τελικά βύθισης των μικροπλαστικών. Αντίθετα, η διάβρωσή τους μπορεί να οδηγήσει σε μείωση της πυκνότητας, αυξάνοντας έτσι την ικανότητα να επιπλέουν. Τα μικροπλαστικά μεγάλης πυκνότητας στερούνται αυτής της ικανότητας και έτσι βυθίζονται πιο γρήγορα στο πυθμένα. Κατά συνέπεια αναμένεται να συσσωρεύονται στα ιζήματα, κοντά στις πηγές τους, αφού δεν μπορούν να «ταξιδέψουν» μακριά από αυτές (Hidalgo-Ruz et al., 2012). Η ατμοσφαιρική εναπόθεση ως μονοπάτι για μικροπλαστικά παραμελείται σχεδόν πάντοτε, αν και είναι ένα γνωστό γεγονός σε όλους τους επιστήμονες που εργάζονται σε αναλύσεις μικροπλαστικών στα περιβαλλοντικά δείγματα. Εξάλλου τα μικροπλαστικά σωματίδια που μεταφέρονται μέσω του αέρα, μπορεί να αποτελέσουν ένα μεγάλο πρόβλημα για την ίδια την ανάλυση, λόγω επιμόλυνσης των δειγμάτων που αναλύονται. Τα σωματίδια μπορεί να προέρχονται από πολλές ανθρώπινες δραστηριότητες. Τα κλάσματα σωματιδίων που μπορούν να μεταφερθούν στον αέρα κυμαίνονται μεταξύ μερικών νανόμετρων έως περίπου 100 μm. Μία μελέτη έδειξε ότι η ατμοσφαιρική εναπόθεση ανθρωπογενών σωματιδίων σε μία αστική περιοχή του Παρισιού, εκτιμήθηκε ότι είναι μεταξύ 29 και 280 σωματιδίων ανά m 2 και ανά ημέρα. Περισσότερο από το 90% των πλαστικών μικροσωματιδίων ήταν ίνες. Η [26]

26 μικροπλαστική εναπόθεση στα δείγματα του Παρισιού υπολογίστηκε ότι ήταν περίπου μg ανά m 2 και ανά ημέρα. Αν έβρεχε, αυτά τα μικροσωματίδια θα μπορούσαν να παρασυρθούν από τα νερά των καταιγίδων και να εναποτεθούν σε ένα υδάτινο αποδέκτη. Τα αερομεταφερόμενα μικροπλαστικά θα μπορούσαν επίσης να εναποτεθούν απευθείας στην επιφάνεια της θάλασσας, ιδιαίτερα σε περιοχές με υψηλή πυκνότητα πληθυσμού. Η εναπόθεση μικροπλαστικών από τον αέρα και η τύχη αυτών των μικροσωματιδίων μπορεί να θεωρηθεί ότι εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις επικρατούσες καιρικές συνθήκες (Magnusson et al., 2016). Γενικά η αξιολόγηση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ υδροδυναμικών παραγόντων (π.χ. ρεύματα, ταχύτητα, στροβιλισμός), ανθρωπογενών παραγόντων (π.χ. αστικές και βιομηχανικές δραστηριότητες), μετεωρολογικών παραγόντων (π.χ. θερμοκρασία, άνεμος) και γεωγραφικών συνθηκών (π.χ., ανάγλυφο, φαράγγια, όρμοι, ακρωτήρια και παραλίες) είναι σημαντική, δεδομένου ότι οι παραπάνω παράγοντες καθορίζουν τη συμπεριφορά των μικροπλαστικών στο υδάτινο περιβάλλον, που ποικίλλει ανάλογα με τη φύση, το μέγεθος και τη σύνθεση τους, ώστε να μπορέσει να γίνει κατανοητή η δυναμική της μεταφοράς και των ζωνών συσσώρευσής τους (Rocha-Santos & Duarte, 2015) Μηχανισμοί δημιουργίας μικροπλαστικών μέσω υποβάθμισης Υπάρχουν τέσσερις μηχανισμοί με τους οποίους τα πλαστικά αποικοδομούνται στο περιβάλλον, δημιουργώντας έτσι δευτερογενή μικροπλαστικά. Η φωτοαποικοδόμηση, η θερμοξειδωτική αποικοδόμηση, η υδρολυτική αποικοδόμηση και τέλος η βιοαποικοδόμηση από μικροοργανισμούς. Σε γενικές γραμμές, η φυσική αποικοδόμηση του πλαστικού ξεκινά με φωτοαποικοδόμηση, που οδηγεί στη θερμοξειδωτική αποδόμηση. Η υπεριώδης ακτινοβολία του ήλιου παρέχει την ενέργεια ενεργοποίησης που απαιτείται για να ξεκινήσει η χημική αντίδραση ενσωμάτωσης ατόμων οξυγόνου, που προέρχονται από το οξυγόνο του αέρα, στο πολυμερές. Αυτό οδηγεί το πλαστικό στο να γίνει εύθραυστο και να σπάσει σε όλο και μικρότερα κομμάτια, μέχρι να φτάσουν οι αλυσίδες του πολυμερούς σε αρκετά χαμηλό μοριακό βάρος, ώστε να μπορούν να μεταβολιστούν από μικροοργανισμούς, δηλαδή να βιοαποικοδομηθούν (Webb et al., 2013). Οι παραλίες είναι οι πιο πιθανές τοποθεσίες πλαστικής αποδόμησης στο θαλάσσιο περιβάλλον, καθώς οι συνθήκες ευνοούν τους υψηλούς ρυθμούς [27]

27 φωτοαποδόμησης (Coyle et al., 2020). Τα μικροπλαστικά που θα δημιουργηθούν εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τις περιβαλλοντικές συνθήκες, που με τη σειρά τους καθορίζουν τους ρυθμούς αποδόμησης των πλαστικών. Έτσι ισχυρή ακτινοβολία UV και υψηλή θερμοκρασία το καλοκαίρι μπορεί να οδηγήσουν σε μεγαλύτερο κατακερματισμό των πλαστικών υπολειμμάτων σε δευτερογενή μικροπλαστικά και επομένως υψηλότερο αριθμό μικροπλαστικών σε σχέση με το χειμώνα που επικρατούν λιγότερο ευνοϊκές συνθήκες (Tsang et al., 2017). Τα επιπλέοντα πλαστικά και αυτά που βρίσκονται κάτω από την επιφάνεια του νερού, υποβαθμίζονται και ως εκ τούτου κατακερματίζονται, με μειωμένους ρυθμούς σε σύγκριση με τα πλαστικά που βρίσκονται στις παραλίες. Αυτό συμβαίνει λόγω βιολογικών αλληλεπιδράσεων που προκαλούν σχηματισμό βιοφίλμ και θωρακίζουν την επιφάνεια των πλαστικών θραυσμάτων από το ηλιακό φως, γεγονός που συνδυάζεται και με χαμηλότερες θερμοκρασίες, σε σχέση με αυτές που επικρατούν συνήθως στις παραλίες. Χαμηλότερες βέβαια θερμοκρασίες και απουσία υπεριώδους ακτινοβολίας σε μεγαλύτερα βαθύ στον ωκεανό, μειώνει περαιτέρω τον ρυθμό υποβάθμισης (Tsang et al., 2017; Coyle et al., 2020). Η παρουσία μάλιστα του ίδιου του αλμυρού νερού βοηθάει στον κατακερματισμό των πλαστικών θραυσμάτων. Η αρχική υπόθεση ήθελε το αλμυρό νερό να μην συμβάλλει στους μηχανισμούς υποβάθμισης. Τα φάσματα όμως ATR-FTIR (attenuated total reflectance-ftir), σφαιριδίων πολυαιθυλενίου (PE) μετά από έκθεση οκτώ εβδομάδων σε θαλασσινό νερό έδειξαν το σχηματισμό νέων λειτουργικών χημικών ομάδων, που αντιπροσωπεύονται στα φάσματα από συγκεκριμένες κορυφές. Ο σχηματισμός καρβονυλομάδας, με συγκεκριμένη κορυφή στα φάσματα ATR-FTIR, χρησιμοποιείται ως δείκτης για την οξείδωση του PE. Μάλιστα οι εικόνες της επιφάνειας των σφαιριδίων πολυαιθυλενίου, μέσω της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM), έδειξαν εκτεταμένα σημάδια ρωγμών, που ήταν σαφώς ορατές. Αυτό υποδηλώνει ότι με την παρουσία του αλμυρού νερού για σχετικά παρατεταμένες χρονικές περιόδους, τα σφαιρίδια PE υφίσταται επιταχυνόμενη υποβάθμιση. Αυτή η υποβάθμιση στο περιβάλλον αλμυρού νερού θα μπορούσε να οφείλεται στην παρουσία ανόργανων ιόντων, τα οποία μπορούν να δράσουν ως καταλύτες οξείδωσης του πολυμερούς (Da Costa et al., 2018). Ωστόσο, αυτή η διαδικασία που ξεκινάει με το σχηματισμό επιφανειακών ρωγμών, ενισχύεται περαιτέρω από τις διατμητικές δυνάμεις που αναπτύσσονται λόγω τριβών, συγκρούσεων και αναταράξεων στο νερό. Η διάβρωση της επιφάνειας των πλαστικών [28]

28 θραυσμάτων τελικά οδηγεί στο μαζικό κατακερματισμό και τη δημιουργία μικροπλαστικών (Enfrin et al., 2019) Επιδράσεις στους οργανισμούς Τοξικότητα Οι επιπτώσεις των μικροπλαστικών στην άγρια ζωή δεν έχουν διερευνηθεί σε μεγάλο βαθμό μέχρι σήμερα, γι αυτό και δεν είναι εύκολα κατανοητές. Ωστόσο, ένας μεγάλος αριθμός οργανισμών, τόσο σπονδυλωτά όσο και ασπόνδυλα βρέθηκαν να καταναλώνουν μικροπλαστικά. Τα παραδείγματα που μελετήθηκαν αντιπροσωπεύουν πολλούς οργανισμούς με διαφορετικούς μηχανισμούς σίτισης, όπως λοξοσκώληκες, κοράλλια, αμφιπόδα, μύδια, στρείδια, ψάρια (Masura et al., 2015). Αναλύσεις που έγιναν σε καφέ πέστροφες (Salmo trutta) στη Βόρεια Θάλασσα, στη δυτική Σουηδική ακτή, έδειξαν ότι το 68% των ατόμων είχαν μικροπλαστικά (Karlsson et al., 2017). Για την παρουσία μικροπλαστικών στα ψάρια έχουν προταθεί διάφορα μονοπάτια. Πρώτον, μπορεί να γίνει κατάποση γιατί τα μικροπλαστικά μοιάζουν οπτικά με την τροφή τους. Δεύτερον, μπορεί να γίνει κατάποση παθητικά ή από λάθος, κατά την αναζήτηση τροφής και τρίτον μπορεί να μεταφερθούν μέσω της τροφικής αλυσίδας (Roch et al., 2020). Αρκετές εργαστηριακές μελέτες έχουν επιβεβαιώσει ότι τα μικροπλαστικά, όντως μεταφέρονται μέσω της τροφικής αλυσίδας. Μία μελέτη, έδειξε τη μεταφορά φθοριζουσών μικροσφαιρών πολυστυρολίου (PS), 10 µm, από το ζωοπλαγκτόν έως τις γαρίδες (Mysis relicta) (Duis & Coors, 2016), ενώ σε μία άλλη διερευνήθηκε η μεταφορά μικροπλαστικών από μύδια (Mytilus edulis) σε καβούρια (Carcinus maenas). Μετά την έκθεση των μυδιών σε μικροσφαίρες πολυστυρολίου, τα μύδια τροφοδοτήθηκαν στα καβούρια. Μικροσφαιρίδια βρέθηκαν τελικά στο στομάχι των καβουριών, στις ωοθήκες και στα βράγχια. Η τροφική μεταφορά μικροπλαστικών από τα μύδια στα καβούρια αύξησε την ανησυχία σχετικά με τη δυναμική των μικροπλαστικών να φτάνουν σε υψηλότερα τροφικά επίπεδα απειλώντας και την υγεία του ίδιου του ανθρώπου (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Πελαγικά ψάρια στο Βόρειο Ειρηνικό από έξι είδη, πιάστηκαν με τράτες manta. Περίπου το 35% των ψαριών είχαν πλαστικά σωματίδια, τα οποία εντοπίστηκαν στο έντερό τους. Τα περισσότερα από τα μικροπλαστικά ήταν θραύσματα (94%) και είχαν μέγεθος 1-2,8 mm (Duis & Coors, 2016). Υπάρχουν ενδείξεις ότι η αφθονία των μικροπλαστικών αυξάνεται στα θαλάσσια περιβάλλοντα. Δεδομένου ότι πολλά μικροπλαστικά έχουν το ίδιο μέγεθος [29]

29 με τα ιζήματα και ορισμένους πλαγκτονικούς οργανισμούς, είναι δυνητικά βιοδιαθέσιμα σε ένα ευρύ σύνολο θαλάσσιων οργανισμών. Αυτά μπορούν επομένως να συσσωρεύονται μέσα στους οργανισμούς, με αρνητικά γι αυτούς αποτελέσματα (Rocha-Santos & Duarte 2015). Μια ευρεία ποικιλία ειδών έχει αναφερθεί ότι επηρεάζονται αρνητικά από τα πλαστικά θραύσματα: θαλάσσια πτηνά, θαλάσσιες χελώνες, κητοειδή, φώκιες, καρχαρίες, δίθυρα, είναι μόνο μερικά από αυτά. Τα θαλάσσια πτηνά είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στη κατάποση πλαστικών αντικειμένων, που από λάθος τα αναγνωρίζουν ως τροφή. Τα πλαστικά θραύσματα που καταναλώνεται από αυτά τα ζώα, παραμένουν στο πεπτικό σύστημα και μπορεί να οδηγήσουν σε μειωμένα ερεθίσματα για λήψη τροφής, γαστρεντερική απόφραξη, μειωμένη έκκριση γαστρικών ενζύμων και μειωμένα επίπεδα ορμονών, οδηγώντας σε προβλήματα αναπαραγωγής (Webb et al., 2013). Η τοξικότητα που εμφανίζουν τα μικροπλαστικά που απελευθερώνονται στο περιβάλλον, σύμφωνα με τις μέχρι τώρα μελέτες, οφείλεται σε δύο λόγους κυρίως. Πρώτον, επειδή τα μικροπλαστικά χαρακτηρίζονται από υδροφοβία και έχουν μεγάλη αναλογία επιφάνειας προς όγκο, ανθεκτικοί οργανικοί ρύποι, όπως τα πολυχλωριωμένα διφαινύλια (PCB), φυτοφάρμακα (όπως DDT) και πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες (PAH), μπορούν εύκολα να προσροφηθούν στα μικροπλαστικά. Κατά συνέπεια μπορούν να δράσουν ως μέσα μεταφοράς τοξικών ρύπων. Δεύτερον, η τοξικότητα των μικροπλαστικών μπορεί να προέρχονται επίσης από την εγγενή τοξικότητα των μονομερών και διαφορετικών τύπων πρόσθετων (π.χ. διφαινόλη Α, φθαλικές ενώσεις, επιβραδυντικά φλόγας) τα οποία αναμειγνύονται με τα μονομερή κατά τη διαδικασία κατασκευής των πλαστικών προϊόντων, για να βελτιωθούν οι φυσικές και χημικές ιδιότητές τους (Tsang et al., 2017). Πολλά από αυτά τα πρόσθετα είναι ενδοκρινικοί διαταράκτες, και έτσι μπορεί να εμφανίζουν τοξικές επιδράσεις στους οργανισμούς. Πιθανή τοξικότητα των μικροπλαστικών μπορεί να προκύψει από μετανάστευση μονομερών, ολιγομερών ή/και χημικών πρόσθετων από το πλαστικό υλικό. Τα μονομερή και τα ολιγομερή μπορούν να μεταναστεύσουν ακόμη και από τα υλικά συσκευασίας στα τρόφιμα. Για παράδειγμα, η διφαινόλη Α μεταναστεύει και απορροφάται από ζωντανούς ιστούς και, στη συνέχεια παρεμβαίνει στον ρυθμό της κυτταρικής διαίρεσης (Padervand et al., 2020), ενώ οι φθαλικοί εστέρες επηρεάζουν την αναπαραγωγή στα ασπόνδυλα και επιπλέον έχουν παρατηρηθεί γενετικές ανωμαλίες που επηρεάζουν την ανάπτυξη σε καρκινοειδή (Fries et al., 2013). [30]

30 Η βιορύπανση (biofouling) των μικροπλαστικών είναι ένας άλλος παράγοντας που ενθαρρύνει τη βόσκηση και την κατάποσή τους από τους υδρόβιους οργανισμούς, οδηγώντας σε υψηλότερους ρυθμούς κατάποσης ρυπασμένων μικροπλαστικών σε σχέση με τα παρθένα. Η βιορύπανση εμφανίζεται σχετικά γρήγορα, εντός ημερών ή εβδομάδων σε επιφανειακά μικροπλαστικά και με βραδύτερους ρυθμούς σε συνθήκες βύθισης, κάτω από την επιφάνεια του νερού. Αρχικά, τα σωματίδια των μικροπλαστικών υφίστανται επιφανειακή ρύπανση από διαλυμένα οργανικά μόρια, βακτηριακά κύτταρα, προνύμφες και σπόρια. Αυτό δημιουργεί ένα βιοφίλμ που επιτρέπει των αποικισμό τους από διάφορα ασπόνδυλα και μικροφύκη (Coyle et al., 2020). Βέβαια μπορεί να συμβεί και το αντίθετο, δηλαδή τα μικροπλαστικά να προσροφηθούν στην επιφάνεια μικροφυκών επηρεάζοντας τη φωτοσυνθετική τους δραστηριότητα. Μία μελέτη λοιπόν έδειξε αυτές τις παρενέργειες στα μικροφύκη Skeletonema costatum. Μετά από 96 ώρες έκθεσης σε μικροπλαστικά με μέση διάμετρο 1 μm, το ποσοστό αναστολής της ανάπτυξής τους έφτασε το 39,7%, επειδή παρατηρήθηκε δραστική μείωση τόσο της περιεκτικότητας σε χλωροφύλλη (20%), όσο και της φωτοσυνθετική δραστηριότητας (32%) μετά την έκθεση σε υψηλή συγκέντρωση μικροπλαστικού (50 mg / L). Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μορφολογικής ανάλυσης μέσω της μικροσκοπίας σάρωσης ηλεκτρονίων, προτάθηκε τόσο η προσρόφηση όσο και η συσσωμάτωση μικροπλαστικών στην εξωτερική επιφάνεια των μικροφυκών ως ο πιο πιθανός μηχανισμός τοξικότητας (Padervand et al., 2020). Μελέτες τοξικότητας σε μύδια (Mytilus edulis) που εκτέθηκαν σε μικροσφαίρες πολυστυρολίου PS (3-9,6 μm) έδειξαν ότι μετά την κατάποση, αυτά τα μικροπλαστικά συσσωρεύτηκαν στον γαστρεντερικό σωλήνα και μετεγκαταστάθηκαν στη συνέχεια στο κυκλοφορικό σύστημα εντός 3 ημερών, όπου παρέμειναν για 48 ημέρες (Karlsson et al., 2017; Llorca et al., 2020). Μια άλλη μελέτη έδειξε ότι, μετά την κατάποση μικροσφαιρών, τα μπλε μύδια παρουσίασαν ανοσοαπόκριση και σχηματισμό κοκκιωμάτων. Σημαντική μείωση παρατηρήθηκε επίσης, στα ποσοστά κατανάλωσης τροφής με την πάροδο του χρόνου, σε καβούρια που τράφηκαν με τροφή που περιείχε πλαστικές μικροΐνες πολυπροπυλενίου PP (μεταξύ 0 και 1mg / L), οπότε και προκλήθηκε μια μικρή αλλά σημαντική μείωση των διαθέσιμων ποσών ενέργειας για την ανάπτυξή τους (Llorca et al., 2020). Μάλιστα μικροπλαστικά εντοπίστηκαν σε διαφορετικά όργανα, που δεν σχετίζονται με το πεπτικό τους σύστημα και, που δεν εμπλέκονται στη διαδικασία της κατάποσης. Εκτός από το [31]

31 στομάχι παρατηρήθηκαν μικροπλαστικά στο ήπαρ, στο πάγκρεας καθώς επίσης στα βράγχια του καβουριού (Akdogan & Guven, 2019). Επομένως η ανάλυση ολόκληρου του σώματος ενός οργανισμού είναι αναγκαία σε τέτοιες περιπτώσεις, μέσω ειδικών κατεργασιών πέψης, π.χ. χρήση κάποιου οξέος σε συνδυασμό με μικροκύματα (Karlsson et al., 2017). Τα μικροπλαστικά μπορεί επίσης να αποτελέσουν πιθανή απειλή για την ανθρώπινη υγεία μέσω της κατανάλωσης μολυσμένων θαλασσινών (Ziajahromi et al., 2017). Τα μικροπλαστικά μπορεί να έχουν τοξικές επιδράσεις στο ανθρώπινο σώμα, ενώ ακόμη θα μπορούσαν να προκαλέσουν οξειδωτικό στρες και βλάβη στους ιστούς, καθώς και χρόνια φλεγμονή. Πρόσφατη μελέτη διερεύνησε τις πιθανές επιπτώσεις των μικροπλαστικών στην ανθρώπινη υγεία, μέσω της απορρόφησής τους στο γαστρεντερικό σωλήνα. Τα μεγαλύτερα μικροπλαστικά (>2 mm) είναι πιθανό να παραμείνουν στον εντερικό σωλήνα. Καθώς όμως το μέγεθος των μικροπλαστικών μειώνεται, μπορεί να εισέλθουν σε περιφερικούς ιστούς και στο κυκλοφορικό σύστημα. Ωστόσο, για ασθενείς με εντερικές παθήσεις, η ικανότητα μετακίνησης των μικροπλαστικών από τον εντερικό σωλήνα σε άλλους ιστούς και συστήματα αυξάνεται σημαντικά, λόγω της διαπερατότητας των ιστών που προκαλείται από φλεγμονώδεις λοιμώξεις (Shen et al., 2020). Όλα τα παραπάνω αν συνδυαστούν με την βιοσυσσώρευση που χαρακτηρίζει τις περισσότερες από τις χημικές ενώσεις των μικροπλαστικών, τους ανθεκτικούς οργανικούς ρύπους και τα πρόσθετα, καθώς και τη βιομεταβίβαση αυτών μέσω των τροφικών σχέσεων, προκύπτει το ενδεχόμενο να αποτελέσουν άμεσο κίνδυνο για την ανθρώπινη υγεία. Εξάλλου αυτοί οι τοξικοί παράγοντες έχουν συνδεθεί και σχετίζονται με πολλά προβλήματα υγείας, όπως αναπτυξιακή δυσλειτουργία, νευρολογική βλάβη, ενδοκρινικές διαταραχές, νευροσυμπεριφορικές αλλαγές, αρθρίτιδα, καρκίνο, ακόμη και διαβήτη (Webb et al., 2013). 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Οι μέθοδοι που σχετίζονται με την δειγματοληψία, την επεξεργασία των δειγμάτων (διαχωρισμό και καθαρισμό) και τη χημική ανάλυση και ταυτοποίηση της σύνθεσης των μικροπλαστικών σε διάφορα περιβαλλοντικά δείγματα, μελετήθηκαν βιβλιογραφικά, ταξινομήθηκαν και αναλύθηκαν. Όμως οι περισσότερες μελέτες εξειδικεύονται συνήθως σε μία ομάδα μεθόδων, που αφορούν μία φάση της ακολουθίας των βημάτων ανάλυσης των μικροπλαστικών, όπως για παράδειγμα η [32]

32 δειγματοληψία ή η ταυτοποίηση, δίνοντας έμφαση σε συγκεκριμένες πτυχές. Η αναφορά στην συνολική ακολουθία των βημάτων ανάλυσης και σε λεπτομέρειες που αυτά παρουσιάζουν, είναι συνήθως μικρής έκτασης. Επίσης η παρουσίαση των πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων των μεθόδων, γίνεται στο σώμα του κειμένου μιας μελέτης, χωρίς τη χρήση πινάκων. Μάλιστα όπου αυτοί χρησιμοποιούνται, σε μελέτες ανασκόπησης, παρουσιάζουν επιγραμματικά ορισμένες μόνο πληροφορίες σχετικά με τις μεθόδους και τεχνικές ανάλυσης των μικροπλαστικών. Η συμβολή λοιπόν της παρούσας εργασίας είναι η συγκριτική παρουσίαση συνολικά των μεθόδων και τεχνικών που αφορούν σε όλη την ακολουθία των βημάτων ανάλυσης των μικροπλαστικών. Έτσι συμπεριλαμβάνονται οι μέθοδοι από τη δειγματοληψία μέχρι και την ταυτοποίηση των μικροπλαστικών. Η συμπλήρωση όλου του φάσματος ολοκληρώνεται με τις μεθόδους αφαίρεσης των μικροπλαστικών, ώστε να υπάρχει μια σφαιρική μελέτη του ζητήματος των μικροπλαστικών. Η καταγραφή των πλεονεκτημάτων, των περιορισμών καθώς και διάφορων επιμέρους χαρακτηριστικών των μεθόδων αυτών, συνέβαλε στην αξιολόγησή τους και στην πινακοποίηση όλων αυτών των πληροφοριών για όλο το φάσμα των μεθόδων. Τέλος, όπως προαναφέρθηκε και στην παράγραφο της μεθοδολογίας που ακολουθήθηκε στην παρούσα εργασία, η καταγραφή όλων αυτών των πληροφοριών για τις μεθόδους ανάλυσης αξιοποιήθηκε περαιτέρω για τη σύνταξη διαγραμμάτων ροής, καθώς και καθολικών πρωτοκόλλων για τη μελέτη και ανάλυση των μικροπλαστικών σε δείγματα, από διάφορα περιβαλλοντικά πεδία Μέθοδοι δειγματοληψίας Οι μέθοδοι δειγματοληψίας για το θαλάσσιο περιβάλλον (επιφάνεια της θάλασσας, νερό στήλης, ιζήματα και βιοτόπους), ταξινομήθηκαν σύμφωνα με την πρόταση των Hidalgo-Ruz et al. (2012) σε: 1) επιλεκτική δειγματοληψία, όπου τα δείγματα (συνήθως ιζήματα) συλλέγονται με άμεση εξαγωγή, καθώς είναι αναγνωρίσιμα στο γυμνό μάτι (σωματίδια μεταξύ 1 και 5 mm Ø), 2) μαζική δειγματοληψία, όπου ο όγκος του δείγματος (νερό ή ίζημα) συλλέγεται εξ ολοκλήρου χωρίς μείωση του και, 3) δειγματοληψία μειωμένου όγκου, η οποία μειώνει τον όγκο του δείγματος (νερό ή ίζημα), διατηρώντας μόνο το τμήμα που παρουσιάζει ενδιαφέρον. Βέβαια η ταξινόμηση δεν αφορά μόνο το θαλάσσιο περιβάλλον αλλά επεκτείνεται ευρύτερα. [33]

33 Η επιλεκτική δειγματοληψία είναι η πιο συχνά εφαρμοζόμενη μεθοδολογία, ειδικά στην περίπτωση μελέτης ιζημάτων, και προτιμάται όταν το μέγεθος των μικροπλαστικών τα καθιστά εύκολα αναγνωρίσιμα σε αμμώδεις αποθέσεις στις παραλίες. Είναι μία απλή μεθοδολογία, που δεν απαιτεί εξειδικευμένο εξοπλισμό. Ωστόσο, είναι σχετικά χρονοβόρα και όταν τα μικροπλαστικά αναμιγνύονται με άλλα θραύσματα ή δεν έχουν χαρακτηριστικά σχήματα (δηλαδή, ακανόνιστα και τραχιά) υπάρχει μεγάλος κίνδυνος να παραβλεφθούν, οπότε τελικά και να υποεκτιμηθούν (Hidalgo-Ruz et al., 2012; Wang & Wang, 2018; Prata et al., 2019). Η μαζική δειγματοληψία είναι κατάλληλη όταν τα μικροπλαστικά δεν μπορούν να αναγνωριστούν οπτικά εύκολα, επειδή (i) καλύπτονται από μικροσωματίδια ιζημάτων, (ii) η αφθονία τους είναι μικρή, οπότε απαιτείται μετέπειτα διαλογή ή φιλτράρισμα μεγάλων όγκων δείγματος, ιζήματος ή νερού, είτε (iii) είναι πολύ μικρά σε μέγεθος για να ταυτοποιούνται με γυμνό μάτι. Θεωρητικά, όλα τα μικροπλαστικά εντός του δείγματος, ανεξάρτητα από το μέγεθός τους ή από το αν είναι ορατά, μπορούν να καταγραφούν χρησιμοποιώντας αυτήν τη μέθοδο (Hidalgo-Ruz et al., 2012; Wang & Wang, 2018; Prata et al., 2019). Ωστόσο, η μαζική δειγματοληψία επιτρέπει αναλογικά μόνο μία σχετικά μικρή ποσότητα δείγματος να συλλεχθεί, κάτι που μπορεί να επηρεάσει αρνητικά την αντιπροσωπευτικότητα του δείγματος (Wang & Wang, 2018). Η δειγματοληψία μειωμένου όγκου, εφαρμόζεται τόσο σε ιζήματα όσο και σε θαλασσινό νερό. Η δειγματοληψία αναφέρεται σε χύδην δείγματα των οποίων ο όγκος μειώνεται κατά τη διάρκεια της δειγματοληψίας, διατηρώντας μόνο αυτό το τμήμα του δείγματος που ενδιαφέρει για περαιτέρω μελέτη. Για ιζηματογενή περιβάλλοντα, τα δείγματα μπορούν να κοσκινιστούν απευθείας στην παραλία ή στο σκάφος που χρησιμοποιείται για τη δειγματοληψία (Hidalgo-Ruz et al., 2012; Prata et al., 2019), ενώ για το θαλασσινό νερό τα δείγματα μειωμένου όγκου λαμβάνονται συνήθως με φιλτράρισμα μεγάλων όγκων νερού με δίχτυα ή κόσκινα. Πλεονέκτημα είναι ότι καλύπτει μεγάλες ποσότητες δειγμάτων ή περιοχές, κατά τη δειγματοληψία. Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι με γρήγορη διήθηση η πλειονότητα του δείγματος απορρίπτεται, κάτι που μπορεί να οδηγήσει σε σημαντική απώλεια μικροπλαστικών, ιδιαίτερα εκείνων με μέγεθος μικρότερο από το μέγεθος πλέγματος των εργαλείων δειγματοληψίας που χρησιμοποιούνται (Wang & Wang, 2018). Γενικά για τα δείγματα που λαμβάνονται τόσο στη μαζική δειγματοληψία όσο και στη μειωμένου όγκου, απαιτείται περαιτέρω επεξεργασία στο εργαστήριο (Hidalgo-Ruz [34]

34 et al., 2012; Wang & Wang, 2018). Η επιλογή λοιπόν της μεθόδου δειγματοληψίας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τα πεδία στα οποία θα γίνει η δειγματοληψία, καθώς και από τον περιορισμό στο μέγεθος των μικροπλαστικών που στοχεύονται στην έρευνα. Έτσι, για τις τρεις στρατηγικές δειγματοληψίας, η επιλεκτική μέθοδος εφαρμόζεται συνήθως στη δειγματοληψία παραλιών, η μαζική μέθοδος χρησιμοποιείται κυρίως για τη συλλογή δειγμάτων ιζημάτων και περιστασιακά σε δείγματα νερού, ενώ η μέθοδος μειωμένου όγκου φαίνεται να είναι η πιο δημοφιλής προσέγγιση για δείγματα νερού (Wang & Wang, 2018) Δειγματοληψία σε ύδατα Δείγματα νερού μπορούν να συλλεχθούν από την επιφάνεια του νερού ή από τη στήλη του νερού σε συγκεκριμένα βάθη. Υπάρχουν διάφορες προσεγγίσεις για τη δειγματοληψία μικροπλαστικών στο νερό, στην πλειονότητά τους όμως βασίζονται στη μέθοδο μειωμένου όγκου (Wang & Wang, 2018). Η δειγματοληψία μικροπλαστικών στο νερό μπορεί να επιτευχθεί με χρήση διχτυών manta και neuston για την επιφάνεια του νερού, χρησιμοποιώντας δηλαδή μια τράτα κατά μήκος μιας διατομής, χρήση διχτυών bongo και δίχτυα πλαγκτόν για μέσης στάθμης νερά στη στήλη ύδατος, βενθικές τράτες για βυθό, ενώ χρησιμοποιούνται επίσης σκάφη για επιφανειακά και μεσαία ύδατα (Cole et al., 2011; Rocha-Santos & Duarte, 2015; Mai et al., 2018; Wang & Wang, 2018). Δίχτυα πλαγκτόν χρησιμοποιούνται και για δειγματοληψία στην επιφάνεια του νερού (Duis & Coors, 2016). Συνήθως, τα μάτια (ανοίγματα) του διχτυού που χρησιμοποιούνται περισσότερο είναι μm (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Η διήθηση του δείγματος νερού μπορεί να γίνει επίσης με κόσκινα, με διάφορα ανοίγματα 5,6 mm, 0,3 mm ή και μικρότερα, ώστε να απομονωθούν τα μικροπλαστικά επιθυμητού μεγέθους (Masura et al., 2015). Υπάρχουν μερικά εναλλακτικά εργαλεία που χρησιμοποιούνται περιστασιακά στη δειγματοληψία επιφανειακών υδάτων ή στηλών νερού για μικροπλαστικά, όπως παγίδες πλαγκτόν, μπουκάλια συλλογής νερού ή αντλίες εξαγωγής νερού. Το μέγεθος ματιών των εργαλείων δειγματοληψίας ποικίλλει από δεκάδες μικρά έως χιλιοστά, με το πιο κοινό μέγεθος ανοίγματος τα 333 μm (Wang & Wang, 2018). Στην περίπτωση που τα μικροπλαστικά βρίσκονται σε δείγμα νερού που περιέχει και άλλα μεγαλύτερα πλαστικά σωματίδια, χρησιμοποιείται χονδροειδής διήθηση για την αφαίρεση των μακροσωματιδίων και την περαιτέρω ανάλυσή τους (Oladejo, 2017). Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η χρήση ματιών με διαφορετικά ανοίγματα, μπορούν να παράγουν [35]

35 μεγάλες διακυμάνσεις στην ποσότητα των μικροπλαστικών που συλλέγονται. Έτσι εκτιμήθηκε ότι ένα πλέγμα 80μm θα μπορούσε να δώσει έως και 250 φορές υψηλότερη συγκέντρωση πλαστικών ινών από πλέγμα με άνοιγμα ματιών 330 μm (Wang & Wang, 2018). Μάλιστα σε μία άλλη έρευνα χρησιμοποιώντας πλέγματα 80 μm, οι συγκεντρώσεις των μικροπλαστικών βρέθηκαν φορές υψηλότερες σε σχέση με την περίπτωση των πλεγμάτων 450 μm (Cole et al., 2011). Πρέπει να σημειωθεί ότι οι περισσότερες από τις χρησιμοποιούμενες τεχνικές δειγματοληψίας ισχύουν για συλλογή μικροπλαστικών με συγκεκριμένα εύρη μεγέθους. Έτσι τα εργαλεία δειγματοληψίας με διαφορετικά μεγέθη ματιών καθιστούν δύσκολη τη σύγκριση των αποτελεσμάτων. Ως μονάδες μέτρησης για την αφθονία των μικροπλαστικών στο νερό χρησιμοποιούνται συνήθως ο αριθμός των μικροσωματιδίων ανά km 2 ή m 3 νερού (Wang & Wang, 2018) Δειγματοληψία με δίχτυα manta Η δειγματοληψία μικροπλαστικών στην επιφάνεια της θάλασσας με δίχτυ manta είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος. Ένας μεγάλος όγκος νερού μπορεί να φιλτραριστεί μέσω του διχτυού manta, οπότε η πιθανότητα παγίδευσης μικροπλαστικών είναι υψηλή και κατά συνέπεια τα αποτελέσματα μπορούν να θεωρηθούν αξιόπιστα. Οι συγκεντρώσεις υπολογίζονται με βάση τη ζώνη δειγματοληψίας, πολλαπλασιάζοντας την απόσταση της τράτας με το οριζόντιο πλάτος του ανοίγματος του διχτυού. Μια άλλη επιλογή που δίνουν τα δίχτυα manta είναι να χρησιμοποιηθεί ένας μετρητής ροής, στερεωμένος στο καθαρό άνοιγμα του διχτυού. Αυτό είναι δυνατό δεδομένου ότι το δίχτυ manta διαθέτει πλευρικά φτερά που είναι πολύ σταθερά στην επιφάνεια της θάλασσας και ως εκ τούτου οι αναπηδήσεις στα κύματα είναι ελάχιστες. Έτσι ο μετρητής ροής καταγράφει τον όγκο του φιλτραρισμένου νερού και διευκολύνεται μ αυτό τον τρόπο η κανονικοποίηση των αποτελεσμάτων ανά όγκο δείγματος νερού και εξασφαλίζεται η συγκρισιμότητα των αποτελεσμάτων μεταξύ διαφορετικών δειγμάτων. Τα δίχτυα manta που χρησιμοποιούνται πιο συχνά έχουν μέγεθος ματιών περίπου 300 μm και έχουν μήκος 3-4,5 μ. Αυτές οι διαστάσεις βελτιστοποιήθηκαν για να αποφευχθεί απόφραξη του διχτυού και για να επιτρέπεται η δειγματοληψία όσο το δυνατόν μεγαλύτερων όγκων νερού (Viršek et al., 2016). Συνήθως το βάθος δειγματοληψίας είναι 0-0,5 m (Mai et al., 2018). Ο χρόνος τράτας συνιστάται να είναι περίπου 30 λεπτά (Viršek et al., [36]

36 2016; Mai et al., 2018). Η ταχύτητα της τράτας συνιστάται να κυμαίνεται μεταξύ 2-3 κόμβους, αλλά εξαρτάται από το ύψος του κύματος, την ταχύτητα του ανέμου και τα θαλάσσια ρεύματα. Αν παρατηρηθεί απόφραξη του διχτυού η τράτα θα πρέπει να σταματήσει αμέσως, διαφορετικά τα μικροπλαστικά σωματίδια μπορεί να χαθούν και το δίχτυ να καταστραφεί (Viršek et al., 2016). Υπάρχει πιθανότητα επιμόλυνσης από τα σχοινιά ρυμούλκησης των σκαφών ή λόγω φθοράς των διχτυών (Prata et al., 2019) Δειγματοληψία με δίχτυα neuston Δίχτυα neuston χρησιμοποιούνται για δειγματοληψία στην επιφάνεια της θάλασσας. Το άνοιγμα των ματιών είναι συνήθως μm (Hidalgo-Ruz et al., 2012; Duis & Coors, 2016). Καλύπτουν μεγάλες ποσότητες δειγμάτων ή περιοχές κατά τη δειγματοληψία και επειδή συλλέγεται μεγάλος αριθμός μικροπλαστικών, τα αποτελέσματα θεωρούνται αξιόπιστα (Viršek et al., 2016). Ο χρόνος δειγματοληψίας είναι περίπου λεπτά (Silva et al., 2018). Το καθαρό άνοιγμα για τα ορθογώνια πλαίσια των διχτυών neuston, στην επιφάνεια της θάλασσας, κυμαίνονταν από 0,03 έως 2,0 m 2. Μια συνηθισμένη διάσταση είναι 0,52x0,36 m (Hidalgo-Ruz et al., 2012; Silva et al., 2018). Υπάρχει πιθανότητα επιμόλυνσης από τα σχοινιά ρυμούλκησης των σκαφών ή λόγω φθοράς των διχτυών (Prata et al., 2019). Τα δίχτυα neuston θεωρούνται κατάλληλος εξοπλισμός και για δειγματοληψία σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων (Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020) Δειγματοληψία με δίχτυα πλαγκτόν Τα δίχτυα πλαγκτόν χρησιμοποιούνται συνήθως για δειγματοληψία στη στήλη νερού, μπορούν όμως να χρησιμοποιηθούν και για επιφανειακά νερά (Duis & Coors, 2016; Wang & Wang, 2018). Το άνοιγμα των ματιών για τα δίχτυα πλαγκτόν είναι συνήθως μικρότερο των 300μm, φτάνοντας ακόμη και τα 100μm. Γι αυτό παρουσιάζουν χαμηλότερο όριο ανίχνευσης τα 100μm, λόγω των μικρότερων ανοιγμάτων ματιών. Απαιτείται προσοχή κατά το χειρισμό ώστε να μην φράξουν και σπάσουν (Prata et al., 2019). Ο χρόνος δειγματοληψίας είναι περίπου 30 λεπτά (για δίχτυ πλαγκτόν με άνοιγμα ματιών 153 μm) (Silva et al., 2018). Καλύπτουν μεγάλες ποσότητες δειγμάτων ή περιοχές κατά τη δειγματοληψία (Viršek et al., 2016). Οι όγκοι νερού της δειγματοληψίας είναι μικρότεροι από την τράτα manta. Υπάρχει πιθανότητα διασταυρούμενης επιμόλυνσης λόγω του πλαστικού διχτυού (Prata et al., [37]

37 2019). Θεωρούνται κατάλληλος εξοπλισμός και για δειγματοληψία σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων (Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020) Δειγματοληψία με δίχτυα bongo Τα κυκλικά δίχτυα bongo χρησιμοποιούνται για δειγματοληψία στη στήλη νερού (Hidalgo-Ruz et al., 2012; Wang & Wang, 2018). Επεξεργάζονται μεγάλες ποσότητες νερού και επειδή ο αριθμός των μικροπλαστικών που συλλέγονται είναι μεγάλος, τα αποτελέσματα θεωρούνται αξιόπιστα. Καλύπτουν μεγάλες ποσότητες δειγμάτων ή περιοχές κατά τη δειγματοληψία (Viršek et al., 2016). Η πλειοψηφία έχει συνήθως μέγεθος ματιών πλέγματος περίπου 300 μm, αν και αναφέρονται έρευνες με μικρότερο άνοιγμα ματιών, φτάνοντας μέχρι και 0,053mm.Το καθαρό άνοιγμα των κυκλικών πλαισίων κυμαίνεται από 0,79 έως 1,58 m 2.Το μήκος των διχτυών είναι συνήθως 3 μέτρα (Hidalgo-Ruz et al., 2012). Υπάρχει πιθανότητα επιμόλυνσης από τα σχοινιά ρυμούλκησης των σκαφών ή λόγω φθοράς των διχτυών (Prata et al., 2019) Συνδυασμός χύδην δειγματοληψίας με δειγματοληψία μειωμένου όγκου με δίχτυα manta και neuston. Για τις περιπτώσεις των διχτυών manta και neuston, όπου συνήθως χρησιμοποιείται άνοιγμα ματιών περίπου 300μm, υπάρχει δυνατότητα να συλλεχθούν και σωματίδια μικρότερα από 300 μm μέσω χύδην δειγματοληψίας νερού χρησιμοποιώντας συνήθως αντλίες. Έρευνα κατά την οποία χρησιμοποιήθηκε υποβρύχια αντλία για συλλογή δείγματος νερού από βάθος 4,5 m, με μέγεθος διαφράγματος φίλτρου 5mm, έδειξε ότι τα κλάσματα μεγέθους μεταξύ 100 και 500 μm είχαν την υψηλότερη συγκέντρωση μικροπλαστικών μεταξύ όλων των κλασμάτων. Ομοίως, μία άλλη έρευνα έδειξε ότι ανιχνεύθηκαν μικροπλαστικά στη θάλασσα μεγέθους έως και 10 μm, κατά την άντληση νερού από βάθος 3 m. Με τη χύδην δειγματοληψία νερού μπορεί λοιπόν να συμπληρωθεί το εύρος μεγεθών των μικροπλαστικών που λαμβάνονται κατά τη δειγματοληψία, κάνοντάς την πιο ολοκληρωμένη (Mai et al., 2018). Γενικά όλοι οι τύποι διχτυών, manta, neuston, bongo ή πλαγκτόν είναι εύχρηστοι, ως εξοπλισμοί και επεξεργάζονται μεγάλες ποσότητες νερού. Είναι όμως ακριβοί εξοπλισμοί και απαιτείται σκάφος για να χρησιμοποιηθούν (Prata et al., 2019). Επίσης είναι πιθανή η απώλεια μικροπλαστικών, λόγω ταχείας διήθησης, [38]

38 ιδιαίτερα εκείνων με μέγεθος μικρότερο από το μέγεθος πλέγματος των εργαλείων δειγματοληψίας (Wang & Wang, 2018) Δειγματοληψία μειωμένου όγκου υδάτων, με κόσκινα Μία τεχνική δειγματοληψίας για την συλλογή δειγμάτων μειωμένου όγκου στα νερά, είναι με τη χρήση κόσκινων (Hidalgo-Ruz et al., 2012). Συχνά χρησιμοποιούνται συστοιχίες κόσκινων με διάφορα ανοίγματα ματιών, κλασματοποιώντας επί τόπου το δείγμα που συλλέγεται. Σε μία έρευνα χρησιμοποιήθηκαν κόσκινα από ανοξείδωτο χάλυβα με ανοίγματα 0,355 mm και 0,125 mm (Silva et al., 2018). Η τεχνική καλύπτει μεγάλες ποσότητες δειγμάτων κατά τη δειγματοληψία (Viršek et al., 2016), αλλά είναι επίπονη και χρονοβόρα διαδικασία, με χειροκίνητη συνήθως μεταφορά νερού με κουβάδες. Γενικά όμως είναι εύκολη η συλλογή δειγμάτων και δεν απαιτεί εξειδικευμένο εξοπλισμό, ούτε τη χρησιμοποίηση σκάφους (Prata et al., 2019) Δειγματοληψία σε Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων Μία τεχνική δειγματοληψίας στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων είναι με τη χρήση αντλίας εξαγωγής για την άντληση νερού απευθείας από τη ροή λυμάτων, η οποία έχει ενσωματωμένη συστοιχία κόσκινων με μεγέθη οπών που κυμαίνονται από 20 έως 5000 μm (Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020). Σε κάποια από τις αντλίες τα αφαιρούμενα ατσάλινα κόσκινα είχαν μεγέθη 500, 190, 100 και 25 μm και διάμετρο 12 cm. Οι αντλίες ως συσκευές δειγματοληψίας μεγάλου όγκου με συστοιχίες κόσκινων, αναπτύχθηκαν για να συλλέξουν ένα ευρύ φάσμα μικροπλαστικών από τα λύματα, κλασματοποιώντας επί τόπου το δείγμα (Ziajahromi et al., 2017). Έτσι μειώνουν το χρόνο δειγματοληψίας όταν απαιτούνται διαφορετικά κλάσματα μεγέθους μικροπλαστικών. Οι συσκευές φιλτραρίσματος είναι εύκολες στη χρήση και μεταφορά και οικονομικές σχετικά με το κόστος κατασκευής τους (Talvitie et al., 2015). Οι ρυθμοί άντλησης σε μία έρευνα κυμαίνονταν από 2 έως 22 L / min, και ο χρόνος δειγματοληψίας από 2 έως 24 ώρες (Elkhatib & Oyanedel- Craver, 2020). Επιπλέον, η αντλία και τα φίλτρα αποτελούν κλειστό σύστημα και συνεπώς περιορίζεται η επιμόλυνση των δειγμάτων κατά τη διάρκεια της δειγματοληψίας. Μία τέτοια συσκευή δειγματοληψίας δέσμευσε μεταξύ 92% και 99% των μικροπλαστικών πολυστυρόλιου χρησιμοποιώντας πλέγματα με διάμετρο πόρων μm (Ziajahromi et al., 2017). [39]

39 Δύο άλλες τεχνικές που εφαρμόζονται για δειγματοληψία στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας δειγμάτων είναι τα τυχαία δείγματα και τα σύνθετα δείγματα. Τα τυχαία δείγματα είναι μεμονωμένα δείγματα που λαμβάνονται ταυτόχρονα. Οι όγκοι των δειγμάτων αρπαγής σε μία έρευνα κυμαίνονταν μεταξύ 1 και 38 L, και το υλικό των δοχείων μπορεί να είναι από χάλυβα (κουβάδες), πλαστικό ή γυαλί. Τα σύνθετα δείγματα είναι συλλογή ίσων, διακριτών όγκων δείγματα που λαμβάνονται σε τακτά χρονικά διαστήματα για μια χρονική περίοδο. Τα χρονικά διαστήματα μεταξύ των δειγμάτων που συλλέχθηκαν σε μία έρευνα, κυμαινόταν από 15 λεπτά έως 2 ώρες σε διάστημα συνολικά 24 ωρών. Οι όγκοι των σύνθετων δειγμάτων ήταν μεταξύ 3,6 και 5 L (Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020) Δειγματοληψία σε ιζήματα Μερικοί τύποι μικροπλαστικών, με υψηλότερη πυκνότητα από το θαλασσινό νερό, μπορεί εύκολα να καταβυθιστούν και να συσσωρευτούν στο ίζημα. Τα ελαφρύτερα σωματίδια θα μπορούσαν να φτάσουν επίσης στον πυθμένα ως «θαλάσσιο χιόνι» μετά από υποβάθμιση, πιθανή συσσωμάτωση ή ακόμη και βιοσύνδεση, οπότε αυξάνεται η πυκνότητα και καταβυθίζονται. Έτσι τα ιζήματα γίνονται αποδέκτες μικροπλαστικών (Karlsson et al., 2017). Γενικά κατά την δειγματοληψία ιζημάτων η αφθονία των μικροπλαστικών στα αποτελέσματα μπορεί να εκφραστεί ως ο αριθμός των μικροπλαστικών ανά μονάδα ξηρού (dw) ή υγρού βάρους (ww), σε g ή kg, ανά εμβαδόν, σε m 2, ή ανά όγκο, σε ml, L ή m 3 ιζήματος, περιπλέκοντας έτσι και τη σύγκριση μεταξύ των ερευνητικών προσπαθειών (Wang & Wang, 2018). Έχει προταθεί ότι το ξηρό βάρος (dw) πρέπει να χρησιμοποιείται κατά την παρουσίαση των αποτελεσμάτων για τη διευκόλυνση της σύγκρισης, καθώς η διακύμανση είναι χαμηλότερη από ότι στο υγρό βάρος (ww), ενώ παράλληλα διευκολύνεται η έκφραση και των αποτελεσμάτων που σχετίζονται με μελέτες τροφικής μεταφοράς μικροπλαστικών (Karlsson et al., 2017) Δειγματοληψία ιζημάτων σε παραλία. Επιλεκτική δειγματοληψία και δειγματοληψία με χτένα παραλίας Στην παραλία η δειγματοληψία για μικροπλαστικά μπορεί να γίνει σε ολόκληρη την παραλία, εντός διαφόρων χωριστών ζωνών, ή κατά μήκος μιας διατομής της. Η επιλεκτική μέθοδος εκτελείται συχνά σε δειγματοληψία στην παραλία, με λαβίδα, μεταλλικά φτυάρια ή απευθείας με το χέρι, για τη συλλογή μικροπλαστικών [40]

40 σωματιδίων με μέγεθος 1-5 mm, που είναι οπτικά αναγνωρίσιμα (Wang & Wang, 2018). Ανοξείδωτα εργαλεία σε συνδυασμό με γάντια λατέξ και βαμβακερά ρούχα, χρησιμοποιούνται συχνά για ελαχιστοποίηση της επιμόλυνσης των δειγμάτων (Mai et al., 2018). Τα λιγότερο εμφανή μικροπλαστικά, που δεν διαθέτουν χαρακτηριστικά σχήματα (π.χ. ακανόνιστα, τραχιά) μπορούν να παραβλεφθούν εύκολα, ιδιαίτερα όταν αναμιγνύονται με άλλα θραύσματα. Αν και απλή μέθοδος που δεν απαιτεί εξειδικευμένο εξοπλισμό, είναι χρονοβόρα (Hidalgo-Ruz et al., 2012; Prata et al., 2019). Η χτένα παραλιών θεωρείται η ευκολότερη από τις διαθέσιμες πρακτικές που χρησιμοποιούνται για δειγματοληψία σε παραλία. Είναι τεχνική χαμηλού κόστους, που συνήθως πραγματοποιείται από ερευνητές και περιβαλλοντικές ομάδες ευαισθητοποίησης. Εντοπίζονται και συλλέγονται τα μεγαλύτερου μεγέθους μικροπλαστικά, ενώ τα λιγότερο εμφανή μικροπλαστικά, παραβλέπονται εύκολα. Επαναλαμβάνοντας τη διαδικασία χτενίσματος (σάρωσης) της παραλίας σε τακτική βάση, μπορεί η συσσώρευση μικρο-πλαστικών να παρακολουθείται με την πάροδο του χρόνου (Cole et al., 2011). Η κατανομή των μικροπλαστικών στα ιζήματα είναι σε μεγάλο βαθμό ανομοιόμορφη και επηρεάζεται από τις ιδιότητές τους και τους περιβαλλοντικούς παράγοντες, όπως ανέμους και ρεύματα. Τα αποτελέσματα θα εξαρτηθούν σε μεγάλο βαθμό από την περιοχή δειγματοληψίας (π.χ. γραμμή παλίρροιας) και το βάθος, δεδομένου ότι ορισμένες περιοχές μπορεί να περιέχουν υψηλότερες συγκεντρώσεις σε μικρο-πλαστικά (Prata et al., 2019) Μειωμένου όγκου και μαζική δειγματοληψία σε ιζήματα παραλίας Η μειωμένου όγκου δειγματοληψία ιζημάτων παραλίας είναι μία απλή και εύκολη τεχνική, κατά την οποία τα δείγματα κοσκινίζονται επί τόπου στην παραλία, που δεν απαιτεί εξειδικευμένο εξοπλισμό (Hidalgo-Ruz et al., 2012; Prata et al., 2019). Καλύπτει σχετικά μεγάλες περιοχές κατά τη δειγματοληψία. Είναι σχετικά χρονοβόρα διαδικασία και τα λιγότερο εμφανή μικροπλαστικά ή αυτά με μικρότερο μέγεθος από το άνοιγμα ματιών των κόσκινων, μπορούν να παραβλεφθούν (Viršek et al., 2016; Wang & Wang, 2018). Η συλλογή μαζικών δειγμάτων από ιζήματα παραλίας είναι μία εύκολη στην εφαρμογή της τεχνική, λιγότερο χρονοβόρα σε σχέση με τις άλλες τεχνικές δειγματοληψίας σε παραλίες. Επιτρέπει μεν τη συλλογή μεγάλων όγκων δειγμάτων (Prata et al., 2019), αλλά αναλογικά με το μεγάλο όγκο που λαμβάνεται, επιτρέπει μόνο μία σχετικά μικρή ποσότητα δείγματος να συλλεχθεί (πραγματικό προς μελέτη [41]

41 δείγμα), κάτι που μπορεί να επηρεάσει αρνητικά την αντιπροσωπευτικότητα του δείγματος (Wang & Wang, 2018). Τα μαζικά δείγματα είναι κατάλληλα όταν τα μικροπλαστικά δεν μπορούν να αναγνωριστούν εύκολα οπτικά (Hidalgo-Ruz et al., 2012). Όμως τα μαζικά δείγματα τείνουν να περιέχουν μεγάλες ποσότητες ανεπιθύμητων υλικών, αυξάνοντας έτσι το φορτίο χειρισμού (Wang & Wang, 2018). Υπάρχουν πολλές παραλλαγές αυτής της τεχνικής δειγματοληψίας με βάση την τοποθεσία (ζώνη), το εμβαδόν της τοποθεσίας, καθώς και το βάθος δειγματοληψίας (Besley et al., 2017; Prata et al., 2019). Η τοποθεσία δειγματοληψίας μπορεί να είναι η υψηλή παλιρροιακή γραμμή, η χαμηλή παλιρροιακή γραμμή ή ολόκληρη η παλιρροιακή ζώνη (Mai et al., 2018). Γενικά έρευνες έχουν δείξει ότι τα μικροπλαστικά συσσωρεύονται περισσότερο στην παλιρροιακή ζώνη και ειδικότερα στην υψηλή παλιρροιακή γραμμή, γι αυτό θεωρείται η κατάλληλη ζώνη δειγματοληψίας (Mai et al., 2018; Prata et al., 2019). Βέβαια αυτό μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα την υπερεκτίμηση των μικροπλαστικών (Prata et al., 2019). Το βάθος δειγματοληψίας κυμαίνεται από 1 έως και 5 cm, ενώ κάποιες μελέτες κάνουν λόγο για 15 και 20 cm από την επιφάνεια (Mai et al., 2018). Συνήθως λαμβάνεται το κορυφαίο στρώμα ιζήματος (3-6 cm), με επικρατέστερο βάθος αυτό των 5 cm (Fries et al., 2013; Besley et al., 2017; Silva et al., 2018). Ποικιλία υπάρχει και στον τρόπο που λαμβάνονται τα δείγματα. Έτσι χρησιμοποιούνται ανοξείδωτα κουτάλια, σπάτουλες, φτυάρια και μυστριά (Hidalgo-Ruz et al., 2012; Fries et al., 2013; Rocha- Santos & Duarte, 2015; Silva et al., 2018). Εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί μία σέσουλα από ανοξείδωτο ατσάλι (με βάθος 10cm) ώστε να γεμίσει ένα γυάλινο δοχείο Kilner, χωρητικότητας 1 L (Silva et al., 2018). Ποικιλία παρουσιάζουν και τα πλαίσια (τετράγωνα) δειγματοληψίας. Συνήθως είναι κατασκευασμένα από ξύλο. Οι διαστάσεις τους είναι 5 5 cm, cm, cm, cm, cm και τετράγωνο 1 1 m. Επίσης χρησιμοποιούνται δακτύλιοι, όπως για παράδειγμα δακτύλιος διαμέτρου 25 cm (Besley et al., 2017; Silva et al., 2018). Για την εκτέλεση της δειγματοληψίας είτε δοκιμάζονται και εφαρμόζονται πολλά τέτοια τετράγωνα, ομοιόμορφα διασκορπισμένα στην ακτογραμμή, ή επιλέγονται μερικά αντιπροσωπευτικά τετραγωνικά (Mai et al., 2018). Συνιστώνται μάλιστα 11 δείγματα ανά 100 μέτρα παραλίας ώστε η εκτίμηση της συγκέντρωσης των μικροπλαστικών να ανέλθει σε επίπεδο αξιοπιστίας της μέτρησης, στο 90% (Prata et al., 2019). [42]

42 Μαζική δειγματοληψία σε ιζήματα βυθού Η συλλογή μαζικών δειγμάτων από ιζήματα βυθού είναι μία εύκολη στην εφαρμογή της τεχνική, η οποία καλύπτει σχετικά μεγάλες ποσότητες δειγμάτων κατά τη δειγματοληψία (Prata et al., 2019), αναλογικά όμως με τον όγκο που λαμβάνεται, επιτρέπει τη συλλογή μόνο μιας σχετικά μικρής ποσότητα δείγματος, το οποίο μπορεί να επηρεάσει την αντιπροσωπευτικότητα του δείγματος. Μάλιστα δεδομένου ότι η κατανομή των μικροπλαστικών στα ιζήματα του βυθού είναι πολύ ετερογενής, συνιστάται η διεξαγωγή πολλών επαναλήψεων για να εντοπιστεί ένα αντιπροσωπευτικό δείγμα, ειδικά όταν χρησιμοποιούνται σημειακοί (point-to-point) δειγματολήπτες, όπως δειγματολήπτης αρπαγής (grab sampler) ή δειγματολήπτης box corer (Wang & Wang, 2018). Γενικά ο εξοπλισμός αυτού του τύπου δειγματοληψίας είναι ακριβός, ενώ απαιτείται και η χρήση σκάφους. Η συγκεκριμένη δειγματοληψία μπορεί να διαταράξει την επιφάνεια των ιζημάτων του βυθού, άρα και τα βενθικά οικοσυστήματα (Prata et al., 2019). Τα μαζικά δείγματα που λαμβάνονται μπορεί να περιέχουν μεγάλες ποσότητες ανεπιθύμητων υλικών, αυξάνοντας έτσι το φορτίο χειρισμού (Wang & Wang, 2018). Ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται είναι δειγματολήπτης αρπαγής (grab sampler), δειγματολήπτης box corer, δειγματολήπτης πυρήνα βαρύτητας (gravity core), καθώς και πιάτα δειγματοληψίας (Hidalgo-Ruz et al., 2012; Duis & Coors, 2016; Wang & Wang, 2018; Prata et al., 2019). Εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο βυθοκόρος Ekman (με ποσότητα δείγματος 3 kg) (Silva et al., 2018) Βιολογική δειγματοληψία Η βιολογική δειγματοληψία περιλαμβάνει την εξέταση μικροπλαστικών σε θαλάσσιους οργανισμούς μέσω της ανατομής τους και εξέταση του στομάχου, του εντέρου ή και όλου του οργανισμού στο σύνολό του (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Σε ορισμένα θαλασσοπούλια το περιεχόμενο του στομάχου τους μπορεί να αναλυθεί, υποκινώντας παλινδρόμηση, οπότε μπορεί στη συνέχεια να μελετηθεί για την παρουσία μικροπλαστικών (Cole et al., 2011). Για τα βιολογικά δείγματα απαιτείται μετέπειτα ειδική κατεργασία, ώστε να γίνει η απομάκρυνση του βιολογικού υλικού, για την απομόνωση και περαιτέρω μελέτη των μικροπλαστικών που υπήρχαν σ αυτά (Hidalgo-Ruz et al., 2012; Wang & Wang, 2018). Για παράδειγμα, το ζωοπλαγκτόν μπορεί να συλλεχθεί με ένα δίχτυ bongo, τα είδη ψαριών μπορούν να ληφθούν με το πελαγικό δίχτυ, τράτα, ηλεκτροφορέα, ή από τους τοπικούς ψαράδες (Wang & Wang, [43]

43 2018). Τα ψάρια μπορούν επίσης να ψαρευτούν με απλάδια (gillnets, με άνοιγμα ματιών 50 mm) ή κλουβιά ψαρέματος, με την υποθαλάσσια παρουσία των δειγματοληπτών να μπορεί να φτάσει ακόμη και τις 4 εβδομάδες (Silva et al., 2018). Καρκινοειδή όπως οι γαρίδες μπορούν να συλληφθούν με τράτες πυθμένα ή παγίδες, και δίθυρα όπως μύδια και στρείδια, μπορούν να συλλεχθούν με το χέρι, με τράτα μυδιών ή αγοράζονται απευθείας από ένα κατάστημα (Wang & Wang, 2018). Συχνότερα παρακολουθούνται ψάρια, θαλάσσιες χελώνες, θαλασσοπούλια, δίθυρα, θαλάσσια σκουλήκια και πλαγκτόν (Mai et al., 2018). Συγκεκριμένα τα θαλασσοπούλια Fulmars έχουν γίνει πλέον ένας από τους δείκτες οικολογικής αξιολόγησης που χρησιμοποιεί η OSPAR για την παρακολούθηση της αφθονίας των πλαστικών θραυσμάτων και μικροπλαστικών στη θάλασσα (Cole et al., 2011). Σήμερα τα αποτελέσματα σχετικά με την αφθονία των μικροπλαστικών στους υδρόβιους οργανισμούς εκφράζονται ως ο αριθμός των μικροπλαστικών ανά μονάδα βάρους οργανισμού, αριθμός των μικροπλαστικών ανά άτομο, ή ως το ποσοστό των ατόμων στα οποία εντοπίστηκαν μικροπλαστικά (Wang & Wang, 2018). Στον Πίνακα 3 που ακολουθεί, παρουσιάζονται συγκεντρωτικά οι μέθοδοι δειγματοληψίας σε ύδατα, ιζήματα και οργανισμούς (βιολογικούς ιστούς). Παρατίθενται τα πλεονεκτήματα, οι περιορισμοί και τα μειονεκτήματα που αυτές παρουσιάζουν. Μάλιστα στις παρατηρήσεις του συγκεκριμένου πίνακα, παρουσιάζονται επιπλέον πληροφορίες, που θεωρούνται αναπόσπαστο τμήμα του πίνακα αυτού, συμπληρώνοντας έτσι την εικόνα συνολικά κάθε μεθόδου. [44]

44 Πίνακας 3: Μέθοδοι δειγματοληψίας υδάτων, ιζημάτων και βιολογικών ιστών (υποπίνακας 1/6) Πεδίο δειγματοληψίας: Ύδατα Eξοπλισμός: Δίχτυα manta ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα -Εύχρηστος εξοπλισμός. -Καλύπτει μεγάλες ποσότητες δειγμάτων ή περιοχές κατά τη δειγματοληψία. -Συλλέγεται μεγάλος αριθμός μικροπλαστικών για περαιτέρω δοκιμές οπότε τα αποτελέσματα θεωρούνται αξιόπιστα. -Η χρήση ενός μετρητή ροής είναι δυνατή λόγω των πλευρικών φτερών που διαθέτει το δίχτυ manta. Ένας μετρητής ροής καταγράφει τον όγκο του φιλτραρισμένου νερού και έτσι επιτρέπει την έκφραση των αποτελεσμάτων ανά όγκο νερού (δυνατότητα για σύγκριση μεταξύ δειγμάτων και τοποθεσιών με κανονικοποίηση). Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Ακριβός εξοπλισμός. -Απαιτείται σκάφος. -Πιθανή επιμόλυνση από τα σχοινιά ρυμούλκησης των σκαφών ή λόγω φθοράς των διχτυών. -Το κατώτερο όριο ανίχνευσης είναι συνήθως 333 μm (η πλειονότητα των μελετών έδειξε άνοιγμα ματιών από 0,30 έως 0,39 mm). -Πιθανή απώλεια μικροπλαστικών, λόγω ταχείας διήθησης, ιδιαίτερα εκείνων με μέγεθος μικρότερο από το μέγεθος πλέγματος των εργαλείων δειγματοληψίας. Παρατηρήσεις -Δειγματοληψία μειωμένου όγκου. -Τα δίχτυα manta που χρησιμοποιούνται πιο συχνά έχουν μέγεθος ματιών πλέγματος περίπου 300 μm και μήκος 3-4,5 μ. -Το ορθογώνιο άνοιγμα της τράτας έχει συνήθως ύψος 16 cm και πλάτος 61 cm. -Η ταχύτητα τράτας συνιστάται να κυμαίνεται μεταξύ 2-3 κόμβους, αλλά εξαρτάται από το ύψος κύματος, την ταχύτητα του ανέμου και τα θαλάσσια ρεύματα. -Ο χρόνος τράτας συνιστάται να είναι περίπου 30 λεπτά. -Οι τράτες manta χρησιμοποιούνται συνήθως για δειγματοληψία σε βάθος 0 0,5 m. -Για να συμπεριληφθούν μικροπλαστικά με μικρότερο μέγεθος από το καθαρό μέγεθος των ματιών, προτείνεται η άντληση χύδην νερού ώστε να συμπληρώσει την τράτα. Eξοπλισμός: Δίχτυα neuston Πλεονεκτήματα -Εύχρηστος εξοπλισμός. -Καλύπτει μεγάλες ποσότητες δειγμάτων ή περιοχές κατά τη δειγματοληψία. -Συλλέγεται μεγάλος αριθμός μικροπλαστικών για περαιτέρω δοκιμές οπότε τα αποτελέσματα θεωρούνται αξιόπιστα. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Ακριβός εξοπλισμός. -Απαιτείται σκάφος. -Πιθανή επιμόλυνση από τα σχοινιά ρυμούλκησης των σκαφών ή λόγω φθοράς των διχτυών. -Το κατώτερο όριο ανίχνευσης είναι συνήθως 333 μm (η πλειονότητα των μελετών έδειξε άνοιγμα ματιών από 0,30 έως 0,39 mm). -Πιθανή απώλεια μικροπλαστικών, λόγω ταχείας διήθησης, ιδιαίτερα εκείνων με μέγεθος μικρότερο από το μέγεθος πλέγματος των εργαλείων δειγματοληψίας. Παρατηρήσεις -Δειγματοληψία μειωμένου όγκου. -Το μέγεθος των ματιών για τα δίχτυα είναι συνήθως μm. -Χρησιμοποιούνται συνήθως για δειγματοληψία σε βάθος 0 0,5 m. -Το καθαρό άνοιγμα για τα ορθογώνια ανοίγματα των διχτυών neuston (επιφάνεια της θάλασσας κυμαίνονταν από 0,03 έως 2,0 m 2 (Μια συνηθισμένη διάσταση είναι 0,52x 0,36 m). -Τα περισσότερα δίχτυα να έχουν μήκος 3,0 έως 4,5 m. -Ο χρόνος δειγματοληψίας είναι περίπου λεπτά. -Για να συμπεριληφθούν μικροπλαστικά με μικρότερο μέγεθος από το καθαρό μέγεθος των ματιών, προτείνεται η άντληση χύδην νερού ώστε να συμπληρώσει τη δειγματοληψία με δίχτυα neuston. -Κατάλληλος εξοπλισμός και για δειγματοληψία σε Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων. Hidalgo-Ruz et al., 2012 Mai et al., 2018 Prata et al., 2019 Silva et al., 2018 Viršek et al., 2016 Wang & Wang, 2018 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Duis & Coors, 2016 Elkhatib & Oyanedel- Craver, 2020 Hidalgo-Ruz et al., 2012 Mai et al., 2018 Prata et al., 2019 Silva et al., 2018 Viršek et al., 2016 Wang & Wang, 2018 [45]

45 Πίνακας 3: Μέθοδοι δειγματοληψίας υδάτων, ιζημάτων και βιολογικών ιστών (υποπίνακας 2/6) Πεδίο δειγματοληψίας: Ύδατα Eξοπλισμός: Δίχτυ bongo ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα -Εύχρηστος εξοπλισμός. -Καλύπτει μεγάλες ποσότητες δειγμάτων ή περιοχές κατά τη δειγματοληψία. -Συλλέγεται μεγάλος αριθμός μικροπλαστικών για περαιτέρω δοκιμές οπότε τα αποτελέσματα θεωρούνται αξιόπιστα. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Ακριβός εξοπλισμός. -Απαιτείται σκάφος. -Πιθανή επιμόλυνση από τα σχοινιά ρυμούλκησης των σκαφών ή λόγω φθοράς των διχτυών. -Το κατώτερο όριο ανίχνευσης είναι συνήθως 333 μm (η πλειονότητα των μελετών έδειξε άνοιγμα ματιών από 0,30 έως 0,39 mm). -Πιθανή απώλεια μικροπλαστικών, λόγω ταχείας διήθησης, ιδιαίτερα εκείνων με μέγεθος μικρότερο από το μέγεθος πλέγματος των εργαλείων δειγματοληψίας. Παρατηρήσεις -Δειγματοληψία μειωμένου όγκου. -Τα κυκλικά δίχτυα bongo χρησιμοποιούνται για δειγματοληψία στη στήλη νερού. -Έχουν συνήθως μέγεθος ματιών πλέγματος περίπου 300 μm. -Το καθαρό άνοιγμα των κυκλικών πλαισίων κυμαίνεται από 0,79 έως 1,58 m 2. -Το μήκος των διχτυών για δείγματα στήλης νερού είναι συνήθως 3 μέτρα. Eξοπλισμός: Δίχτυα πλαγκτόν Πλεονεκτήματα -Εύχρηστος εξοπλισμός. -Γρήγορη χρήση. -Δείγματα μεσαίων όγκων νερού. -Χαμηλότερο όριο ανίχνευσης 100 μm (λόγω των μικρότερων ανοιγμάτων ματιών). Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Ακριβός εξοπλισμός. -Απαιτείται σκάφος. -Η στατική δειγματοληψία απαιτεί ροή νερού. -Μπορεί να φράξει ή να σπάσει. -Δειγματοληψία χαμηλότερων όγκων νερού από τη τράτα Manta. -Πιθανή διασταυρούμενη επιμόλυνση λόγω του πλαστικού διχτυού. -Πιθανή απώλεια μικροπλαστικών, λόγω ταχείας διήθησης, ιδιαίτερα εκείνων με μέγεθος μικρότερο από το μέγεθος πλέγματος των εργαλείων δειγματοληψίας. Παρατηρήσεις -Δειγματοληψία μειωμένου όγκου. -Τα δίχτυα πλαγκτόν χρησιμοποιούνται συνήθως για δειγματοληψία στη στήλη νερού, μπορούν όμως να χρησιμοποιηθούν και για επιφανειακά ύδατα. -Χρόνος δειγματοληψίας 30 λεπτά (για δίχτυ πλαγκτόν με άνοιγμα ματιών 153 μm). -Κατάλληλος εξοπλισμός και για δειγματοληψία σε Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων. Hidalgo-Ruz et al., 2012 Prata et al., 2019 Viršek et al., 2016 Wang & Wang, 2018 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Duis & Coors, 2016 Elkhatib & Oyanedel- Craver, 2020 Hidalgo-Ruz et al., 2012 Mai et al., 2018 Prata et al., 2019 Silva et al., 2018 Viršek et al., 2016 Wang & Wang, 2018 [46]

46 Πίνακας 3: Μέθοδοι δειγματοληψίας υδάτων, ιζημάτων και βιολογικών ιστών (υποπίνακας 3/6) Πεδίο δειγματοληψίας: Ύδατα Eξοπλισμός: Αντλία Εξαγωγής ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα -Ευκολία χειρισμού (χρήση και μεταφορά) και φτηνή κατασκευή. -Καλύπτει μεγάλες ποσότητες δειγμάτων κατά τη δειγματοληψία. -Η αντλία και τα φίλτρα αποτελούν κλειστό σύστημα και συνεπώς η επιμόλυνση των δειγμάτων είναι πολύ μικρή κατά τη διάρκεια της δειγματοληψίας. -Μειώνει το χρόνο δειγματοληψίας. -Επιτρέπει την επιλογή διάφορων μεγεθών ματιών, για τα χρησιμοποιούμενα κόσκινα -Επί τόπου κλασματοποίηση των μικροπλαστικών. -Συλλέγει ένα ευρύ φάσμα μικροπλαστικών. - Για την περίπτωση δειγματοληψίας σε ΕΕΛ τα δείγματα με αντλία μπορούν να παρέχουν καλύτερη εικόνα για τα μικροπλαστικά σε σχέση με τα δείγματα αρπαγής. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Απαιτεί εξειδικευμένο εξοπλισμό. -Απαιτεί κατανάλωση ενέργειας. -Τα μαζικά δείγματα τείνουν να περιέχουν μεγάλες ποσότητες ανεπιθύμητων υλικών, αυξάνοντας μόνιμα το φορτίο χειρισμού. -Πιθανή επιμόλυνση από τα πλαστικά υλικά κατασκευής τμημάτων της συσκευής. -Κάποιες διατάξεις δειγματοληψίας μπορεί να παρουσιάζουν δυσκολία μεταφοράς μεταξύ των τοποθεσιών δειγματοληψίας. -Για την περίπτωση δειγματοληψίας σε ΕΕΛ, η ροή δειγματοληψίας πρέπει να προσαρμόζεται στα χαρακτηριστικά της ΕΕΛ. Παρατηρήσεις -Κατάλληλος εξοπλισμός και για δειγματοληψία σε Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων -Άντληση νερού από τη ροή λυμάτων απευθείας σε μια στοίβα κόσκινων με διάφορα μεγέθη ματιών που κυμαίνονται από 20 έως 5000 μm. -Σε κάποια από τις αντλίες τα αφαιρούμενα ατσάλινα κόσκινα είχαν μεγέθη 500, 190, 100 και 25 μm & διάμετρο 12 cm. -Σε ορισμένες περιπτώσεις ΕΕΛ οι ρυθμοί άντλησης κυμαίνονταν από 2 έως 22 L / min, ενώ ο χρόνος δειγματοληψίας από 2 έως 24 ώρες. Eξοπλισμός: Κόσκινα Πλεονεκτήματα -Δεν απαιτεί εξειδικευμένο εξοπλισμό, ούτε σκάφος. -Εύκολη συλλογή δειγμάτων. -Καλύπτει μεγάλες ποσότητες δειγμάτων κατά τη δειγματοληψία. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Επίπονη και χρονοβόρα διαδικασία. -Χειροκίνητη συνήθως μεταφορά νερού με κουβάδες. Παρατηρήσεις -Δειγματοληψία μειωμένου όγκου. -Πολλές φορές χρησιμοποιούνται συστοιχίες κόσκινων με διάφορα ανοίγματα ματιών. -Σε μία έρευνα χρησιμοποιήθηκαν κόσκινα από ανοξείδωτο χάλυβα με ανοίγματα 0,355 mm και 0,125 mm. Μέθοδος: Τυχαία Δείγματα Πλεονεκτήματα -Εύκολη στην εκτέλεση δειγματοληψία. -Δείγμα ενός χρόνου, με λιγότερη έκθεση σε περιβαλλοντική επιμόλυνση. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Τα δείγματα ενδέχεται να μην είναι αντιπροσωπευτικά. Παρατηρήσεις -Μαζική δειγματοληψία. Είναι κατάλληλη όταν τα μικροπλαστικά δεν μπορούν να αναγνωριστούν εύκολα οπτικά. -Είναι μεμονωμένα δείγματα που λαμβάνονται ταυτόχρονα. -Τα δοχεία δειγματοληψίας περιλαμβάνουν χαλύβδινους κουβάδες, πλαστικά δοχεία, γυάλινα δοχεία. -Κατάλληλος εξοπλισμός για δειγματοληψία σε Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων. Elkhatib & Oyanedel- Craver, 2020 Hidalgo-Ruz et al., 2012 Prata et al., 2019 Talvitie et al., 2015 Viršek et al., 2016 Wang & Wang, 2018 Ziajahromi et al., 2017 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Hidalgo-Ruz et al., 2012 Prata et al., 2019 Silva et al., 2018 Viršek et al., 2016 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Elkhatib & Oyanedel- Craver, 2020 [47]

47 Πίνακας 3: Μέθοδοι δειγματοληψίας υδάτων, ιζημάτων και βιολογικών ιστών (υποπίνακας 4/6) Πεδίο δειγματοληψίας: Ύδατα Μέθοδος: Σύνθετα δείγματα ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα -Τα δείγματα λόγω του σύνθετου τρόπου δειγματοληψίας θεωρούνται αντιπροσωπευτικά. -Τα δείγματα μπορούν να αντιπροσωπεύουν τη μέση απόδοση μιας Εγκατάστασης Επεξεργασίας Λυμάτων κατά τη διάρκεια της περιόδου συλλογής. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Χρονοβόρα διαδικασία. -Δείγματα συλλογής μικρών όγκων. -Απαιτείται διαχείριση πολλών επιμέρους δειγμάτων. Παρατηρήσεις -Γίνεται συλλογή διακριτών δειγμάτων, ίσων όγκων, που λαμβάνονται σε τακτά χρονικά διαστήματα για μια χρονική περίοδο. -Τα χρονικά διαστήματα μεταξύ των συλλογών δειγμάτων κυμαινόταν από 15 λεπτά έως 2 ώρες σε διάστημα συνολικά 24 ωρών. -Οι όγκοι των σύνθετων δειγμάτων ήταν μεταξύ 3,6 και 5 L, σύμφωνα με κάποιες έρευνες. -Κατάλληλη μέθοδος δειγματοληψίας σε Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων. Πεδίο δειγματοληψίας: Ιζήματα Μέθοδος: Επιλεκτική δειγματοληψία ιζημάτων παραλίας Πλεονεκτήματα -Απλή μέθοδος. -Δεν απαιτεί εξειδικευμένο εξοπλισμό. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Τα λιγότερο εμφανή μικροπλαστικά, που δεν διαθέτουν χαρακτηριστικά σχήματα (π.χ. ακανόνιστα, τραχιά) παραβλέπονται εύκολα, ιδιαίτερα όταν αναμιγνύονται με άλλα θραύσματα. -Χρονοβόρα διαδικασία. Παρατηρήσεις -Κατάλληλη για εύρος μεγεθών των μικροπλαστικών, 1 5 mm διάμετρο. -Η συλλογή μικροπλαστικών στις παραλίες περιλαμβάνει άμεση δειγματοληψία με λαβίδα. Μέθοδος: Μειωμένου όγκου δειγματοληψία ιζημάτων παραλίας Πλεονεκτήματα -Απλή μέθοδος. Τα δείγματα κοσκινίζονται επί τόπου στην παραλία. -Δεν απαιτεί εξειδικευμένο εξοπλισμό -Καλύπτει μεγάλες ποσότητες δειγμάτων ή περιοχές κατά τη δειγματοληψία. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Χρονοβόρα διαδικασία. -Τα λιγότερο εμφανή μικροπλαστικά, που δεν διαθέτουν χαρακτηριστικά σχήματα (π.χ. ακανόνιστα, τραχιά) παραβλέπονται εύκολα. Μέθοδος: Χτένα παραλιών Elkhatib & Oyanedel- Craver, 2020 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Hidalgo-Ruz et al., 2012 Prata et al., 2019 Wang & Wang, 2018 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Hidalgo-Ruz et al., 2012 Prata et al., 2019 Viršek et al., 2016 Wang & Wang, 2018 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Cole et al., Θεωρείται η ευκολότερη από τις διαθέσιμες πρακτικές. -Έχει σχετικά χαμηλό κόστος. -Επαναλαμβάνοντας τη διαδικασία χτενίσματος (σάρωσης) της παραλίας σε τακτική βάση, μπορεί η συσσώρευση μικροπλαστικών να παρακολουθείται με την πάροδο του χρόνου. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Συνήθως εντοπίζονται και συλλέγονται τα μεγαλύτερου μεγέθους μικροπλαστικά. -Τα λιγότερο εμφανή μικροπλαστικά, που δεν διαθέτουν χαρακτηριστικά σχήματα (π.χ. ακανόνιστα, τραχιά) παραβλέπονται εύκολα. [48]

48 Πίνακας 3: Μέθοδοι δειγματοληψίας υδάτων, ιζημάτων και βιολογικών ιστών (υποπίνακας 5/6) Πεδίο δειγματοληψίας: Ιζήματα Μέθοδος: Μαζικά δείγματα ιζημάτων παραλίας ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα -Εύκολη στην εφαρμογή μέθοδος δειγματοληψίας. - Επιτρέπει τη συλλογή μεγάλων όγκων δειγμάτων. -Λιγότερο χρονοβόρα δειγματοληψία. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Υπάρχουν πολλές παραλλαγές με βάση την τοποθεσία (ζώνη), το εμβαδόν της τοποθεσίας, καθώς και το βάθος δειγματοληψίας. -Τα μαζικά δείγματα τείνουν να περιέχουν μεγάλες ποσότητες ανεπιθύμητων υλικών, αυξάνοντας έτσι το φορτίο χειρισμού. -Επιτρέπει αναλογικά μόνο μία σχετικά μικρή ποσότητα δείγματος να συλλεχθεί, κάτι που μπορεί να επηρεάσει αρνητικά την αντιπροσωπευτικότητα του δείγματος. Παρατηρήσεις -Τα μαζικά δείγματα είναι κατάλληλα όταν τα μικροπλαστικά δεν μπορούν να αναγνωριστούν εύκολα οπτικά. -Η τοποθεσία δειγματοληψίας μπορεί να είναι η υψηλή παλιρροιακή γραμμή, η χαμηλή παλιρροιακή γραμμή ή ολόκληρη η παλιρροιακή ζώνη. -Το βάθος κυμαίνεται από 1 έως και 5 cm, ενώ κάποιες μελέτες κάνουν λόγο για 15 και 20 cm από την επιφάνεια. Συνήθως λαμβάνεται το κορυφαίο στρώμα ιζήματος (3-6 cm). Επικρατέστερα τα 5 cm. -Υπάρχει μεγάλη ποικιλία στον τρόπο που λαμβάνονται τα δείγματα. Έτσι χρησιμοποιούνται ανοξείδωτα κουτάλια, σπάτουλες, φτυάρια και μυστριά. -Ποικιλία παρουσιάζουν και τα πλαίσια (τετράγωνα) δειγματοληψίας. Συνήθως είναι κατασκευασμένα από ξύλο. Οι διαστάσεις τους είναι 5 5 cm, cm, cm, cm, cm και τετράγωνο 1 1 m. Επίσης χρησιμοποιήθηκε δακτύλιος διαμέτρου 25 cm. -Για την εκτέλεση της δειγματοληψίας είτε δοκιμάζονται και εφαρμόζονται πολλά τέτοια τετράγωνα, ομοιόμορφα διασκορπισμένα στην ακτογραμμή, ή επιλέγονται μερικά αντιπροσωπευτικά τετραγωνικά. -Συνιστώνται 11 δείγματα ανά 100 μέτρα παραλίας ώστε η εκτίμηση της συγκέντρωσης των μικροπλαστικών να ανέρθει σε επίπεδο αξιοπιστίας μέτρησης στο 90%. -Εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί μία σέσουλα από ανοξείδωτο ατσάλι (βάθος 10 cm) ώστε να γεμίσει ένα γυάλινο δοχείο Kilner, χωρητικότητας 1 L. Μέθοδος: Συλλογή δειγμάτων από ιζήματα βυθού Πλεονεκτήματα -Εύχρηστη μέθοδος δειγματοληψίας. -Μπορεί να επιτρέψει επαναλήψεις κατά τη δειγματοληψία. -Καλύπτει σχετικά μεγάλες ποσότητες δειγμάτων κατά τη δειγματοληψία. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Ακριβός εξοπλισμός. -Απαιτείται σκάφος -Υπάρχουν παραλλαγές σχετικά με την τοποθεσία και το βάθος δειγματοληψίας. -Τα μαζικά δείγματα τείνουν να περιέχουν μεγάλες ποσότητες ανεπιθύμητων υλικών, αυξάνοντας έτσι το φορτίο χειρισμού. -Η δειγματοληψία μπορεί να διαταράξει την επιφάνεια των ιζημάτων του βυθού. -Επιτρέπει αναλογικά μόνο μία σχετικά μικρή ποσότητα δείγματος να συλλεχθεί, κάτι που μπορεί να επηρεάσει αρνητικά την αντιπροσωπευτικότητα του δείγματος. Παρατηρήσεις -Μαζική δειγματοληψία. -Ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται είναι δειγματολήπτης αρπαγής (Grab sampler), δειγματολήπτης box corer, δειγματολήπτης πυρήνα βαρύτητας (gravity core), καθώς και πιάτα δειγματοληψίας. -Εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο βυθοκόρος Ekman (με ποσότητα δείγματος 3 kg). Besley et al., 2017 Fries et al., 2013 Hidalgo-Ruz et al., 2012 Mai et al., 2018 Prata et al., 2019 Rocha-Santos & Duarte, 2015 Silva et al., 2018 Wang & Wang, 2018 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Duis & Coors, 2016 Hidalgo-Ruz et al., 2012 Prata et al., 2019 Silva et al., 2018 Wang & Wang, 2018 [49]

49 Πίνακας 3: Μέθοδοι δειγματοληψίας υδάτων, ιζημάτων και βιολογικών ιστών (υποπίνακας 6/6) Πεδίο δειγματοληψίας: Βιολογικοί ιστοί Eξοπλισμός: Τσιμπιδάκι ή λαβίδα ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Cole et al., Απλή μέθοδος. -Δεν απαιτεί εξειδικευμένο εξοπλισμό. Silva et al., 2018 Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Απαιτείται μετέπειτα, με ειδική κατεργασία, η απομάκρυνση του οργανικού υλικού για την απομόνωση και περαιτέρω μελέτη των μικροπλαστικών που υπήρχαν στα βιολογικά δείγματα. Παρατηρήσεις -Με την ανατομή θαλάσσιων οργανισμών (π.χ. μύδια,ψάρια) ή υποκινώντας παλινδρόμηση σε ορισμένα θαλασσοπούλια, το περιεχόμενο του στομάχου τους μπορεί να αναλυθεί για την παρουσία πλαστικών, που μπορεί στη συνέχεια να προσδιοριστεί και να ποσοτικοποιηθεί. -Τα ψάρια μπορούν να ψαρευτούν με απλάδια (gillnets, με άνοιγμα ματιών 50 mm) ή κλουβιά ψαρέματος (η παρουσία των δειγματοληπτών υποθαλάσσια μπορεί να φτάσει τις 4 εβδομάδες). Wang & Wang, Μέθοδοι διαχωρισμού Οπτικός διαχωρισμός Η πιο απλή και εύκολη διαδικασία που εφαρμόζεται σε δείγματα μικροπλαστικών που ήδη συλλέχθηκαν με χονδροειδή τρόπο, για παράδειγμα με επιλεκτική δειγματοληψία σε ιζήματα παραλίας ή συλλογή μέσω τράτας από επιφανειακά ύδατα, είναι ο οπτικός διαχωρισμός μέσω χειροκίνητης ταξινόμησης. Είναι μία μέθοδος με χαμηλό κόστος εξοπλισμού και εργαλείων, μπορεί να εφαρμοστεί σε όλους τους τύπους δειγμάτων, έχει επαληθευτεί σχεδόν για το σύνολο των πολυμερών, ενώ επίσης δεν υπάρχουν χημικοί κίνδυνοι, λόγω μη απαίτησης χρήσης χημικών αντιδραστηρίων. Επιπλέον δίνει τη δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό, για περαιτέρω ανάλυση των μικροπλαστικών. Παρόλα αυτά, είναι μία χρονοβόρα διαδικασία που μπορεί να χρειαστούν ακόμη και εβδομάδες για να ολοκληρωθεί. Συχνά εμφανίζονται ανακολουθίες στα αποτελέσματα λόγω ανθρώπινου σφάλματος, ενώ και τα ποσοστά ανάκτησης μπορεί να διαφέρουν. Πιθανότατα να παρουσιαστεί αύξηση του κόστους της επεξεργασίας του δείγματος λόγω ανάγκης για πολύωρη απασχόληση του προσωπικού που ασχολείται με την οπτική ανάλυση (Miller et al., 2017). [50]

50 Διαχωρισμός με κόσκινα Τα μικροπλαστικά μπορούν να διαχωριστούν από διάφορα περιβαλλοντικά δείγματα με κοσκίνισμα, μια εύκολη και χαμηλού κόστους διαδικασία, η οποία όμως είναι χρονοβόρα. Δεν χρησιμοποιεί χημική επεξεργασία, δίνει τη δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό, για περαιτέρω ανάλυση των μικροπλαστικών, αλλά συχνά εμφανίζονται ανακολουθίες στα αποτελέσματα λόγω ανθρώπινου σφάλματος (Miller et al., 2017). Τα κόσκινα είναι συνήθως κατασκευασμένα από μέταλλο, όπως ανοξείδωτο ατσάλι ή χαλκό (Hidalgo-Ruz et al., 2012; Rocha-Santos & Duarte, 2015). Χρησιμοποιούνται συνήθως για την ανάκτηση μικροπλαστικών από χύδην ή μειωμένου όγκου δείγματα νερού (Duis & Coors, 2016), ενώ σε δείγματα ιζημάτων χρησιμοποιούνται είτε ένα κόσκινο, η τρία κόσκινα συνήθως, ή «καταρράκτες» περισσότερων κόσκινων (Hidalgo-Ruz et al., 2012). Ο διαχωρισμός γίνεται χρησιμοποιώντας κόσκινα μεταβλητών μεγεθών ματιών (Hidalgo-Ruz et al., 2012; Wang & Wang, 2018), που επιτρέπουν τη διάκριση των μικροπλαστικών σε κατηγορίες με βάση το μέγεθος. Το μέγεθος των ματιών των κόσκινων που επιλέγεται, εξαρτάται κυρίως από το επιθυμητό εύρος των μικροπλαστικών που παρουσιάζει ενδιαφέρον, με την πλειονότητα να κυμαίνεται από 0,035 έως 4,75 mm (Wang & Wang, 2018). Για την περίπτωση συστοιχίας κόσκινων, ενδεικτικά αναφέρεται ότι τα μειωμένου μεγέθους πόρων κόσκινα, μιας σειράς κόσκινων χαλκού ήταν 250 μm, 125μm και 62,5 μm (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Άλλη έρευνα έδειξε ότι κατάλληλα μεγέθη για την κλασματοποίηση μικροπλαστικών σε ιζήματα ήταν <30 μm, μm, μm, και μm (Mai et al., 2018) Διαχωρισμός με διήθηση, φυγοκέντρηση και επίπλευση Η διήθηση είναι μία ακόμη μέθοδος διαχωρισμού μικροπλαστικών από χύδην δείγματα νερού (Duis & Coors, 2016), ή δείγματα από εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων (Bui et al., 2020). Υπάρχει μια μεγάλη ποικιλία μεθόδων διήθησης, αυτές όμως που βρίσκουν εφαρμογή στις διαδικασίες διαχωρισμού των μικροπλαστικών είναι η απλή διήθηση και η διήθηση με φίλτρα δίσκου (disk filter, DF) (Duis & Coors, 2016; Bui et al., 2020). [51]

51 Απλή διήθηση Η απλή διήθηση είναι μία εύκολη διαδικασία που παρέχει εξοικονόμηση χρόνου, ενώ και το κόστος για εξοπλισμό είναι χαμηλό (Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020). Δίνει τη δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό, για περαιτέρω ανάλυση των μικροπλαστικών (Miller et al., 2017). Συνδυάζεται σε ορισμένες περιπτώσεις ταυτόχρονα με τις μεθόδους δειγματοληψίας (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Χρησιμοποιείται συνήθως για την ανάκτηση μικροπλαστικών από χύδην δείγματα νερού (Duis & Coors, 2016) και δείγματα από εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων (Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020). Τα φίλτρα είναι κατασκευασμένα από ίνες γυαλιού, ως τα πιο συνηθισμένα, από νιτροκυτταρίνη, με το μέγεθος των πόρων να κυμαίνεται γενικά από 0,45 έως 20 μm (Wang & Wang, 2018). Παρουσιάζονται όμως δυσκολίες στο διαχωρισμό μικροπλαστικών σωματιδίων από άλλα, κυρίως ανόργανα σωματίδια (Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020). Συχνά εμφανίζονται επιπλοκές επειδή τα υγρά είναι γεμάτα από διάφορα είδη μικροσκοπικών σωματιδίων, όπως θραύσματα και ξένα υλικά, τα οποία μπορούν γρήγορα να φράξουν τους πόρους των φίλτρων και έτσι να μειώσουν την αποτελεσματικότητά τους (Wang & Wang, 2018) Διήθηση με φίλτρα δίσκου (disk filter, DF) Η διήθηση με φίλτρα δίσκου (disk filter, DF) είναι μία εύκολη και απλή στη χρήση μέθοδος. Χρησιμοποιείται για το διαχωρισμό μικροπλαστικών από υγρά δείγματα, αλλά ανήκει και στις μεθόδους αφαίρεσής τους. Τα φίλτρα δίσκου διαθέτουν μεμβράνες ινών, με πόρους μm. Μία μελέτη έδειξε ότι η αφαίρεση μικροπλαστικών σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων, στην Daegu της Ν. Κορέας, με μέγεθος πόρων 10 μm, ανήλθε περίπου στο 79% (Bui et al., 2020). Μία άλλη έδειξε ακόμη πιο υψηλή απόδοση αφαίρεσης, 98,5%, για φίλτρα δίσκου με πόρους 20 μm. Η απόδοση γενικά στις μεμβράνες με πόρους 10μm είναι αισθητά χαμηλότερη (40%). Σ αυτά, τα προβλήματα στην απόδοση αφαίρεσης οφείλονται σε ρύπανση της μεμβράνης, λόγω μεγάλου αριθμού μικροπλαστικών που προσκολλώνται στην επιφάνεια της (Padervand et al., 2020) Διαχωρισμός με φυγοκέντρηση Η φυγοκέντρηση αποτελεί μία ακόμη μέθοδο διαχωρισμού μικροπλαστικών από υγρά δείγματα. Είναι εύκολη και απλή στη χρήση μέθοδος, μη χρονοβόρα, η [52]

52 οποία ακολουθείται συνήθως από απλή διήθηση. Οι συνθήκες φυγοκέντρησης κυμαίνονταν σε μία μελέτη, από 4000 έως 4500 στροφές ανά λεπτό, διάρκειας 2-20 λεπτά. Πιθανά προβλήματα στην αναγνώριση δημιουργούνται λόγω της παραμόρφωσης των μικροπλαστικών, με αποτέλεσμα μία παραπλανητική εικόνα σε σχέση με το σχήμα και το μέγεθός τους (Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020) Διαχωρισμός με μεθόδους επίπλευσης, με αέρα Οι μέθοδοι επίπλευσης που χρησιμοποιούνται για το διαχωρισμό μικροπλαστικών διακρίνονται στην επίπλευση διαλυμένου αέρα (Dissolved air flotation, DAF) και σε μία τεχνική βασισμένη στην αρχή της έκλουσης. Η επίπλευση διαλυμένου αέρα βασίζεται στη δημιουργία μικροσκοπικών φυσαλίδων, διαλύοντας τον αέρα στο νερό, με υψηλή πίεση και είχε σχεδιαστεί αρχικά για την απομάκρυνση αδιάλυτων ουσιών στο νερό, όπως λάδια και γράσα, ακόμη και αιωρούμενα στερεά. Οι φυσαλίδες που δημιουργούνται προσκολλώνται στην επιφάνεια των αιωρούμενων στερεών και μικροσωματιδίων, με αποτέλεσμα την άνοδό τους και την απομάκρυνσή τους από την υπερχείλιση (Mai et al., 2018; Bui et al., 2020). Αν και απαιτείται περαιτέρω διαχωρισμός των μικροπλαστικών από άλλα πιθανώς συμπαρασυρόμενα στερεά, η απόδοση διαχωρισμού είναι πολύ υψηλή φτάνοντας το 91 99% (Mai et al., 2018). Εναλλακτικά προτάθηκε μια άλλη τεχνική επίπλευσης βασισμένη στην αρχή της έκλουσης. Η διαδικασία βασίζεται στο διαχωρισμό των ελαφρύτερων σωματιδίων από τα βαρύτερα, χρησιμοποιώντας ανοδικό ρεύμα αερίου ή υγρού, για το διαχωρισμό μικροπλαστικών από ιζήματα. Μπορεί να χρειαστεί περαιτέρω διαχωρισμός από άλλα συμπαρασυρόμενα ελαφριά σωματίδια που δεν ανήκουν στα μικροπλαστικά. Εντούτοις η τεχνική είχε απόδοση εξαγωγής 93 98% (Rocha-Santos & Duarte, 2015) Διαχωρισμός πυκνότητας Ο διαχωρισμός πυκνότητας είναι μία μέθοδος που χρησιμοποιείται συνήθως για την απομόνωση μικροπλαστικών από περιβαλλοντικά δείγματα, ιδιαίτερα δείγματα ιζημάτων (Hidalgo-Ruz et al., 2012; Wang & Wang, 2018). Η ειδική πυκνότητα των πλαστικών σωματιδίων μπορεί να ποικίλλει σημαντικά, ανάλογα με τον τύπο του πολυμερούς και τη διαδικασία κατασκευής, που σχετίζεται με την προσθήκη άλλων υλικών, όπως διάφορα πρόσθετα. Οι τιμές πυκνότητας για τα πλαστικά κυμαίνονται [53]

53 κυρίως από 0,8 έως 1,4 g cm 3, ειδικά για πολυπροπυλένιο από 0,85 έως 0,94 g cm 3, πολυαιθυλένιο από 0,92 έως 0,97 g cm 3 και για πολυστυρόλιο από 0,05 έως 1,00 g cm 3.Αυτές οι τιμές αναφέρονται σε παρθένες ρητίνες, χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η επίδραση στην πυκνότητα διάφορων πρόσθετων που μπορεί να συμμετέχουν κατά την κατασκευή του προϊόντος. Τυπικές πυκνότητες για άμμο ή άλλα ιζήματα είναι συνήθως 2,65 g cm 3. Αυτή η διαφορά αξιοποιείται ώστε να διαχωριστούν τα ελαφρύτερα μικροπλαστικά σωματίδια από τους βαρύτερους κόκκους ιζήματος. Έτσι αναμειγνύεται ένα δείγμα ιζήματος με ένα κορεσμένο διάλυμα με ανακίνηση ή ανάδευση, για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα και αφήνεται να ηρεμήσει (Hidalgo- Ruz et al., 2012; Rocha-Santos & Duarte, 2015; Wang & Wang, 2018). Οι χρόνοι ανάδευσης διέφεραν πολύ μεταξύ των μελετών και κυμαίνονταν από 30 δευτερόλεπτα έως 2 ώρες (Hidalgo-Ruz et al., 2012). Το ίζημα αναμένεται να κατακαθίσει γρήγορα στον πυθμένα, ενώ τα μικροσωματίδια χαμηλής πυκνότητας παραμένουν στο εναιώρημα ή επιπλέουν στο επιφάνεια του διαλύματος. Στη συνέχεια τα μικροπλαστικά σωματίδια εξάγονται για περαιτέρω επεξεργασία, από το υπερκείμενο υγρό (Hidalgo-Ruz et al., 2012; Rocha-Santos & Duarte, 2015; Wang & Wang, 2018). Ακολουθεί συνήθως διήθηση, είτε υποβοηθούμενη από κενό είτε υπό φυσιολογική πίεση (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Τα μεγέθη πόρων των φίλτρων συνήθως είναι 1 έως 1,6 μm και 2 μm (Hidalgo-Ruz et al., 2012) Διαχωρισμός πυκνότητας με διάλυμα NaCl Το διάλυμα NaCl είναι ένα φθηνό αντιδραστήριο, εύκολα προσβάσιμο, με απλή διαδικασία εφαρμογής (Miller et al., 2017). Για την παρασκευή και προετοιμασία του κορεσμένου διαλύματος NaCl, διαλύθηκαν 358,9 g NaCl σε 1 L απιονισμένου νερού, το διάλυμα που προέκυψε αναδεύτηκε για 48 ώρες, στις 600 στροφές ανά λεπτό, στους 60 C, αφέθηκε να κρυώσει και διηθήθηκε (Besley et al., 2017). Είναι φιλικό προς το περιβάλλον (Miller et al., 2017; Mai et al., 2018). Χρησιμοποιείται σε χύδην δείγματα ιζημάτων (Rocha-Santos & Duarte, 2015; Duis & Coors, 2016) και είναι επαληθευμένη μέθοδος για τα πολυμερή PS, PA, PP, PVA και PE. Δίνει τη δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό, για περαιτέρω ανάλυση των μικροπλαστικών (Miller et al., 2017). Το κορεσμένο διάλυμα NaCl είναι λιγότερο αποτελεσματικό για μικροπλαστικά με υψηλότερες πυκνότητες, γεγονός που οδηγεί σε υποεκτίμησή τους (Wang & Wang, 2018; Mai et al., 2018). [54]

54 Πρέπει λοιπόν να πραγματοποιηθούν πολλαπλοί-διαδοχικοί διαχωρισμοί πυκνότητας για την επίτευξη υψηλών ποσοστών ανάκτησης (Miller et al., 2017). Στην περίπτωση των πολλαπλών-διαδοχικών διαχωρισμών πυκνότητας με ένα διάλυμα NaCl που συνεχώς ανακυκλώνεται, μία έρευνα έδειξε ότι μπορεί να επιτευχθεί ανάκτηση κατά 61%, 83% και 93% για την πρώτη, δεύτερη και τρίτη εξαγωγή, αντίστοιχα. Έτσι πετυχαίνεται τόσο η υψηλότερη απόδοση διαχωρισμού μικροπλαστικών, όσο και η ελαχιστοποίηση της περιβαλλοντικής ρύπανσης (Wang & Wang, 2018). Τα ποσοστά ανάκτησης μπορούν να φτάσουν το 85%-95%, αλλά με τους διαδοχικούς διαχωρισμούς πυκνότητας η διαδικασία μπορεί να γίνει χρονοβόρα (Miller et al., 2017). Η Τεχνική Υποομάδα της Οδηγίας Πλαίσιο για τη Θαλάσσια Στρατηγική (The Marine Strategy Framework Directive, MSFD) συνέστησε τη χρήση NaCl για το διαχωρισμό των μικροπλαστικών με επίπλευση πυκνότητας, καθώς είναι ένα φθηνό και φιλικό προς το περιβάλλον άλας. Ωστόσο, η χρήση κορεσμένου διαλύματος NaCl (πυκνότητας 1,2 g cm -3 ) ή νερού βρύσης μπορεί να οδηγήσει σε υποεκτίμηση της περιεκτικότητας μικροπλαστικών στα ιζήματα επειδή η πυκνότητα του διαλύματος είναι πολύ χαμηλή για να επιτρέψει την επίπλευση όλων των πολυμερών, κυρίως εκείνων που περιέχουν πρόσθετα. Αντί αυτού, κορεσμένο διάλυμα NaI (1,6 g cm -3 ) είναι κατάλληλο για να διαχωριστούν τα πολυμερή που περιέχουν πρόσθετα (Rocha- Santos & Duarte, 2015) Διαχωρισμός πυκνότητας με διάλυμα NaI Λόγω της μεγαλύτερης πυκνότητας από το NaCl, έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία σε πολλές έρευνες και αύξησε σημαντικά την απόδοση εξαγωγής των μικροπλαστικών με υψηλές πυκνότητες (Wang & Wang, 2018). Το διάλυμα NaI είναι ένα αντιδραστήριο, εύκολα προσβάσιμο, με απλή διαδικασία εφαρμογής και χαμηλούς χημικούς κινδύνους (Miller et al., 2017). Γενικά τα άλατα υψηλής πυκνότητας είναι ακριβά και σχετικά επιβαρυντικά για το περιβάλλον (Wang & Wang, 2018). Είναι μία επαληθευμένη μέθοδος για τα πολυμερή PS, PA και PVC (Miller et al., 2017), η οποία χρησιμοποιείται σε χύδην δείγματα ιζημάτων (Rocha- Santos & Duarte, 2015; Duis & Coors, 2016), ενώ δίνει και τη δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό. Τα ποσοστά ανάκτησης ανέρχονται στο 83% και μπορούν να βελτιωθούν περαιτέρω με διαδοχικούς διαχωρισμούς πυκνότητας, που καθιστούν τη διαδικασία αρκετά χρονοβόρα (Miller et al., 2017). Για την επίτευξη ακόμη μεγαλύτερων αποδόσεων χρησιμοποιήθηκε ο [55]

55 συνδυασμός δύο σταδίων. Προεπεξεργασία με διάλυμα NaCl και στη συνέχεια με διάλυμα NaI. Τα ποσοστά ανάκτησης έφτασαν το 99% για συγκεκριμένους τύπους μικροπλαστικών (Mai et al., 2018) Διαχωρισμός πυκνότητας με διάλυμα ZnBr2 Έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία σε πολλές μελέτες και αύξησε σημαντικά την απόδοση εξαγωγής των μικροπλαστικών με υψηλές πυκνότητες (Wang & Wang, 2018). Ως αντιδραστήριο είναι εύκολα προσβάσιμο και σχετικά φτηνό και επαληθεύτηκε για τα πολυμερή PP, LDPE, HDPE, PE, PS, PVC, PET και PA. Τα ποσοστά ανάκτησης της μεθόδου είναι πολύ υψηλά, περίπου 99%, ενώ δίνει τη δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό (Miller et al., 2017). Γενικά όμως τα άλατα υψηλής πυκνότητας είναι σχετικά επιβαρυντικά για το περιβάλλον (Wang & Wang, 2018). Εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα άλλο κορεσμένο διάλυμα άλατος του ψευδαργύρου, το διάλυμα ZnCl2, με ποσοστά ανάκτησης %. Τέλος, με ανάλογο τρόπο χρησιμοποιείται κορεσμένο διάλυμα CaCl2, το οποίο όμως παρουσιάζει χαμηλότερα ποσοστά ανάκτησης, όμως >50%, για μεγέθη 100 μm έως 1 mm (Mai et al., 2018) Διαχωρισμός πυκνότητας με διάλυμα Μεταβολφραμικού Λιθίου (Lithium metatungstate) Λόγω της μεγαλύτερης πυκνότητας από το NaCl, έχει χρησιμοποιηθεί για την εξαγωγή των μικροπλαστικών με υψηλές πυκνότητες (Miller et al., 2017; Wang & Wang, 2018). Ως αντιδραστήριο είναι σχετικά ακριβό. Η μεθοδολογία είναι εύκολη και γρήγορη, ενώ παρουσιάζει χαμηλούς χημικούς κινδύνους. Δεν διευκρινίζονται όμως τα ποσοστά ανάκτησης, η επίδραση που υπάρχει στους διάφορους τύπους πολυμερών, καθώς και αν υπάρχει η δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό (Miller et al., 2017). Ανάλογη χρήση έχει και το διάλυμα Πολυβολφραμικού Νατρίου (Sodium polytungstate) (Wang & Wang, 2018), για το οποίο επίσης δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά ανάκτησης (Mai et al., 2018) Διαχωρισμός πυκνότητας με διάλυμα Δωδέκυλ-θειικό Νάτριο (Sodium dodecyl sulfate) Είναι σχετικά ακριβό αντιδραστήριο. Η διαδικασία είναι σύντομης παραμονής και επεξεργασίας του δείγματος. Το επιφανειοδραστικό αφαιρεί οργανικά υλικά από [56]

56 τα μικροπλαστικά και αποτρέπει την προσκόλλησή τους στο δοχείο συλλογής. Υπάρχει η δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό. Παρουσιάζει χαμηλούς χημικούς κινδύνους εντούτοις δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά ανάκτησης, η επίδραση που υπάρχει στους διάφορους τύπους πολυμερών, καθώς και η δυνατότητα εφαρμογής σε όλους τους τύπους δειγμάτων (Miller et al., 2017) Διαχωρισμός με Canola oil Η μεθοδολογία είναι εύκολη και γρήγορη μεθοδολογία, καθώς απαιτείται μόνο ένας διαχωρισμός πυκνότητας. Το αντιδραστήριο είναι πολύ φθηνό, χωρίς χημικούς κινδύνους και τα ποσοστά ανάκτησης είναι υψηλά (96,1%), ειδικά για PVC που έχει υψηλή πυκνότητα. Η μέθοδος έχει επαληθευτεί για τα πολυμερή PS, PVC, ABS, PES και PA. Δεν έχει επιβεβαιωθεί η εφαρμογή της σε δείγματα μη ιζημάτων, ενώ πρέπει να εφαρμοστεί πρόσθετο βήμα καθαρισμού για να επιτραπεί η περαιτέρω FTIR και Raman φασματοσκοπική ανάλυση (Miller et al., 2017). Επιπλέον παρατηρήθηκε ότι μία σταγόνα λάδι, ακόμη και ελαιόλαδο, που προστέθηκε σε κορεσμένα διαλύματα αλάτων, για την εξαγωγή μικροπλαστικών στο υπερκείμενο διάλυμα, βελτίωσε τα ποσοστά ανάκτησης από 64% σε 82% (Prata et al., 2019). Στον Πίνακα 4 που ακολουθεί, παρουσιάζονται συγκεντρωτικά οι μέθοδοι διαχωρισμού μικροπλαστικών από περιβαλλοντικά δείγματα. Παρατίθενται τα πλεονεκτήματα, οι περιορισμοί και τα μειονεκτήματα που αυτές παρουσιάζουν, καθώς επίσης και επιμέρους χαρακτηριστικά, πληροφορίες ή/και παραλλαγές των μεθόδων αυτών. [57]

57 Πίνακας 4: Μέθοδοι διαχωρισμού μικροπλαστικών από περιβαλλοντικά δείγματα (υποπίνακας 1/4) Οπτικός διαχωρισμός Χειρισμός: Χειροκίνητη ταξινόμηση ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα -Εύκολη μεθοδολογία. -Απαιτείται χαμηλό κόστος για εξοπλισμό & εργαλεία. -Χωρίς χημικούς κινδύνους. -Μπορεί να εφαρμοστεί σε όλους τους τύπους δειγμάτων. -Επαληθευμένη μέθοδος όλων των τύπων πολυμερών. -Δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR & Raman μετά το διαχωρισμό. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Χρονοβόρα διαδικασία, μπορεί να χρειαστούν ακόμη και εβδομάδες για την επεξεργασία. -Συχνά εμφανίζονται ανακολουθίες στα αποτελέσματα λόγω ανθρώπινου σφάλματος. -Λόγω των διακυμάνσεων, τα ποσοστά ανάκτησης μπορεί να διαφέρουν. -Πιθανό υψηλό κόστος για την απασχόληση του οπτικού αναλυτή. Παρατηρήσεις -Συνδυάζεται σε ορισμένες περιπτώσεις, ταυτόχρονα με τις μεθόδους δειγματοληψίας. Χειρισμός: Κοσκίνισμα Πλεονεκτήματα -Εύκολη μεθοδολογία. -Απαιτείται χαμηλό κόστος για εξοπλισμό & εργαλεία. -Χωρίς χημικούς κινδύνους. -Δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR & Raman μετά το διαχωρισμό. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Χρονοβόρα διαδικασία. -Συχνά εμφανίζονται ανακολουθίες στα αποτελέσματα λόγω ανθρώπινου σφάλματος. Παρατηρήσεις -Συνδυάζεται σε ορισμένες περιπτώσεις ταυτόχρονα με τις μεθόδους δειγματοληψίας. -Χρησιμοποιείται συνήθως γιατην ανάκτηση μικροπλαστικών από χύδην δείγματα νερού. -Το μέγεθος των ματιών των κόσκινων εξαρτάται κυρίως από το επιθυμητό εύρος των μικροπλαστικών που παρουσιάζει ενδιαφέρον, με την πλειονότητα να κυμαίνεται από 0,035 έως 4,75 mm. -Συνήθως χρησιμοποιούνται κόσκινα μεταβλητών μεγεθών ματιών, που επιτρέπουν τη διάκριση των μικροπλαστικών σε κατηγορίες με βάση το μέγεθος. Ενδεικτικά αναφέρεται σειρά κόσκινων χαλκού με ελαττούμενο μέγεθος πόρων: 250 μm, 125μm και 62,5 μm. -Οι μελέτες ιζημάτων χρησιμοποιούν είτε ένα κόσκινο είτε συνήθως συστοιχία τριών κόσκινων. -Κατάλληλα μεγέθη για την κλασματοποίηση μικροπλαστικών σε ιζήματα είναι <30 μm, μm, μm, και μm. Διήθηση Υποκατηγορία: Απλή διήθηση Πλεονεκτήματα -Εύκολη μεθοδολογία πουβοηθάει στην εξοικονόμηση χρόνου. -Απαιτείται χαμηλό κόστος για εξοπλισμό & εργαλεία. -Χωρίς χημικούς κινδύνους. -Δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR & Raman μετά το διαχωρισμό. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Δυσκολίες στο διαχωρισμό μικροπλαστικών σωματιδίων από άλλα, κυρίως ανόργανα σωματίδια. -Ξένα υλικά μπορούν να φράξουν τους πόρους των φίλτρων και έτσι να μειώσουν την αποτελεσματικότητα της διήθησης. Παρατηρήσεις -Συνδυάζεται σε ορισμένες περιπτώσεις ταυτόχρονα με τις μεθόδους δειγματοληψίας. -Χρησιμοποιείται συνήθως για την ανάκτηση μικροπλαστικών από χύδην δείγματα νερού, καθώς επίσης και σε δείγματα που λαμβάνονται από εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων -Τα φίλτρα είναι κατασκευασμένα από ίνες γυαλιού, ως τα πιο συνηθισμένα ή από νιτροκυτταρίνη, με το μέγεθος των πόρων να κυμαίνεται γενικά από 0,45 έως 20 μm. Miller et al., 2017 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Duis & Coors, 2016 Hidalgo-Ruz et al., 2012 Mai et al., 2018 Miller et al., 2017 Rocha-Santos & Duarte, 2015 Wang & Wang, 2018 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Duis & Coors, 2016 Elkhatib & Oyanedel- Craver, 2020 Miller et al., 2017 Rocha-Santos & Duarte, 2015 Wang & Wang, 2018 [58]

58 Πίνακας 4: Μέθοδοι διαχωρισμού μικροπλαστικών από περιβαλλοντικά δείγματα (υποπίνακας 2/4) Διήθηση Υποκατηγορία: Φίλτρα δίσκου (disk filter, DF) ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Bui et al., Εύκολη και απλή στη χρήση μέθοδος. -Υψηλή απόδοση αφαίρεσης, 98,5%, για φίλτρα δίσκου με πόρους 20 μm. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Προβλήματα στην απόδοση αφαίρεσης που οφείλονται σε ρύπανση της μεμβράνης, λόγω μεγάλου αριθμού μικροπλαστικών που προσκολλώνται στην επιφάνεια της. -Η απόδοση στις μεμβράνες με πόρους 10μm είναι αισθητά χαμηλότερη (40%). Παρατηρήσεις -Ανήκει στις μεθόδους αφαίρεσης των μικροπλαστικών, που χρησιμοποιείται όμως και για το διαχωρισμό τους, σε υγρά δείγματα, προερχόμενα από λύματα. -Aποτελούνται από μεμβράνες ινών, με πόρους μm. -Μία μελέτη έδειξε ότι η αφαίρεση μικροπλαστικών σε ΕΕΛ, στην Daegu της Ν. Κορέας, με μέγεθος πόρων 10 μm, ανήλθε περίπου στο 79%. Φυγοκέντρηση Πλεονεκτήματα -Εύκολη και απλή στη χρήση μέθοδος. -Σύντομη διαδικασία. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Προβλήματα στην αναγνώριση, λόγω παραμόρφωσης των μικροπλαστικών, με αποτέλεσμα την παραπλανητική εικόνα σε σχέση με το σχήμα και το μέγεθός τους. Παρατηρήσεις -Οι συνθήκες φυγοκέντρησης κυμαίνονταν από 4000 έως 4500 σ.α.λ., διάρκειας 2-20 λεπτά. -Συνήθως ακολουθείται από απλή διήθηση. Επίπλευση με αέρα Μέθοδος: Επίπλευση διαλυμένου αέρα (Dissolved air flotation, DAF) Padervand et al., 2020 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Elkhatib & Oyanedel- Craver, 2020 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Bui et al., Υψηλή απόδοση διαχωρισμού μικροπλαστικών, 91 99%. Mai et al., 2018 Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Απαιτείται περαιτέρω διαχωρισμός των μικροπλαστικών από άλλα συμπαρασυρόμενα στερεά. Παρατηρήσεις -Βασίζεται στη δημιουργία μικροσκοπικών φυσαλίδων, διαλύοντας τον αέρα στο νερό, σε υψηλή πίεση. Οι φυσαλίδες προσκολλώνται στην επιφάνεια των μικροσωματιδίων, με αποτέλεσμα την άνοδό τους και την απομάκρυνσή τους από την υπερχείλιση. Τεχνική βασισμένη στην αρχή της έκλουσης Πλεονεκτήματα -Υψηλή απόδοση διαχωρισμού μικροπλαστικών, 93 98%. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Πιθανή ανάγκη περαιτέρω διαχωρισμού από άλλα συμπαρασυρόμενα ελαφριά σωματίδια που δεν ανήκουν στα μικροπλαστικά. Παρατηρήσεις -Η διαδικασία διαχωρίζει τα ελαφρύτερα σωματίδια από τα βαρύτερα σωματίδια χρησιμοποιώντας ανοδικό ρεύμα αερίου ή υγρού. ΑΝΑΦΟΡΕΣ Rocha-Santos & Duarte, 2015 [59]

59 Πίνακας 4: Μέθοδοι διαχωρισμού μικροπλαστικών από περιβαλλοντικά δείγματα (υποπίνακας 3/4) Διαχωρισμός πυκνότητας Διαχωρισμός με: Διάλυμα NaCl ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα -Φθηνό αντιδραστήριο, εύκολα προσβάσιμο. -Απλή μεθοδολογία. -Φιλικό προς το περιβάλλον. -Επαληθευμένη μέθοδος για PS, PA, PP, PVA και PE. -Δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR & Raman μετά το διαχωρισμό. -Ποσοστά ανάκτησης 85% -95%, μετά από διαδοχικούς διαχωρισμούς πυκνότητας. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Το κορεσμένο διάλυμα NaCl είναι λιγότερο αποτελεσματικό για μικροπλαστικά με υψηλότερες πυκνότητες, γεγονός που οδηγεί σε υποεκτίμησή τους. -Πρέπει να πραγματοποιηθούν πολλαπλοί-διαδοχικοί διαχωρισμοί πυκνότητας για την επίτευξη υψηλών ποσοστών ανάκτησης. -Μπορεί να είναι χρονοβόρα λόγω της απαίτησης διαδοχικών διαχωρισμών πυκνότητας. Παρατηρήσεις -Χρησιμοποιείται σε χύδην δείγματα ιζημάτων. -Για την παρασκευή και προετοιμασία του κορεσμένου διαλύματος NaCl, διαλύθηκαν 358,9 g NaCl σε 1 L απιονισμένου νερού, το διάλυμα που προέκυψε αναδεύτηκε για 48 ώρες στις 600 στροφές ανά λεπτό στους 60 C, αφέθηκε να κρυώσει και διηθήθηκε. -Στην περίπτωση των πολλαπλών-διαδοχικών διαχωρισμών πυκνότητας με ένα διάλυμα NaCl που συνεχώς ανακυκλώνεται, μπορεί να επιτευχθεί 61%, 83% και 93% για την πρώτη, δεύτερη και τρίτη εξαγωγή, αντίστοιχα. Έτσι πετυχαίνεται τόσο η υψηλότερη απόδοση διαχωρισμού μικροπλαστικών, όσο και η ελαχιστοποίηση της περιβαλλοντικής ρύπανσης. Διαχωρισμός με: Διάλυμα NaI Πλεονεκτήματα -Εύκολη μεθοδολογία. - Αντιδραστήριο εύκολα προσβάσιμο. -Μεγαλύτερη πυκνότητα από NaCl, οπότε έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία σε πολλές μελέτες και αύξησε σημαντικά την απόδοση εξαγωγής των μικροπλαστικών με υψηλές πυκνότητες. -Δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR & Raman μετά το διαχωρισμό. -Ποσοστά ανάκτησης 83%, που μπορούν να βελτιωθούν περαιτέρω με διαδοχικούς διαχωρισμούς πυκνότητας. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Γενικά τα άλατα υψηλής πυκνότητας είναι ακριβά και σχετικά επιβαρυντικά για το περιβάλλον. -Μπορεί να είναι χρονοβόρα λόγω της απαίτησης πολλαπλών-διαδοχικών διαχωρισμών πυκνότητας. -Επαληθευμένη μέθοδος μόνο για PS, PA και PVC. Παρατηρήσεις -Χρησιμοποιείται σε χύδην δείγματα ιζημάτων. -Για την επίτευξη μεγαλύτερων αποδόσεων χρησιμοποιήθηκε ο συνδυασμός δύο σταδίων. Προεπεξεργασία με διάλυμα NaCl και στη συνέχεια με διάλυμα NaI. Τα ποσοστά ανάκτησης έφτασαν το 99% για συγκεκριμένους τύπους μικροπλαστικών. Διαχωρισμός με: Διάλυμα ZnBr 2 Πλεονεκτήματα -Εύκολη μεθοδολογία. -Αντιδραστήριο εύκολα προσβάσιμο. -Σχετικά φθηνό αντιδραστήριο. - Έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία σε πολλές μελέτες και αύξησε σημαντικά την απόδοση εξαγωγής των μικροπλαστικών με υψηλές πυκνότητες. -Υψηλά ποσοστά ανάκτησης, 99%. -Επαληθεύτηκε για PP, LDPE, HDPE, PE, PS, PVC, PET και PA. -Δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR & Raman μετά το διαχωρισμό. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Γενικά τα άλατα υψηλής πυκνότητας είναι σχετικά επιβαρυντικά για το περιβάλλον. -Δεν έχει επιβεβαιωθεί η εφαρμογή σε δείγματα μη ιζημάτων. Παρατηρήσεις -Χρησιμοποιείται σε χύδην δείγματα ιζημάτων. -Εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί κορεσμένο διάλυμα ZnCl 2, με ποσοστά ανάκτησης %. -Με ανάλογο τρόπο χρησιμοποιείται κορεσμένο διάλυμα CaCl 2, το οποίο όμως παρουσιάζει ποσοστά ανάκτησης > 50% (για μεγέθη 100 μm έως 1 mm). Besley et al., 2017 Duis & Coors, 2016 Mai et al., 2018 Masura et al., 2015 Miller et al., 2017 Rocha-Santos & Duarte, 2015 Wang & Wang, 2018 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Duis & Coors, 2016 Mai et al., 2018 Miller et al., 2017 Rocha-Santos & Duarte, 2015 Wang & Wang, 2018 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Duis & Coors, 2016 Mai et al., 2018 Miller et al., 2017 Wang & Wang, 2018 [60]

60 Πίνακας 4: Μέθοδοι διαχωρισμού μικροπλαστικών από περιβαλλοντικά δείγματα (υποπίνακας 4/4) Διαχωρισμός πυκνότητας Διαχωρισμός με: Διάλυμα Μεταβολφραμικού Λιθίου (Lithium metatungstate) ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα -Εύκολη & γρήγορη μεθοδολογία. -Χαμηλοί χημικοί κίνδυνοι. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Σχετικά ακριβό αντιδραστήριο. -Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά ανάκτησης. -Δεν διευκρινίζεται η επίδραση στους διάφορους τύπους πολυμερών. -Δεν διευκρινίζεται η δυνατότητα χρήσης FTIR & Raman μετά το διαχωρισμό. Παρατηρήσεις -Χρησιμοποιείται σε χύδην δείγματα ιζημάτων. -Μεγαλύτερη πυκνότητα από το NaCl, οπότε χρησιμοποιείται για την εξαγωγή μικροπλαστικών με υψηλές πυκνότητες. -Ανάλογη χρήση έχει και το διάλυμα Πολυβολφραμικού Νατρίου (Sodium polytungstate), για το οποίο επίσης δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά ανάκτησης. Διαχωρισμός με: Διάλυμα Δωδέκυλ-θειικό Νάτριο (Sodium dodecyl sulfate) Πλεονεκτήματα -Εύκολη μεθοδολογία. -Χαμηλοί χημικοί κίνδυνοι. -Το επιφανειοδραστικό αφαιρεί οργανικά υλικά από τα μικροπλαστικά και αποτρέπει την προσκόλλησή τους στο δοχείο συλλογής. -Δυνατότητα χρήσης FTIR & Raman μετά το διαχωρισμό. -Μεθοδολογία σύντομης παραμονής & επεξεργασίας δείγματος. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Σχετικά ακριβό αντιδραστήριο. -Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά ανάκτησης. -Δεν διευκρινίζεται η επίδραση στους διάφορους τύπους πολυμερών. -Δεν διευκρινίζεται η δυνατότητα εφαρμογής σε όλους τους τύπους δειγμάτων. Διαχωρισμός με: Canola oil Πλεονεκτήματα -Εύκολη μεθοδολογία. -Αντιδραστήριο εύκολα προσβάσιμο. -Χωρίς χημικούς κινδύνους. -Γρήγορη μεθοδολογία καθώς απαιτείται μόνο ένας διαχωρισμός πυκνότητας. -Πολύ φθηνό αντιδραστήριο. -Τα ποσοστά ανάκτησης είναι υψηλά (96,1%), ειδικά για PVC που έχει υψηλή πυκνότητα. -Επαληθευμένη μέθοδος για PS, PVC, ABS, PES και PA. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Δεν έχει επιβεβαιωθεί η εφαρμογή σε δείγματα μη ιζημάτων. -Πρέπει να εφαρμοστεί πρόσθετο βήμα καθαρισμού για να επιτραπεί η περαιτέρω φασματοσκοπική ανάλυση. FTIR & Raman Παρατηρήσεις -Χρησιμοποιείται σε χύδην δείγματα ιζημάτων. -Επιπλέον παρατηρήθηκε ότι μία σταγόνα λάδι, ακόμη και ελαιόλαδο, που προστέθηκε σε κορεσμένα διαλύματα αλάτων, βελτίωσε τα ποσοστά ανάκτησης από 64% σε 82%. Duis & Coors, 2016 Mai et al., 2018 Miller et al., 2017 Wang & Wang, 2018 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Miller et al., 2017 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Miller et al., 2017 Prata et al., 2019 [61]

61 3.3. Μέθοδοι καθαρισμού Οι μέθοδοι καθαρισμού εφαρμόζονται συνήθως, μετά τις διαδικασίες διαχωρισμού, ώστε να προετοιμαστούν κατάλληλα τα ύποπτα μικροσωματίδια ή τα υποψήφια μικροπλαστικά, για τον περαιτέρω χημικό χαρακτηρισμό τους Έκπλυση Η έκπλυση είναι η πιο εύκολη και οικονομική διαδικασία (Miller et al., 2017). Θεωρείται ένας μη επεμβατικός τρόπος καθαρισμού των δειγμάτων, με ανάδευση και έκπλυση με γλυκό νερό (Viršek et al., 2016). Είναι σχετικά χρονοβόρα και έχει επαληθευτεί για τα πολυμερή PE, PP, PS, PES και PA. Ανάλογα με τη φύση των δειγμάτων, αναφέρθηκαν υψηλά ποσοστά ανάκτησης, που μπορεί να φτάνουν το %. Υπάρχει δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό, αν και συνήθως απαιτείται περαιτέρω κατεργασία, π.χ. οξειδωτική πέψη. Όταν χρησιμοποιείται ως πρώτο βήμα επεξεργασίας πριν το διαχωρισμό πυκνότητας, παρέχει το πλεονέκτημα ότι χρησιμοποιείται λιγότερο κορεσμένο διάλυμα άλατος, για παράδειγμα NaCl ή NaI (Miller et al., 2017) Επεξεργασία πέψης Δείγματα που συλλέχθηκαν από το φυσικό περιβάλλον αναπόφευκτα περιέχουν ποσότητες οργανικών υλικών που απαντώνται στη φύση, όπως ζωοπλαγκτόν, φυτοπλαγκτόν, υπολείμματα υδρόβιων συνδεδεμένων οργανισμών ή βιοφίλμ, στην επιφάνεια των πλαστικών σωματιδίων. Η πέψη είναι μια διαδικασία που στοχεύει στην αφαίρεση των παρεμβολών των οργανικών υλικών από τα περιβαλλοντικά δείγματα (Wang & Wang, 2018) Όξινη πέψη (α) Πέψη με διάλυμα HCl Η μεθοδολογία είναι απλή και το αντιδραστήριο είναι εύκολα προσβάσιμο, αλλά σχετικά ακριβό. Επίσης παρουσιάζει υψηλό χημικό κίνδυνο επειδή είναι ισχυρά διαβρωτικό οξύ. Ο χρόνος πέψης είναι σχετικά σύντομος (μόνο 12 ώρες) (Miller et al., 2017). Χρησιμοποιείται ακόμη και σε χαμηλές συγκεντρώσεις και σε θερμοκρασία δωματίου (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Μπορεί να χρησιμοποιηθεί [62]

62 σε συνδυασμό και παλμική εξαγωγή υπερήχων (Miller et al., 2017). Συνδυάζεται επίσης ως μείγμα μαζί με νιτρικό ή υπερχλωρικό οξύ (Wang & Wang, 2018). Άγνωστη είναι η επίδραση στους διάφορους τύπους πολυμερών. Δεν διευκρινίζονται όμως τα ποσοστά ανάκτησης και το αν υπάρχει η δυνατότητα χρήσης FTIR & Raman φασματοσκοπίας μετά το διαχωρισμό (Miller et al., 2017). Συχνά πρέπει να θερμαίνεται/βράζεται για την πέψη βιολογικών υλικών σε περιβαλλοντικά δείγματα, που θα μπορούσε να οδηγήσει σε απώλεια μικροπλαστικών. Κατεργασία για παράδειγμα με HCl (20%) λόγω των υψηλών θερμοκρασιών μπορεί να οδηγήσει σε μερική ή πλήρη αποικοδόμηση των μικροπλαστικών (Duis & Coors, 2016; Miller et al., 2017). Πάντως κάποιες μελέτες έδειξαν ότι υδροχλωρικό οξύ 10% είναι κατάλληλο για την πέψη του οργανικού υλικού (Miller et al., 2017). Επίσης πέψη με HCl (5-37%), στους o C, με χρόνο κατεργασίας 96 h, προκάλεσε αλλαγές σε PET και PVC, ενώ τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης ήταν >95% (Prata et al., 2019). (β) Πέψη με διάλυμα HF Η μεθοδολογία είναι απλή. Το αντιδραστήριο είναι εύκολα προσβάσιμο, αν και όχι τόσο κοινό, αλλά είναι ακριβό. Παρουσιάζει υψηλό χημικό κίνδυνο, επειδή είναι διαβρωτικό οξύ. Συχνά πρέπει να θερμαίνεται/βράζεται για την πέψη βιολογικών υλικών σε περιβαλλοντικά δείγματα, που θα μπορούσε να οδηγήσει σε απώλεια μικροπλαστικών. Είναι άγνωστη η επίδραση στους διάφορους τύπους πολυμερών. Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά ανάκτησης, οι χρόνοι πέψης και το αν υπάρχει η δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό (Miller et al., 2017). (γ) Πέψη με διάλυμα HNO3 Η μεθοδολογία είναι εύκολη και σχετικά μη χρονοβόρα διαδικασία. Απαιτείται ολονύχτια παραμονή για πέψη. Το αντιδραστήριο είναι εύκολα προσβάσιμο και σχετικά φτηνό. Επίσης παρουσιάζει υψηλό χημικό κίνδυνο επειδή είναι ισχυρά διαβρωτικό οξύ (Miller et al., 2017). Συχνά πρέπει να θερμαίνεται/βράζεται για την πέψη βιολογικών υλικών σε περιβαλλοντικά δείγματα, που θα μπορούσε να οδηγήσει σε απώλεια μικροπλαστικών (Viršek et al., 2016; Miller et al., 2017). Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά ανάκτησης, οι χρόνοι πέψης και το αν υπάρχει η δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό. Δεν είναι κατάλληλο [63]

63 για όλους τους τύπους πολυμερών. Έλεγχοι ανάκτησης έδειξαν αλλοίωση σε PS και PA μετά την κατεργασία (Miller et al., 2017). Συνδυάζεται συχνά ως μείγμα μαζί με υδροχλωρικό ή υπερχλωρικό οξύ (Wang & Wang, 2018). Το HNO3, όπως και το θειικό, μπορούν να αλλοιώσουν ή/και να καταστρέψουν τα πολυμερή (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Μελέτη έδειξε ότι η θέρμανση του νιτρικού οξέος (55%) στους 80 o C επιτρέπει την αποδόμηση της οργανικής ύλης στους ιστούς ψαριών, 26 φορές γρηγορότερα. Ωστόσο, συνιστάται προσοχή όταν θερμαίνεται πάνω από τους 60 o C, καθώς μπορεί να καταστρέψει τα μικροπλαστικά. Μία άλλη μελέτη ανέφερε ότι με πέψη HNO 3 (35%), στους 60 o C για 1ώρα, παρατηρήθηκε σύντηξη PET και HDPE & καταστροφή του PA. Η αποδόμηση της οργανική ύλης ανήλθε στο 100%, ενώ το ποσοστό ανάκτησης των μικροπλαστικών δεν διευκρινίζεται. Ακόμη, πέψη με HNO 3 (5-69%), σε θερμοκρασία δωματίου, για 96 ώρες, παρατηρήθηκε τήξη LDPE και PP, αλλαγή χρώματος σε PP, PVC, PET και μείωση των φασματικών κορυφών Raman. Το ποσοστό αποδόμησης της οργανικής ύλης δεν διευκρινίζεται ενώ το ποσοστό ανάκτησης των μικροπλαστικών ήταν <95% (Prata et al., 2019). (δ) Πέψη με διάλυμα HClO4 Η μεθοδολογία είναι απλή και το αντιδραστήριο είναι εύκολα προσβάσιμο, αλλά σχετικά ακριβό. Επίσης παρουσιάζει υψηλό χημικό κίνδυνο επειδή είναι ισχυρά διαβρωτικό οξύ. Ο χρόνος πέψης είναι σχετικά σύντομος. Απαιτείται ολονύχτια παραμονή. Επίσης παρουσιάζει υψηλό χημικό κίνδυνο επειδή είναι ισχυρά διαβρωτικό οξύ. Συχνά πρέπει να θερμαίνεται/βράζεται για την πέψη βιολογικών υλικών σε περιβαλλοντικά δείγματα, που θα μπορούσε να οδηγήσει σε απώλεια μικροπλαστικών. Είναι άγνωστη η επίδραση στους διάφορους τύπους πολυμερών. Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά ανάκτησης και το αν υπάρχει η δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό (Miller et al., 2017). Συνδυάζεται και ως μείγμα μαζί με υδροχλωρικό ή νιτρικό οξύ (Wang & Wang, 2018). Μία έρευνα έδειξε ότι ένα μείγμα οξέων, με αναλογία 1:4 (v/v), 68% υπερχλωρικό οξύ (ΗClΟ4) και 65% νιτρικό οξύ (HNO3), μπορεί να αφαιρέσει εντελώς τους βιολογικούς ιστούς, ενώ παρατηρήθηκε αποδόμηση του PA και κιτρίνισμα (Wang & Wang, 2018; Prata et al., 2019). [64]

64 Αλκαλική πέψη (α) Πέψη με διάλυμα NaOH Η μεθοδολογία είναι εύκολη και το αντιδραστήριο είναι εύκολα προσβάσιμο και φτηνό. Επίσης παρουσιάζει χαμηλό χημικό κίνδυνο. Υπάρχει δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό. Είναι άγνωστη η επίδραση στους διάφορους τύπους πολυμερών, ενώ απαιτείται μεγάλος χρόνος για τη διαδικασία της πέψης, που μπορεί να φτάσει τις τρεις εβδομάδες (Miller et al., 2017). Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με παλμική εξαγωγή υπερήχων (Miller et al., 2017). Υπάρχει πιθανότητα να απαιτηθεί θέρμανση του δείγματος, η οποία μπορεί να προκαλέσει απώλεια μικροπλαστικών (Duis & Coors, 2016; Viršek et al., 2016). Επειδή είναι ισχυρό αλκαλικό διάλυμα, καλό είναι να μην θερμαίνεται. Μάλιστα η χρήση NaOH, 1Μ σε θερμοκρασία δωματίου, είχε 90% απόδοση στην πέψη των θαλάσσιων δειγμάτων (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Πέψη με NaOH, συγκέντρωσης 1Μ στους 60 o C, για 1 ώρα, έδωσε ποσοστό ανάκτησης 94%, αποδόμηση οργανικής ύλης 100%, ενώ παράλληλα δεν παρατηρήθηκε αποικοδόμηση πολυμερών (Prata et al., 2019). Άλλη μελέτη έδειξε ότι η χρήση NaOH, 10 Μ στους 60 C, ενώ φάνηκε αποδοτική στην πέψη του πλαγκτόν, αποδείχτηκε επιβλαβής για τα μικροπλαστικά (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Μία νέα διαδικασία που συνδυάζει NaOH, 1Μ και HNO3 (65%), είχε ποσοστό ανάκτησης 95% (Mai et al., 2018), χωρίς να διευκρινίζεται η απόδοση αποδόμησης της οργανικής ύλη, αλλά με υποβάθμιση των PA, PET, EPS, LDPE, PVC και αλλαγή χρώματος σε PVC και PET (Prata et al., 2019). (β) Πέψη με διάλυμα KOH Η μεθοδολογία είναι εύκολη και το αντιδραστήριο είναι εύκολα προσβάσιμο και φτηνό. Παρουσιάζει σχετικά χαμηλό χημικό κίνδυνο. Υπάρχει δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό. Είναι άγνωστη η επίδραση στους διάφορους τύπους πολυμερών. Ο χρόνος πέψης είναι σχετικά σύντομος. Μπορεί να περιοριστεί σε μόνο 24 ώρες. Υπάρχουν βέβαια και κατεργασίες με χρόνους 2, 4 ημερών ή και 3 εβδομάδων όπως το NaOH. Η συγκεκριμένη κατεργασία αφήνει συνήθως υπολείμματα της αντίδρασης στα μικροπλαστικά. Αν δεν ακολουθήσει καθαρισμός μπορεί να εμποδίσει αρνητικά [65]

65 στην φασματοσκοπική ανάλυση FTIR (Miller et al., 2017). Γενικά η χρήση ισχυρών αλκαλικών διαλυμάτων μπορεί να προκαλέσει βλάβη σε διάφορα πλαστικά πολυμερή (Viršek et al., 2016). Το KOH μπορεί να προκαλέσει αποχρωματισμό των πολυμερών νάιλον, PE και upvc (μη πλαστικοποιημένο PVC) ή και αποικοδόμηση των PA, PE, PET, PVC, LDPE (Prata et al., 2019). Διάλυμα KOH (10%) στους 60 C με παραμονή καθόλη τη νύχτα, ή στους 60 C για 24 ώρες, αποδείχθηκε ότι είναι μια από τις πιο αποτελεσματικές επεξεργασίες πέψης (Prata et al., 2019), που έχει χρησιμοποιηθεί επιτυχώς για την απομόνωση μικροπλαστικών από τις πεπτικές οδούς διαφόρων ειδών ψαριών και δίθυρων (Wang & Wang, 2018). Επίσης σε κατεργασία με ΚΟΗ (10%), σε θερμοκρασία δωματίου για 3 εβδομάδες, δεν παρατηρήθηκε αποδόμηση πολυμερών, αλλά δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης και τα ποσοστά ανάκτησης των μικροπλαστικών. Σε άλλη περίπτωση, πέψη με ΚΟΗ (10%), στους 40 C, για 96 ώρες, οδήγησε σε απώλεια PET και κιτρίνισμα του PA, ενώ δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης και τα ποσοστά ανάκτησης των μικροπλαστικών. Τέλος κατεργασία με ΚΟΗ (1Μ), σε θερμοκρασία δωματίου για 2 μέρες, οδήγησε σε υποβάθμιση του LDPE και PA. Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης, αν και θεωρήθηκαν ικανοποιητικά, καθώς και τα ποσοστά ανάκτησης των μικροπλαστικών (Prata et al., 2019) Οξειδωτική πέψη (α) Πέψη με διάλυμα H2O2 Το H2O2 είναι εύκολα προσβάσιμο ως αντιδραστήριο, σχετικά φθηνό και μπορεί να εφαρμοστεί σε όλους τους τύπους δειγμάτων. Η μεθοδολογία είναι εύκολη, με σύντομους χρόνους πέψης, από 30 λεπτά έως 24 ώρες. Υπάρχει υψηλός χημικός κίνδυνος και μπορεί να αποχρωματίσει ή και να προκαλέσει λεύκανση των πολυμερών. Συχνά πρέπει να θερμαίνεται/βράζεται για την πέψη βιολογικών υλικών σε περιβαλλοντικά δείγματα, που θα μπορούσε να οδηγήσει σε απώλεια μικροπλαστικών. Παρέχει δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό. Τα ποσοστά ανάκτησης κυμαίνονται από 85 91% (Miller et al., 2017). Χρήση διαλύματος H2O % σε συνδυασμό με αυξημένες θερμοκρασίες, μπορεί να οδηγήσει σε αποδόμηση των μικροπλαστικών (Duis & Coors, 2016). [66]

66 Βέβαια συνήθως χρησιμοποιούνται διαλύματα H2O2 30% και 35%, με ικανοποιητικά αποτελέσματα (Viršek et al., 2016; Mai et al., 2018). Ο συνδυασμός διαλυμάτων H2O2 μαζί με άλλους παράγοντες, όπως θειικό οξύ ή διάλυμα Fe(II), συνήθως FeSO4 που δρα ως καταλύτης, βοηθά στην υποβάθμιση της οργανικής ύλης των δειγμάτων (Wang & Wang, 2018). Το διάλυμα FeSO4 είναι φτηνό αντιδραστήριο, απλό στο χειρισμό, βελτιώνοντας τους χρόνους πέψης (<1ώρα) και με αρκετά υψηλά ποσοστά ανάκτησης (87%) (Miller et al., 2017). Μελέτη ανέφερε ότι σε κατεργασία με διάλυμα H2O2 (35%), στους 40 ο C για 96 ώρες ή στους 50 ο C για 96 ώρες, παρατηρήθηκε μείωση στις φασματικές κορυφές Raman του PVC και PA, υποβάθμιση του PA και αλλαγή χρώματος PET. Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης και τα ποσοστά ανάκτησης των μικροπλαστικών (Duis & Coors, 2016; Prata et al., 2019). Επίσης σε πέψη με H2O2 (6%), στους 70 ο C για 24 ώρες, τα ποσοστά ανάκτησης για το PE ήταν 78%. Δεν διευκρινίζονται όμως τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης (Prata et al., 2019). Σε άλλη μελέτη δεν διευκρινίζονται οι πιθανές αλλαγές των πολυμερών, τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης και τα ποσοστά ανάκτησης των μικροπλαστικών για κατεργασία με H2O2 (30%) (Prata et al., 2019). Η μέθοδος NOAA περιλαμβάνει την πέψη της οργανικής ύλης χρησιμοποιώντας H2O2 παρουσία διαλύματος Fe(II) ως καταλύτη. Μπορεί να χρειαστούν περισσότερα από ένα βήματα πέψης, αυξάνοντας το χρόνο κατεργασίας. Για τον περαιτέρω διαχωρισμό πυκνότητας χρησιμοποιήθηκαν διαλύματα ZnCl2 και NaI, που έχουν υψηλότερη απόδοση από το NaCl, αλλά και τα δύο είναι πιο ακριβά. Τελικά τα μικροπλαστικά απομονώνονται μέσω φίλτρων με μέγεθος πόρων από 0,7 έως 125 μm. Η διαδικασία ήταν σχεδιασμένη για δείγματα που συλλέγονται σε θαλάσσια περιβάλλοντα, ωστόσο προτάθηκε και για τη μελέτη μικροπλαστικών σε λύματα (Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020). (β) Πέψη με διάλυμα NaClO Η μεθοδολογία είναι απλή και το αντιδραστήριο είναι εύκολα προσβάσιμο και σχετικά φθηνό (Mai et al., 2018). Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά ανάκτησης των μικροπλαστικών, αν και η εξαγωγή θεωρήθηκε επιτυχής (Mai et al., 2018; Wang & Wang, 2018). Επίσης δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης και η επίδραση σε όλους τους τύπους των πολυμερών. Μελέτη ανέφερε ότι χρησιμοποιήθηκε διάλυμα NaClO 9%, με επιτυχή εξαγωγή των μικροπλαστικών από [67]

67 εκχυλίσματα στομάχου ψαριών. Στη συνέχεια όμως απαιτήθηκε περαιτέρω κατεργασία του με ένα μίγμα NaClO και HNO3(65%) (Mai et al., 2018) Ενζυμική πέψη (α) Πέψη με Πρωτεϊνάση-Κ Χαρακτηριστικό της μεθοδολογίας είναι ο σύντομος χρόνος πέψης, περίπου 3 ώρες, αλλά είναι πιο περίπλοκη από την απλή όξινη πέψη. Η Πρωτεϊνάση-Κ είναι ακριβό αντιδραστήριο, όχι συνηθισμένο στα εργαστήρια και παρουσιάζει χαμηλό χημικό κίνδυνο (Miller et al., 2017). Μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς απαγωγό αερίων, ενώ είναι λιγότερο πιθανό να προκαλέσει βλάβη στα μικροπλαστικά (Prata et al., 2019). Παρέχει δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό. Είναι άγνωστη η επίδραση σε όλους τους τύπους πολυμερών, ενώ δεν διευκρινίζονται σε όλες τις έρευνες τα ποσοστά ανάκτησης των μικροπλαστικών (Miller et al., 2017). Κάποιες μελέτες αναφέρουν ποσοστά ανάκτησης που έφτασαν το 97% (Karlsson et al., 2017), ενώ χώνευσε μέχρι και το 97% του πλαγκτονικού υλικού των θαλάσσιων δειγμάτων χωρίς να καταστραφούν τα πολυμερή (Rocha- Santos & Duarte, 2015). Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό παλμική εξαγωγή υπερήχων (Miller et al., 2017). Άλλα ένζυμα που χρησιμοποιούνται είναι λιπάση, αμυλάση, χιτινάση και κυτταρινάση (Viršek et al., 2016). (β) Πέψη με Corolase 7089 Εύκολη και γρήγορη μεθοδολογία, διάρκειας περίπου μιας ώρας, με υψηλά ποσοστά ανάκτησης (93%), η οποία έχει επαληθευτεί για τα πολυμερή PET, HDPE και PA. Παρέχει δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό. Ως αντιδραστήριο δεν είναι συνηθισμένο αντιδραστήριο στα εργαστήρια, ενώ είναι άγνωστη η δυνατότητα εφαρμογής σε όλους τους τύπους δειγμάτων. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς απαγωγό αερίων, ενώ είναι λιγότερο πιθανό να προκαλέσει βλάβη στα μικροπλαστικά (Miller et al., 2017; Prata et al., 2019). Συνήθως απαιτείται θέρμανση του δείγματος στους 60 C, που μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια μικροπλαστικών (Miller et al., 2017). Η κατεργασία με Corolase 7089, στους 60 C, για 1ώρα, είχε ποσοστά ανάκτησης 93%, δεν παρατηρήθηκε απώλεια μικροπλαστικών, ενώ δεν αναφέρθηκαν τα ποσοστά [68]

68 αποδόμησης της οργανικής ύλης (Prata et al., 2019). Τέλος μελέτη ανέφερε την απομόνωση μικροπλαστικών από ανάλυση του περιεχομένου του στομάχου, η οποία θα μπορούσε επίσης να εφαρμοστεί και για ανάλυση ολόκληρου του σώματος του οργανισμού, όπου αυτή θεωρείται αναγκαία (Karlsson et al., 2017). (γ) Πέψη με Θρυψίνη Ως αντιδραστήριο είναι πολύ ακριβό, όχι συνηθισμένο στα εργαστήρια ενώ παρουσιάζει χαμηλό χημικό κίνδυνο, γι αυτό και μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς απαγωγό αερίων και είναι λιγότερο πιθανό να προκαλέσει βλάβη στα μικροπλαστικά. Η μεθοδολογία αν και σύντομη, διάρκειας περίπου 30 λεπτών, είναι πιο περίπλοκη από την απλή όξινη πέψη. Έχει επιβεβαιωθεί ότι δεν υπήρξε καμία αλλαγή για τα πολυμερή PET, HDPE, PVC, PP, PS και PA. Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά ανάκτησης σε όλες τις έρευνες, ούτε αν υπάρχει η δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό (Miller et al., 2017). Η κατεργασία με θρυψίνη, στους C για 30 λεπτά, είχε ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης 88%. Δεν παρατηρήθηκε απώλεια μικροπλαστικών, ενώ δεν αναφέρθηκαν τα ποσοστά ανάκτησής τους (Prata et al., 2019). Τέλος υπάρχει δυνατότητα απομόνωσης μικροπλαστικών από ανάλυση επιμέρους δείγματος από οργανισμούς (π.χ. περιεχόμενο του στομάχου) ή και ανάλυση ολόκληρου του σώματος ενός οργανισμού (Karlsson et al., 2017). (δ) Πέψη με Κολλαγενάση Η μεθοδολογία χαρακτηρίζεται από σύντομο χρόνο κατεργασίας, με χαμηλούς χημικούς κινδύνους. Η κολλαγενάση δεν είναι συνηθισμένο αντιδραστήριο στα εργαστήρια. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς απαγωγό αερίων, ενώ είναι λιγότερο πιθανό να προκαλέσει βλάβη στα μικροπλαστικά. Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά ανάκτησης σε όλες τις έρευνες, καθώς και η επίδραση σε όλους τους τύπους πολυμερών (Miller et al., 2017). Παρέχει τη δυνατότητα απομόνωσης μικροπλαστικών από ανάλυση επιμέρους δείγματος από οργανισμούς (π.χ. περιεχόμενο του στομάχου) ή και ανάλυση ολόκληρου του σώματος ενός οργανισμού (Karlsson et al., 2017). Σε κατεργασία με κολλαγενάση δεν παρατηρήθηκε αποδόμηση και απώλεια μικροπλαστικών. Εντούτοις τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης, σε κατεργασία με κολλαγενάση, στους C για 30 λεπτά, δεν ήταν υψηλά (76%) (Prata et al., 2019). [69]

69 (ε) Συνδυαστική μέθοδος, με χρήση πρωτεϊνάσης-κ, CaCl2 και H2O2 Η μεθοδολογία είναι πιο σύνθετη από τις απλές διαδικασίες πέψης. Τα περισσότερα από τα αντιδραστήρια είναι εύκολα προσβάσιμα και σχετικά φτηνά. Βέβαια η πρωτεϊνάση-κ δεν είναι συνηθισμένο αντιδραστήριο, ενώ παράλληλα είναι πολύ ακριβό (Miller et al., 2017). Τα ποσοστά ανάκτησης των μικροπλαστικών ήταν υψηλά (97%) (Prata et al., 2019), ενώ δεν παρατηρήθηκε αποδόμηση και απώλεια μικροπλαστικών (Miller et al., 2017). Η διαδικασία περιλαμβάνει κατεργασία με πρωτεϊνάση-κ (500 mg/ml) και CaCl2 στους 50 ο C για 2 ώρες, ανακίνηση για 20 λεπτά, περαιτέρω επώαση στους 60 ο C για 2 ώρες και τέλος κατεργασία με 30 ml H2O2 (30%) και παραμονή καθόλη τη νύχτα. Η εναπόθεση όμως στα μικροπλαστικά στρώματος ασβεστίου, μπορεί να δημιουργήσει προβλήματα στον περαιτέρω χαρακτηρισμό τους (Prata et al., 2019) Παλμική εξαγωγή υπερήχων Η μεθοδολογία είναι απλή, γρήγορη, εύκολα προσβάσιμη σε κοινό εργαστήριο, χωρίς χημικούς κινδύνους και σχετικά οικονομική. Έχει επαληθευτεί για τα πολυμερή PVC, PE, PP, PS και PET (Miller et al., 2017). Ο καθαρισμός με υπερήχους μπορεί να σπάσει περαιτέρω τα σωματίδια, οπότε να παρατηρηθούν βλάβες στα πολυμερή και πιθανά προβλήματα στον περαιτέρω χαρακτηρισμό τους (Viršek et al., 2016). Στον Πίνακα 5 που ακολουθεί, παρουσιάζονται συγκεντρωτικά οι μέθοδοι καθαρισμού μικροπλαστικών από περιβαλλοντικά δείγματα. Παρατίθενται τα πλεονεκτήματα, οι περιορισμοί και τα μειονεκτήματα που αυτές παρουσιάζουν, καθώς επίσης και επιμέρους χαρακτηριστικά, πληροφορίες ή/και παραλλαγές των μεθόδων αυτών. [70]

70 Πίνακας 5: Μέθοδοι καθαρισμού μικροπλαστικών από περιβαλλοντικά δείγματα (υποπίνακας 1/6) Έκπλυση ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα -Εύκολη & οικονομική μεθοδολογία. -Χωρίς χημικούς κινδύνους. -Δίνει τη δυνατότητα χρήσης λιγότερου διαλύματος NaCl ή NaI, σε επόμενο στάδιο όταν προηγείται αυτό το βήμα κατεργασίας. -Επαληθευμένη μέθοδος για PE, PP, PS, PES και PA. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Σχετικά χρονοβόρα. -Δεν μπορεί να εφαρμοστεί σε δείγματα μη ιζημάτων. Παρατηρήσεις -Είναι μη επεμβατικός τρόπος καθαρισμού των δειγμάτων, με ανάδευση και έκπλυση με γλυκό νερό. Συνήθως προηγείται του διαχωρισμού πυκνότητας. -Υπάρχει δυνατότητα χρήσης FTIR & Raman μετά το διαχωρισμό, αν και συνήθως απαιτείται περαιτέρω κατεργασία, π.χ. οξειδωτική πέψη. -Ανάλογα με τη φύση των δειγμάτων αναφέρθηκαν υψηλά ποσοστά ανάκτησης, που μπορεί να φτάνουν το %. Όξινη Πέψη Πέψη με: HCl Πλεονεκτήματα -Εύκολη μεθοδολογία. -Αντιδραστήριο εύκολα προσβάσιμο. -Σύντομος σχετικά χρόνος πέψης (μόνο 12 ώρες). Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Σχετικά ακριβό αντιδραστήριο. -Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά ανάκτησης. -Υψηλοί χημικοί κίνδυνοι - διαβρωτικό οξύ. -Συχνά πρέπει να θερμαίνεται / βράζεται για την πέψη βιολογικών υλικών σε περιβαλλοντικά δείγματα, που θα μπορούσε να οδηγήσει σε απώλεια μικροπλαστικών. Κατεργασία για παράδειγμα με HCl (20%) λόγω των υψηλών θερμοκρασιών μπορεί να οδηγήσει σε μερική ή πλήρης αποικοδόμηση των μικροπλαστικών. -Άγνωστη επίδραση στους διάφορους τύπους πολυμερών. -Δεν διευκρινίζεται η δυνατότητα χρήσης FTIR & Raman μετά το διαχωρισμό. Παρατηρήσεις -Χρησιμοποιείται ακόμη και σε χαμηλές συγκεντρώσεις και σε θερμοκρασία δωματίου. -Υδροχλωρικό οξύ 10%, έδειξαν κάποιες μελέτες ότι είναι κατάλληλο για την πέψη του οργανικού υλικού. -Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό παλμική εξαγωγή υπερήχων. -Συνδυάζεται επίσης ως μείγμα μαζί με νιτρικό ή υπερχλωρικό οξύ. - Μελέτη έδειξε ότι πέψη με HCl (5-37%), στους o C, με χρόνο κατεργασίας 96 h, προκάλεσε αλλαγές σε PET και PVC, ενώ τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης ήταν >95%. Πέψη με: HF Πλεονεκτήματα -Εύκολη μεθοδολογία. -Αντιδραστήριο εύκολα προσβάσιμο, αν και όχι τόσο κοινό. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Ακριβό αντιδραστήριο. -Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά ανάκτησης. -Δεν διευκρινίζονται οι χρόνοι πέψης. -Υψηλοί χημικοί κίνδυνοι - διαβρωτικό οξύ. -Συχνά πρέπει να θερμαίνεται / βράζεται για την πέψη βιολογικών υλικών σε περιβαλλοντικά δείγματα, που θα μπορούσε να οδηγήσει σε απώλεια μικροπλαστικών. -Άγνωστη επίδραση στους διάφορους τύπους πολυμερών. -Δεν διευκρινίζεται η δυνατότητα χρήσης FTIR & Raman μετά το διαχωρισμό. Miller et al., 2017 Viršek et al., 2016 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Duis & Coors, 2016 Miller et al., 2017 Prata et al., 2019 Rocha-Santos & Duarte, 2015 Wang & Wang, 2018 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Miller et al., 2017 [71]

71 Πίνακας 5: Μέθοδοι καθαρισμού μικροπλαστικών από περιβαλλοντικά δείγματα (υποπίνακας 2/6) Όξινη Πέψη Πέψη με: HNO 3 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα -Εύκολη μεθοδολογία. -Σχετικά φθηνό αντιδραστήριο. -Αντιδραστήριο εύκολα προσβάσιμο. -Σχετικά μη χρονοβόρα διαδικασία. Απαιτεί ολονύχτια παραμονή για πέψη. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά ανάκτησης. -Υψηλοί χημικοί κίνδυνοι - διαβρωτικό οξύ. -Συχνά πρέπει να θερμαίνεται / βράζεται για την πέψη βιολογικών υλικών σε περιβαλλοντικά. δείγματα, που θα μπορούσε να οδηγήσει σε απώλεια μικροπλαστικών. -Άγνωστη επίδραση στους διάφορους τύπους πολυμερών -Δεν είναι κατάλληλο για όλους τους τύπους πολυμερών. Έλεγχοι ανάκτησης έδειξαν αλλοίωσησε PS και PA μετά την κατεργασία. -Δεν διευκρινίζεται η δυνατότητα χρήσης FTIR & Raman μετά το διαχωρισμό. Παρατηρήσεις -Συνδυάζεται και ως μείγμα μαζί με υδροχλωρικό ή υπερχλωρικό οξύ. -Το HNO 3, όπως και το θειικό, μπορούν να αλλοιώσουν ή/και να καταστρέψουν τα πολυμερή. -Μελέτη έδειξε ότι η θέρμανση του νιτρικού οξέος (55%) στους 80 o C επιτρέπει την αποδόμηση της οργανικής ύλης στους ιστούς ψαριών 26 φορές γρηγορότερα. Ωστόσο, συνιστάται προσοχή όταν θερμαίνεται πάνω από τους 60 o C, καθώς μπορεί να καταστρέψει τα μικροπλαστικά. -HNO 3 (35%), στους 60 o C για 1ώρα. Παρατηρήθηκε όμως σύντηξη PET και HDPE & καταστροφή του PA. Η αποδόμηση της οργανική ύλης ανήλθε στο 100%. Το ποσοστό ανάκτησης δεν διευκρινίζεται. -HNO 3 (5-69%), σε θερμοκρασία δωματίου, για 96 ώρες. Παρατηρήθηκε λιωμένο LDPE και PP, αλλαγή χρώματος σε PP, PVC, PET και μείωση των φασματικών κορυφών Raman. Το ποσοστό αποδόμησης της οργανικής ύλης δεν διευκρινίζεται.το ποσοστό ανάκτησης ήταν <95%. Πέψη με: HClO 4 Πλεονεκτήματα -Εύκολη μεθοδολογία. -Αντιδραστήριο εύκολα προσβάσιμο. -Σχετικά μη χρονοβόρα διαδικασία. Απαιτεί ολονύχτια παραμονή για πέψη. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Ακριβό αντιδραστήριο. -Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά ανάκτησης. -Υψηλοί χημικοί κίνδυνοι - διαβρωτικό οξύ. -Συχνά πρέπει να θερμαίνεται / βράζεται για την πέψη βιολογικών υλικών σε περιβαλλοντικά δείγματα, που θα μπορούσε να οδηγήσει σε απώλεια μικροπλαστικών. -Άγνωστη επίδραση στους διάφορους τύπους πολυμερών. -Δεν διευκρινίζεται η δυνατότητα χρήσης FTIR & Raman μετά το διαχωρισμό. Παρατηρήσεις -Συνδυάζεται και ως μείγμα μαζί με υδροχλωρικό ή νιτρικό οξύ. -Μία έρευνα έδειξε ότι ένα μείγμα οξέων, με αναλογία 1:4 (v/v), 68% υπερχλωρικό οξύ (ΗClΟ 4) και 65% νιτρικό οξύ (HNO 3), μπορεί να αφαιρέσει εντελώς τους βιολογικούς ιστούς. Δεν διευκρινίζεται όμως το ποσοστό ανάκτησης, ενώ ακόμη παρατηρήθηκε αποδόμηση του PA και κιτρίνισμα. Πέψη με: Η 2SO 4 Πλεονεκτήματα -Εύκολη μεθοδολογία. -Αντιδραστήριο εύκολα προσβάσιμο. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Υψηλοί χημικοί κίνδυνοι - διαβρωτικό οξύ. -Το Η 2SO 4, όπως και το HNO 3, μπορούν να αλλοιώσουν ή/και να καταστρέψουν τα πολυμερή. -Συχνά πρέπει να θερμαίνεται / βράζεται για την πέψη βιολογικών υλικών σε περιβαλλοντικά δείγματα, που θα μπορούσε να οδηγήσει σε απώλεια μικροπλαστικών. Miller et al., 2017 Prata et al., 2019 Rocha-Santos & Duarte, 2015 Viršek et al., 2016 Wang & Wang, 2018 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Miller et al., 2017 Prata et al., 2019 Wang & Wang, 2018 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Rocha-Santos & Duarte, 2015 Viršek et al., 2016 [72]

72 Πίνακας 5: Μέθοδοι καθαρισμού μικροπλαστικών από περιβαλλοντικά δείγματα (υποπίνακας 3/6) Αλκαλική Πέψη Πέψη με: NaOH ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα -Εύκολη μεθοδολογία. -Αντιδραστήριο εύκολα προσβάσιμο. -Χαμηλοί χημικοί κίνδυνοι. -Φθηνό αντιδραστήριο. -Δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR & Raman μετά το διαχωρισμό. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Απαιτείται μεγάλος χρόνος για τη διαδικασία της πέψης, που μπορεί να φτάσει τις τρεις εβδομάδες. -Υπάρχει πιθανότητα να απαιτηθεί θέρμανση του δείγματος, η οποία μπορεί να προκαλέσει απώλεια μικροπλαστικών. -Άγνωστη επίδραση στους διάφορους τύπους πολυμερών. Παρατηρήσεις -Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό παλμική εξαγωγή υπερήχων. -Επειδή είναι ισχυρό αλκαλικό διάλυμα, καλό είναι να μην θερμαίνεται. -Μάλιστα η χρήση NaOH, 1Μ σε θερμοκρασία δωματίου, είχε 90% απόδοση στην πέψη των θαλάσσιων δειγμάτων. -NaOH, 1Μ στους 60 o C, για 1 ώρα, έδωσε ποσοστό ανάκτησης 94%, αποδόμηση οργανικής ύλης 100%, ενώ παράλληλα δεν παρατηρήθηκε αποικοδόμηση πολυμερών. -Μελέτη έδειξε ότι η χρήση NaOH, 10 Μ στους 60 C, ενώ φάνηκε αποδοτική στην πέψη του πλαγκτόν, αποδείχτηκε επιβλαβής για τα μικροπλαστικά. - Μία νέα διαδικασία που συνδυάζει NaOH, 1Μ και HNO 3 (65%), είχε ποσοστό ανάκτησης 95%, χωρίς να διευκρινίζεται η απόδοση αποδόμησης της οργανικής ύλη, αλλά με υποβάθμιση των PA, PET, EPS, LDPE, PVC και αλλαγή χρώματος σε PVC και PET. Πέψη με: KOH Πλεονεκτήματα -Εύκολη μεθοδολογία. -Αντιδραστήριο εύκολα προσβάσιμο. -Σχετικά χαμηλοί χημικοί κίνδυνοι. -Φθηνό αντιδραστήριο. -Δυνατότητα χρήσης FTIR & Raman μετά το διαχωρισμό. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Η συγκεκριμένη κατεργασία αφήνει υπολείμματα της αντίδρασης στα μικροπλαστικά. Αν δεν ακολουθήσει καθαρισμός μπορεί να εμποδίσει την ανάλυση FTIR. -Άγνωστη επίδραση στους διάφορους τύπους πολυμερών. -Το KOH μπορεί να προκαλέσει αποχρωματισμό των νάιλον, PE και upvc (μη πλαστικοποιημένο PVC) ή/και αποικοδόμηση των νάιλον, PE, PET, PVC, LDPE. Παρατηρήσεις -Σύντομος σχετικά χρόνος πέψης. Μπορεί να περιοριστεί σε μόνο 24 ώρες. Υπάρχουν βέβαια και κατεργασίες με χρόνους 2, 4 ημερών ή και 3 εβδομάδων όπως το NaOH. -Γενικά η χρήση ισχυρών αλκαλικών διαλυμάτων μπορεί να προκαλέσει βλάβη σε διάφορα πλαστικά πολυμερή. -Διάλυμα KOH (10%) στους 60 C όλη τη νύχτα ή 60 C για 24 ώρες, αποδείχθηκε ότι είναι μια από τις πιο αποτελεσματικές επεξεργασίες πέψης. Έχει χρησιμοποιηθεί επιτυχώς για την απομόνωση μικροπλαστικών από τις πεπτικές οδούς διαφόρων ειδών ψαριών και δίθυρων. -ΚΟΗ(10%),σε θερμοκρασία δωματίου για 3 εβδομάδες. Δεν παρατηρήθηκε αποδόμηση πολυμερών, αλλά δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης και τα ποσοστά ανάκτησης των μικροπλαστικών. -ΚΟΗ(10%), στους 40 C, για 96 ώρες. Παρατηρήθηκε απώλεια PET & κιτρίνισμα του PA, ενώ δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης και τα ποσοστά ανάκτησης των μικροπλαστικών. -ΚΟΗ(1Μ), σε θερμοκρασία δωματίου για 2 μέρες. Παρατηρήθηκε υποβάθμιση του LDPE και PA. Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης, αν και ήταν ικανοποιητικά, και τα ποσοστά ανάκτησης των μικροπλαστικών. Duis & Coors, 2016 Mai et al., 2018 Miller et al., 2017 Prata et al., 2019 Rocha-Santos & Duarte, 2015 Viršek et al., 2016 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Miller et al., 2017 Prata et al., 2019 Viršek et al., 2016 Wang & Wang, 2018 [73]

73 Πίνακας 5: Μέθοδοι καθαρισμού μικροπλαστικών από περιβαλλοντικά δείγματα (υποπίνακας 4/6) Οξειδωτική Πέψη Πέψη με: H 2O 2 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα -Εύκολη μεθοδολογία. -Αντιδραστήριο εύκολα προσβάσιμο. -Σχετικά φθηνό αντιδραστήριο. -Μπορεί να εφαρμοστεί σε όλους τους τύπους δειγμάτων. -Σύντομοι χρόνοι πέψης από 30 λεπτά έως 24 ώρες. -Δυνατότητα χρήσης FTIR & Raman μετά το διαχωρισμό. -Τα ποσοστά ανάκτησης κυμάνθηκαν από 85 91%. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Μπορεί να αποχρωματίσει ή και να προκαλέσει λεύκανση των πολυμερών. -Άγνωστη επίδραση σε όλους τους τύπους πολυμερών. -Υψηλός χημικός κίνδυνος - διαβρωτικό αντιδραστήριο. -Συχνά πρέπει να θερμαίνεται / βράζεται για την πέψη βιολογικών υλικών σε περιβαλλοντικά δείγματα, που θα μπορούσε να οδηγήσει σε απώλεια. Παρατηρήσεις -Χρήση H 2O % σε συνδυασμό με αυξημένες θερμοκρασίες, μπορεί να οδηγήσει σε αποδόμηση των μικροπλαστικών. -Συνήθως χρησιμοποιούνται διαλύματα H 2O 2 30% και 35%, με ικανοποιητικά αποτελέσματα. -Ο συνδυασμός διαλυμάτων H 2O 2 μαζί με άλλους παράγοντες όπως θειικό οξύ ή διάλυμα Fe(II), συνήθως FeSO 4 που δρα ως καταλύτης, βοηθά στην υποβάθμιση της οργανικής ύλης των δειγμάτων. -Το διάλυμα FeSO 4 είναι φτηνό αντιδραστήριο, εύκολο στο χειρισμό, βελτιώνοντας τους χρόνους πέψης (<1ώρα) και με αρκετά υψηλά ποσοστά ανάκτησης (87%). -H 2O 2 (35%), στους 40 ο C για 96 ώρες ή στους 50 ο C για 96 ώρες, όπου παρατηρήθηκαν μείωση στις φασματικές κορυφές Raman του PVC και PA, υποβάθμιση του PA και αλλαγή χρώματος του PET. Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης και τα ποσοστά ανάκτησης των μικροπλαστικών. -H 2O 2 (6%), στους 70 ο C για 24 ώρες. Τα ποσοστά ανάκτησης για το PE ήταν 78%. Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης. -H 2O 2 (30%), στους 60 ο C μέχρι εξάτμισης. Δεν διευκρινίζονται οι πιθανές αλλαγές των πολυμερών, τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης και τα ποσοστά ανάκτησης των μικροπλαστικών. -Η μέθοδος NOAA περιλαμβάνει την πέψη της οργανικής ύλης χρησιμοποιώντας H 2O 2 παρουσία διαλύματος Fe(II) ως καταλύτη. Μπορεί να χρειαστούν περισσότερα από ένα βήματα πέψης, αυξάνοντας το χρόνο κατεργασίας. Για τον περαιτέρω διαχωρισμό πυκνότητας χρησιμοποιήθηκαν διαλύματα ZnCl2 και NaI, που έχουν υψηλότερη απόδοση από το NaCl, αλλά και τα δύο είναι πιο ακριβά. Τελικά τα - απομονώνονται μέσω φίλτρων με μέγεθος πόρων από 0,7 έως 125 μm. Η διαδικασία ήταν σχεδιασμένη για δείγματα που συλλέγονται σε θαλάσσια περιβάλλοντα, ωστόσο προτάθηκε και για τη μελέτη μικροπλαστικών σε λύματα. Πέψη με: NaClO Duis & Coors, 2016 Elkhatib & Oyanedel- Craver, 2020 Mai et al., 2018 Miller et al., 2017 Prata et al., 2019 Viršek et al., 2016 Wang & Wang, 2018 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Mai et al., Εύκολη μεθοδολογία. -Αντιδραστήριο εύκολα προσβάσιμο. -Σχετικά φθηνό αντιδραστήριο. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά ανάκτησης των μικροπλαστικών, αν και η εξαγωγή θεωρήθηκε επιτυχής. -Επίσης δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης. -Μπορεί να προκαλέσει λεύκανση ορισμένων πολυμερών. -Άγνωστη επίδραση σε όλους τους τύπους πολυμερών. -Υψηλός χημικός κίνδυνος -Έντονα οξειδωτικό αντιδραστήριο. Παρατηρήσεις -Μελέτη ανέφερε ότι χρησιμοποιήθηκε διάλυμα NaClO 9%, με επιτυχή εξάγωγή των μικροπλαστικών από εκχυλίγματα στομάχου ψαριών. Στη συνέχεια όμως απαιτήθηκε περαιτέρω κατεργασία του με ένα μίγμα NaClO και HNO 3(65%). Wang & Wang, 2018 [74]

74 Πίνακας 5: Μέθοδοι καθαρισμού μικροπλαστικών από περιβαλλοντικά δείγματα (υποπίνακας 5/6) Ενζυμική Πέψη Πέψη με: Πρωτεϊνάση-Κ ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα -Σύντομος χρόνος πέψης, περίπου 3 ώρες. -Χαμηλοί χημικοί κίνδυνοι. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς απαγωγό αερίων, ενώ είναι λιγότερο πιθανό να προκαλέσει βλάβη στα μικροπλαστικά -Δυνατότητα χρήσης FTIR & Raman μετά το διαχωρισμό. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Σχετικά πολύ ακριβό αντιδραστήριο. -Μεθοδολογία πιο περίπλοκη από την απλή όξινη πέψη. -Δεν είναι συνηθισμένο αντιδραστήριο στα εργαστήρια. -Δεν διευκρινίζονται σε όλες τις έρευνες τα ποσοστά ανάκτησης. -Άγνωστη επίδραση σε όλους τους τύπους πολυμερών. Παρατηρήσεις -Μελέτες αναφέρουν ποσοστά ανάκτησης που έφτασαν το 97%, ενώ χώνεψε μέχρι και το 97% του πλαγκτονικού υλικού των θαλάσσιων δειγμάτων χωρίς να καταστραφούν τα πολυμερή. -Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό παλμική εξαγωγή υπερήχων. -Άλλα ένζυμα που χρησιμοποιούνται είναι λιπάση, αμυλάση,χιτινάση και κυτταρινάση. Πέψη με: Corolase 7089 Πλεονεκτήματα -Εύκολη και γρήγορη (~1 ώρα) μεθοδολογία. -Υψηλά ποσοστά ανάκτησης (93%). -Επαληθευμένη μέθοδος για PET, HDPE και PA. -Δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR & Raman μετά το διαχωρισμό. -Χαμηλοί χημικοί κίνδυνοι. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς απαγωγό αερίων, ενώ είναι λιγότερο πιθανό να προκαλέσει βλάβη στα μικροπλαστικά. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Συνήθως απαιτείται θέρμανση του δείγματος στους 60 C, που μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια πλαστικού. -Δεν είναι συνηθισμένο αντιδραστήριο στα εργαστήρια. -Άγνωστη η δυνατότητα εφαρμογής σε όλους τους τύπους δειγμάτων. Παρατηρήσεις -Μελέτη ανέφερε την απομόνωση μικροπλαστι-κών από ανάλυση του περιεχομένου του στομάχου, η οποία θα μπορούσε επίσης να εφαρμοστεί και για ανάλυση ολόκληρου του σώματος. -Η κατεργασία με Corolase 7089, στους 60 C, για 1ώρα, είχε ποσοστά ανάκτησης 93%, δεν παρατηρήθηκε απώλεια μικροπλαστικών, ενώ δεν αναφέρθηκαν τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης. Πέψη με: Θρυψίνη Πλεονεκτήματα -Σύντομος χρόνος πέψης (~30 λεπτά). -Χαμηλοί χημικοί κίνδυνοι. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς απαγωγό αερίων, ενώ είναι λιγότερο πιθανό να προκαλέσει βλάβη στα μικροπλαστικά. -Επιβεβαιώθηκε ότι δεν υπήρξε καμία αλλαγή για PET, HDPE, PVC, PP, PS και PA. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Πολύ ακριβό αντιδραστήριο. -Μεθοδολογία πιο περίπλοκη από την απλή όξινη πέψη. -Δεν είναι συνηθισμένο αντιδραστήριο στα εργαστήρια. -Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά ανάκτησης. -Άγνωστη επίδραση σε όλους τους τύπους πολυμερών. -Άγνωστη η δυνατότητα εφαρμογής σε όλους τους τύπους δειγμάτων. -Δεν διευκρινίζεται η δυνατότητα χρήσης FTIR & Raman μετά το διαχωρισμό. Παρατηρήσεις -Δυνατότητα απομόνωσης μικροπλαστικών από ανάλυση επιμέρους δείγματος από οργανισμούς (π.χ. περιεχόμενο του στομάχου) ή και ανάλυση ολόκληρου του σώματος. -Η κατεργασία με θρυψίνη, στους C για 30 λεπτά, είχε ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης 88%. Δεν παρατηρήθηκε απώλεια μικροπλαστι-κών, ενώ δεν αναφέρθηκαν τα ποσοστά ανάκτησής τους. Karlsson et al., 2017 Miller et al., 2017 Prata et al., 2019 Rocha-Santos & Duarte, 2015 Viršek et al., 2016 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Karlsson et al., 2017 Miller et al., 2017 Prata et al., 2019 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Karlsson et al., 2017 Miller et al., 2017 Prata et al., 2019 [75]

75 Πίνακας 5: Μέθοδοι καθαρισμού μικροπλαστικών από περιβαλλοντικά δείγματα (υποπίνακας 6/6) Ενζυμική Πέψη Πέψη με: Κολλαγενάση ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα -Σύντομος χρόνος κατεργασίας. -Χαμηλοί χημικοί κίνδυνοι. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς απαγωγό αερίων, ενώ είναι λιγότερο πιθανό να προκαλέσει βλάβη στα μικροπλαστικά. -Δεν παρατηρήθηκε αποδόμηση και απώλεια μικροπλαστικών. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Δεν είναι συνηθισμένο αντιδραστήριο στα εργαστήρια. -Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά ανάκτησης. -Άγνωστη επίδραση σε όλους τους τύπους πολυμερών. Παρατηρήσεις -Σε κατεργασία με κολλαγενάση, στους C για 30 λεπτά, παρατηρήθηκαν σχετικά όχι υψηλά ποσοστά αποδόμησης οργανικής ύλης (76%). -Δυνατότητα απομόνωσης μικροπλαστικών από ανάλυση επιμέρους δείγματος από οργανισμούς (π.χ. περιεχόμενο του στομάχου) ή και ανάλυση ολόκληρου του σώματος. Συνδυαστική μέθοδος, πέψη με τη χρήση πρωτεϊνάσης-κ, CaCl 2 και H 2O 2 Πλεονεκτήματα -Υψηλά ποσοστά ανάκτησης μικροπλαστικών (97%). - Τα περισσότερα από τα αντιδραστήρια είναι εύκολα προσβάσιμα και σχετικά φτηνά. -Δεν παρατηρήθηκε αποδόμηση και απώλεια μικροπλαστικών. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Η εναπόθεση στα μικροπλαστικά στρώματος ασβεστίου μπορεί να δημιουργήσει προβλήματα στον περαιτέρω χαρακτηρισμό τους. -Μεθοδολογία πιο περίπλοκη από τις απλές διαδικασίες πέψης. -Σχετικά υψηλός χημικός κίνδυνος. -Η πρωτεϊνάση-κ δεν είναι συνηθισμένο αντιδραστήριο, ενώ παράλληλα είναι πολύ ακριβό. Παρατηρήσεις -Η διαδικασία περιλαμβάνει κατεργασία με πρωτεϊνάση-κ (500 mg/ml) και CaCl2 50 ο C για 2 ώρες, ανακίνηση για 20 λεπτά, περαιτέρω επώαση στους 60 ο C για 2 ώρες και τέλος κατεργασία με 30 ml H2O2 (30%) και παραμονή όλη τη νύχτα. - Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης. Άλλες Μέθοδοι Παλμική εξαγωγή υπερήχων Πλεονεκτήματα -Εύκολη μεθοδολογία. -Σχετικά οικονομική μέθοδος. -Χωρίς χημικούς κινδύνους. -Εύκολα προσβάσιμη σε κοινό εργαστήριο. -Γρήγορη μεθοδολογία. -Επαληθευμένη μέθοδος για PVC, PE, PP, PS, PET. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Δεν διευκρινίζονται τα ποσοστά ανάκτησης. -Άγνωστη η δυνατότητα εφαρμογής σε όλους τους τύπους δειγμάτων. -Ο καθαρισμός με υπερήχους μπορεί να σπάσει περαιτέρω τα σωματίδια, οπότε να παρατηρηθούν βλάβες στα πολυμερή. Karlsson et al., 2017 Miller et al., 2017 Prata et al., 2019 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Miller et al., 2017 Prata et al., 2019 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Miller et al., 2017 Viršek et al., 2016 [76]

76 3.4. Μέθοδοι χημικής ανάλυσης και ταυτοποίησης Η συνθετότητα των περιβαλλοντικών δειγμάτων και η μεγάλη ποικιλία των μικροπλαστικών, που εμφανίζονται σε διάφορα μεγέθη, σχήματα και τύπους πολυμερών, καθιστούν δύσκολο τον χαρακτηρισμό και την ταυτοποίησή τους χρησιμοποιώντας μια μόνο αναλυτική μέθοδο. Ως εκ τούτου, ο συνδυασμός περισσότερων από δύο αναλυτικών τεχνικών χρησιμοποιείται ευρέως. Γενικά, η ανάλυση των μικροπλαστικών περιλαμβάνει δύο στάδια. Το φυσικό χαρακτηρισμό των μικροσωματιδίων (π.χ. μέσω μικροσκοπίας) και το χημικό χαρακτηρισμό (π.χ. μέσω φασματοσκοπίας) που ακολουθεί συνήθως, για τον πλήρη προσδιορισμό της ταυτότητας του πολυμερούς των μικροπλαστικών (Shim et al., 2017) Οπτική Αναγνώριση Η οπτική αναγνώριση είναι η πιο απλή και πιο συχνά χρησιμοποιούμενη τεχνική αναγνώρισης μικροπλαστικών, η οποία μπορεί να επιτευχθεί με παρατήρηση με γυμνό μάτι. Τα σχήματα και τα χρώματα αποτελούν τα κύρια χαρακτηριστικά για να προσδιοριστεί εάν ένα ύποπτο σωματίδιο είναι μικροπλαστικό (Wang & Wang, 2018). Είναι λοιπόν μια εύκολη, απλή και γρήγορη μέθοδος τόσο για τους ειδικούς όσο και για τους μη επαγγελματίες εθελοντές, που έχουν λάβει όμως σύντομη εκπαίδευση (Shim et al., 2017). Τα μεγαλύτερα από τα πλαστικά μικροσωματίδια μεγέθους 2-5 mm, μπορούν να ταξινομηθούν άμεσα, οπτικά, με αυτό τον τρόπο. Μικρότερου μεγέθους σωματίδια χρειάζονται περαιτέρω παρατήρηση κάτω από ένα μικροσκόπιο, συνήθως ένα στερεομικροσκόπιο. Η οπτική ταξινόμηση θα πρέπει όμως να συνδυαστεί με ανάλυση χημικής σύνθεσης για καλύτερη αναγνώριση του τύπου του πολυμερούς (Mai et al., 2018). Εναλλακτικά, η «δοκιμή καυτής βελόνας» μπορεί να εφαρμοστεί για την επιβεβαίωση της «πλαστικής φύσης» των ύποπτων υλικών. Αυτή η δοκιμή συνίσταται στη εφαρμογή ενός θερμαινόμενου άκρου βελόνας σε κάθε ένα πλαστικό σωματίδιο, για να εξακριβωθεί εάν και πως τήκονται τα ύποπτα σωματίδια όταν υποβάλλονται σ αυτή τη θερμική δοκιμή (Karlsson et al., 2017; Silva et al., 2018). Ωστόσο, αυτή η μέθοδος έχει το μειονέκτημα ότι δεν επιτρέπει την αναγνώριση του πολυμερούς, αν και παραμένει μια βιώσιμη προσέγγιση, ειδικά όταν οι περισσότερο ακριβοί εξοπλισμοί, όπως οι φασματοσκοπικοί αναλυτές, δεν είναι διαθέσιμοι (Silva et al., 2018). [77]

77 Μέθοδοι χρώσης - Βαφή με Nile Red Η απλή μέθοδος χρώσης θα μπορούσε να παρέχει μια εναλλακτική λύση και συμπληρωματική μέθοδο αναγνώρισης. Το Κόκκινο του Νείλου (Nile Red) είναι μια χρήσιμη βαφή για επιλεκτική χρώση των υδρόφοβων μικροπλαστικών (Shim et al., 2017). Η βαφή Nile Red προσροφάται πάνω σε πλαστικές επιφάνειες και τις καθιστά φθορίζουσες όταν ακτινοβολούνται με μπλε φως (Shim et al., 2017; Silva et al., 2018). Η ανάλυση της εικόνας επιτρέπει την αναγνώριση και καταμέτρηση των πλαστικών σωματιδίων (>100 μm) (Silva et al., 2018). Θεωρείται μία εύκολη και χαμηλού κόστους μέθοδος (Miller et al., 2017). Έτσι αποτελεί ένα απλό και αποτελεσματικό εργαλείο για την οπτική αναγνώριση των πλαστικών και για τη βελτίωση της διαδικασίας επιλογής των σωματιδίων που πρέπει να υποβληθούν σε περαιτέρω χημικό χαρακτηρισμό (Prata et al., 2019). Απαιτεί βραχυπρόθεσμη επώαση (10-30 λεπτά), παρέχει υψηλό ποσοστά ανάκτησης (96,6%) (Prata et al., 2019). Επιτρέπει μετά το διαχωρισμό, δονητική φασματοσκοπία (FTIR ή Raman), με ή χωρίς, ένα σύντομο βήμα καθαρισμού με λευκαντικό (Miller et al., 2017; Prata et al., 2019). Η ικανότητας του Nile Red για αλλαγή χρώματος λόγω αλλαγής στην πολικότητα του διαλύτη, βοηθάει στο να διακριθούν τα πολικά πολυμερή (νάιλον και ΡΕΤ) και υδρόφοβα πολυμερή (PE, PP και PS) (Silva et al., 2018). Άλλα σωματίδια όμως, όπως οργανικά θραύσματα μπορεί να λεκιαστούν από τη βαφή. Αυτό θα οδηγούσε όμως σε υπερεκτίμηση των μικροπλαστικών στα προς μελέτη δείγματα (Miller et al., 2017; Prata et al., 2019). Δεν θεωρείται μια πραγματική μέθοδος διαχωρισμού και ταυτοποίησης, γιατί μάλλον πρέπει μετέπειτα να εφαρμοστεί μία επιπλέον μέθοδος, όπως για παράδειγμα φασματοσκοπία FTIR ή Raman (Miller et al., 2017). Εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί το διάλυμα Rose Bengal που χρωματίζει τα οργανικά σωματίδια, όπως για παράδειγμα οι φυσικές ίνες, αλλά όχι τα πλαστικά, επιτρέποντας την οπτική διαφοροποίηση μεταξύ πλαστικών και μη πλαστικών σωματιδίων. Ωστόσο, ορισμένες μελέτες ανέφεραν ότι υπήρξαν και μικροπλαστικά (όπως το PVPP) που βάφονται από το διάλυμα Rose Bengal, ενώ άλλα φυσικά σωματίδια όπως σωματίδια αμύλου και κυτταρίνης, δεν βάφτηκαν. Ως εκ τούτου, αυτό θα οδηγούσε σε λανθασμένο χαρακτηρισμό των μικροσωματιδίων (Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020). Επιπλέον μία μελέτη έδειξε ότι μετά από χρώση με διάλυμα Rose Bengal και τον μετέπειτα χαρακτηρισμό με φασματοσκοπία FTIR, τα μικροσωματίδια που ήταν στην πραγματικότητα πλαστικά παρουσίασαν μεγάλες [78]

78 διακυμάνσεις 22-99%, δείχνοντας έτσι τα προβλήματα που προκύπτουν κατά τη οπτική διαφοροποίηση μέσω χρώσης. Προς το παρόν, το Nile Red φαίνεται να είναι η πιο πολλά υποσχόμενη τεχνική χρώσης για μικροπλαστικά (Prata et al., 2019) Οπτικές μέθοδοι-μέθοδοι μικροσκοπίας Κοινό οπτικό μικροσκόπιο Αποτελεί μία μέθοδο εξοικονόμησης χρόνου (Mai et al., 2018), με την οποία προσδιορίζεται το σχήμα, το μέγεθος και τα χρώματα των μικροσωματιδίων (Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020). Ο χειρισμός είναι απλός και εύκολος (Shim et al., 2017; Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020), χωρίς χημικό περιορισμό για τα μικροπλαστικά (Duis & Coors, 2016). Είναι χαμηλής ανάλυσης τεχνική μικροσκοπίας, κατάλληλη για δείγματα μεγάλου όγκου, ειδικά σε περιπτώσεις όπου ακριβά αναλυτικά όργανα δεν είναι διαθέσιμα (Wang & Wang, 2018). Δεν παρέχει πληροφορίες για τη σύνθεση των πολυμερών (Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020). Υπάρχει υψηλή πιθανότητα ψευδούς τόσο θετικού σφάλματος λόγω συνυπολογισμού σωματιδίων που δεν είναι μικροπλαστικά, όσο και αρνητικού σφάλματος λόγω μη συμπερίληψης μικρών και διάφανων πλαστικών σωματιδίων (Shim et al., 2017). Διαφανή ή λευκά σωματίδια απαιτούν προσεκτικές μεθόδους διαφοροποίησης, π.χ. εξέταση υπό υψηλή μεγέθυνση χρησιμοποιώντας μικροφθορισμό (Duis & Coors, 2016). Χαρακτηριστικά, όπως η λάμψη, η φωτεινότητα, τα απρόσμενα χρώματα, η ειδική ελαστική συνοχή, η σκληρότητα, η διαφορετικότητα σε φόρμες και δομές εξετάζονται και αξιολογούνται (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Οι ίνες αναγνωρίζονται ευκολότερα από τα άλλα σωματίδια (Mai et al., 2018). Ωστόσο υπάρχει πάντα μια πιθανότητα προκατάληψης κατά τον οπτικό εντοπισμό μικροπλαστικών μέσω μικροσκοπίας. Η ποιότητα των αποτελεσμάτων αναγνώρισης εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως η υποκειμενικότητα του εξεταστή, η προέλευση του δείγματος, το σχήμα και το μέγεθος των σωματιδίων, καθώς και το μικροσκόπιο που χρησιμοποιείται. Επιπλέον, τα υποβαθμισμένα μικροπλαστικά μπορεί να έχουν υποστεί αλλαγές στη μορφολογία τους, καθιστώντας την οπτική αναγνώριση ακόμη δυσκολότερη (Wang & Wang, 2018). Η ψευδής ταυτοποίηση μικροσωματιδίων με τη χρήση μικροσκοπίας ήταν γενικά, πάνω από 20%, ενώ για διαφανή σωματίδια ξεπέρασε το 70% (Shim et al., 2017). [79]

79 Για τη βελτίωση της ακρίβειας των αποτελεσμάτων αναγνώρισης, απαιτείται η τήρηση ορισμένων κριτηρίων σχετικά με τον οπτικό χαρακτηρισμό ή/και τον χαρακτηρισμό μέσω μικροσκοπίας, των «ύποπτων σωματιδίων» ως μικροπλαστικά. Τα ύποπτα σωματίδια ή οι ίνες δεν πρέπει να διαθέτουν ορατές οργανικές ή κυτταρικές δομές. Οι ίνες πρέπει να έχουν ομοιόμορφο πάχος και χρώμα σε όλο το μήκος τους, ενώ τα σωματίδια πρέπει να είναι διαυγή και ομοιόμορφα χρωματισμένα. Τέλος διαφανή και λευκά σωματίδια θα πρέπει να επιβεβαιωθούν περαιτέρω με μικροσκοπία υψηλής μεγέθυνσης ή χρήση μικροσκόπιου φθορισμού (Wang & Wang, 2018) Στερεομικροσκόπιο & μικροσκόπιο Φθορισμού Γενικά, για μικροπλαστικά με μέγεθος μικρότερο των 2mm απαιτείται η χρήση μικροσκοπίου (Duis & Coors, 2016), κατά προτίμηση ενός στερεομικροσκοπίου (Fries et al., 2013). Ο χειρισμός είναι σχετικά απλός και εύκολος, παρέχοντας στερεοσκοπικές εικόνες με σαφή διακριτική ικανότητα. Ως τεχνική μικροσκοπίας παρέχει μία μέτρια, αλλά ικανοποιητική ανάλυση (Fries et al., 2013). Η μικροσκοπία φθορισμού παρέχει υψηλή ανάλυση, με βέλτιστη παρατήρηση και ακρίβεια στη μέτρηση (Duis & Coors, 2016). Έτσι παρέχεται μία επιβεβαίωση στον χαρακτηρισμό διαφανών ή λευκών σωματιδίων, ως μικροπλαστικά, που εξετάζονται υπό υψηλή μεγέθυνση χρησιμοποιώντας μικροφθορισμό (Duis & Coors, 2016; Wang & Wang, 2018) Ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (scanning electron microscopy, SEM) Η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης μπορεί να προσφέρει εξαιρετικά καθαρές και υψηλής μεγέθυνσης εικόνες πλαστικών σωματιδίων. Οι εικόνες υψηλής ανάλυσης της επιφανειακής υφής των σωματιδίων, διευκολύνουν τη διάκριση μικροπλαστικών από οργανικά σωματίδια (Rocha-Santos & Duarte, 2015; Shim et al., 2017). Παρέχει λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με το μέγεθος και το σχήμα των μικροσωματιδίων (Fries et al., 2013; Wang & Wang, 2018). Μπορεί επίσης να βοηθήσει στον εντοπισμό ανόργανων πρόσθετων (Shim et al., 2017). Ωστόσο οι εικόνες που παρέχονται είναι μόνο ασπρόμαυρες (Shim et al., 2017), τα δείγματα πρέπει να επικαλυφθούν σε υψηλό κενό (Rocha-Santos & Duarte, 2015) και γενικά δεν είναι διαθέσιμες λεπτομερείς πληροφορίες αναγνώρισης (Fries et al., 2013; Elkhatib & [80]

80 Oyanedel-Craver, 2020). Αυτή η τεχνική απαιτεί σημαντικό χρόνο και προσπάθεια για την προετοιμασία του δείγματος, όπως καθαρισμός, στέγνωμα, επικάλυψη σε υψηλό κενό, οπότε δεν ενδείκνυται για μεγάλο αριθμό δειγμάτων (Wang & Wang, 2018; Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020) Ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης και φασματοσκοπία διασποράς ενέργειας ακτίνων-χ (Scanning electron microscopy & energy dispersive X-ray spectroscopy, SEM-EDS) Η συνδυασμένη χρήση της SEM και της φασματοσκοπίας διασποράς ενέργειας ακτίνων-χ (energy dispersive X-ray spectroscopy, EDS) είναι σε θέση να παρέχει λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με τη στοιχειακή σύνθεση των μικροπλαστικών και των ανόργανων πρόσθετων που αυτά περιέχουν (Fries et al., 2013; Rocha-Santos & Duarte, 2015; Wang & Wang, 2018). Εφαρμογή της SEM-EDS βοηθά στην περαιτέρω διαφοροποίηση των φυσικών υλικών από μικροπλαστικά μέσω απεικόνισης και στοιχειακής ανάλυσης, η οποία ως εκ τούτου περιορίζει την ποσότητα των σωματιδίων που απαιτούνται για περαιτέρω φασματοσκοπική ανάλυση (Wang & Wang, 2018). Παρέχει υψηλής ανάλυσης καθαρές εικόνες των σωματιδίων (Wang & Wang, 2018; Silva et al., 2018; Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020), πετυχαίνοντας έτσι το χημικό και μορφολογικό χαρακτηρισμό τους (Rocha-Santos & Duarte, 2015; Wang & Wang, 2018). Διευκολύνει τη διαφοροποίηση μεταξύ πλαστικών και ανόργανων σωματιδίων λόγω των κυρίαρχων ανόργανων στοιχείων (Si, Ca) (Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020). Κατά τη SEM-EDS δεν απαιτείται επικάλυψη των δειγμάτων, λόγω χειρισμού σε χαμηλό κενό (Fries et al., 2013). Εντούτοις το SEM-EDS είναι ακριβό όργανο και η διαδικασία είναι χρονοβόρα, δηλαδή απαιτείται σημαντικός χρόνος για την προετοιμασία και εξέταση του δείγματος (Shim et al., 2017). Επιπλέον τα χρώματα των σωματιδίων δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως στοιχεία αναγνώρισης σ αυτή την ανάλυση, ενώ αυτός ο περιορισμός μπορεί να οδηγήσει σε προκαταλήψεις σχετικά με τον προσδιορισμό της αφθονίας των μικροπλαστικών σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον. Ωστόσο αποτελέσματα αναλύσεων, σε μικροπλαστικά έδειξαν ότι τα χλωριωμένα πλαστικά, όπως το PVC, μπορούν εύκολα να προσδιορίζονται λόγω των μοναδικών στοιχειακών υπογραφών τους, από την παρουσία χλωρίου. Επίσης μπορούν να προσδιοριστούν διάφορα ορυκτά συστατικά που αναγνωρίστηκαν ψευδώς ως πλαστικά μέσω οπτικής μικροσκοπίας (Silva et al., 2018). Αναλύσεις με SEM-EDS έδειξαν ότι πολλά [81]

81 σωματίδια, τα οποία οπτικά θεωρήθηκαν ως μικροπλαστικά, ήταν στην πραγματικότητα πυριτικά άλατα του αργιλίου, προερχόμενα από τέφρα (Duis & Coors, 2016) Φασματοσκοπικές Μέθοδοι Φασματοσκοπία υπέρυθρων μετασχηματισμού Fourier (Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR) Η ταυτοποίηση βάσει της φασματοσκοπίας υπερύθρων (IR) γίνεται με τη σύγκριση του φάσματος IR ενός άγνωστου πλαστικού δείγματος με τα φάσματα γνωστών πολυμερών (Hidalgo-Ruz et al., 2012). Η φασματοσκοπία υπέρυθρων μετασχηματισμού Fourier, FTIR, μπορεί να παρέχει ένα μοναδικό υπέρυθρο φάσμα για συγκεκριμένο χημικό δεσμό. Διαφορετικά υλικά έχουν διαφορετικές συνθέσεις δεσμών, καθιστώντας δυνατό τον προσδιορισμό μιας άγνωστης ουσίας, συγκρίνοντας το φάσμα της με τα φάσματα γνωστών υλικών. Λόγω της υψηλής αξιοπιστίας της, η FTIR έχει γίνει μία από τις πιο συχνά χρησιμοποιούμενες τεχνικές για το χαρακτηρισμό μικροπλαστικών που ανακτώνται από τα περιβαλλοντικά δείγματα (Mai et al., 2018; Wang & Wang, 2018; Chen et al., 2020). Είναι μία μη καταστρεπτική μέθοδος, που απαιτεί πολύ μικρές ποσότητες δείγματος και είναι φιλική προς το περιβάλλον (Araujo et al., 2018; Prata et al., 2019). Χαρακτηρίζεται από υψηλή αξιοπιστία και δυνατότητα για έλεγχο υψηλής απόδοσης (Viršek et al., 2016; Shim et al., 2017; Elkhati& Oyanedel-Craver, 2020). Αποφεύγει την ψευδώς θετική συμπερίληψη των μη πλαστικών σωματιδίων και μειώνει το ψευδώς αρνητικό σφάλμα λόγω των πλαστικών σωματιδίων που δεν έχουν ιδιαίτερο χρώμα ή υφή (Shim et al., 2017). Η FTIR μπορεί επίσης να παρέχει πρόσθετες πληροφορίες για τα μικροσωματίδια, όπως η ένταση της οξείδωσης και ο βαθμός αποικοδόμησης που έχουν υποστεί στο περιβάλλον (Viršek et al., 2016). Επίσης επιτρέπει μια σαφέστερη αναγνώριση των πολικών ομάδων (Shim et al., 2017; Silva et al., 2018), ενώ μπορούν να ταυτοποιηθούν και οι λειτουργικές ομάδες που υπάρχουν στα πολυμερή των μικροπλαστικών (Silva et al., 2018). Ως όργανο μέτρησης είναι ακριβό και απαιτεί πολύ έμπειρους χειριστές (Shim et al., 2017; Wang & Wang, 2018). Η διαδικασία είναι επίπονη και χρονοβόρα για την ολοκλήρωση του προσδιορισμού των σωματιδίων (Shim et al., 2017; Wang & Wang, 2018; Elkhatib & Oyanedel- [82]

82 Craver, 2020) και τα μικροπλαστικά σωματίδια πρέπει προηγουμένως να στεγνώσουν, καθώς το νερό απορροφά έντονα την ακτινοβολία IR ή/και να καθαρίζονται από οργανικά και ανόργανα υλικά τα οποία μπορούν να επηρεάσουν τα φάσματα (Viršek et al., 2016). Τα φάσματα προκύπτουν σε σχέση με το επιφανειακό τμήμα των θραυσμάτων, το οποίο αποτελεί μειονέκτημα σε σχέση με τις θερμοαναλυτικές τεχνικές (Shim et al., 2017). Γενικά πολύ μικρά σωματίδια (<10 μm) δεν είναι ανιχνεύσιμα, λόγω του ορίου διάθλασης, ενώ προκαλείται υποεκτίμηση των μικροπλαστικών που είναι <20 μm (Chen et al., 2020). Η FTIR μπορεί να ταυτοποιήσει τη σύνθεση του πολυμερούς μικροπλαστικών, με μέγεθος >20 μm (Shim et al., 2017; Wang & Wang, 2018; Prata et al., 2019; Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020). Τα μεγάλου πάχους όμως σωματίδια (> μm) μπορεί να οδηγήσουν σε ολική απορρόφηση (Chen et al., 2020) Φασματοσκοπία εξασθενημένης συνολικής ανακλαστικότητας- FTIR (attenuated total reflectance-ftir spectroscopy, ATR-FTIR) Αποτελεί μία φιλική προς το περιβάλλον, μη καταστρεπτική μέθοδο (Araujo et al., 2018; Prata et al., 2019), που μπορεί να διευκολύνει την αναγνώριση μικροπλαστικών ακανόνιστου σχήματος, που δεν μπορούν να αναγνωριστούν από τα φάσματα FTIR (Hidalgo-Ruz et al., 2012; Mai et al., 2018; Prata et al., 2019), κάτι που ισχύει επίσης και για τα μεγάλου πάχους ή τα αδιαφανή σωματίδια (Prata et al., 2019). Είναι μία εύχρηστη τεχνική με ακριβή αποτελέσματα, που παρέχει πληροφορίες σχετικά με τη χημική δομή των σωματιδίων (Viršek et al., 2016; Prata et al., 2019). Απαιτεί πολύ μικρές ποσότητες δείγματος (Mai et al., 2018) και είναι ανεξάρτητη από τη μάζα των σωματιδίων και των ινών (Shim et al., 2017; Mai et al., 2018). Τα απόλυτα εξειδικευμένα όργανα είναι ακριβά (Hidalgo-Ruz et al., 2012; Wang & Wang, 2018) και απαιτούν έμπειρο προσωπικό για τη λειτουργία τους και την επεξεργασία των δεδομένων (Shim et al., 2017; Wang & Wang, 2018). Ωστόσο αποτελεί μία τεχνική που είναι κατάλληλη μόνο για ανάλυση σωματιδίων που είναι μεγαλύτερα από 500μm (Wang & Wang, 2018; Mai et al., 2018). Επιμολυντές, οργανικοί και ανόργανοι, καθώς και τα πρόσθετα που υπάρχουν συνήθως στα μικροπλαστικά, μπορούν να επικαλύπτουν τις φασματικές ταινίες του πολυμερούς δυσχεραίνοντας την αναγνώριση (Viršek et al., 2016). [83]

83 Φασματοσκοπία συστοιχίας εστιακού επιπέδου-ftir (focal plane array-ftir spectroscopy, FPA-FTIR) Για να αντιμετωπιστούν τα προβλήματα και οι δυσλειτουργίες κατά τις φασματοσκοπικές αναλύσεις της παραδοσιακής FTIR, εφαρμόστηκαν βελτιωμένες μέθοδοι, όπως η FPA-FTIR, για τον προσδιορισμό των μικροπλαστικών σε περιβαλλοντικά δείγματα. Η FPA-FTIR είναι μία μη καταστρεπτική μέθοδος, φιλική προς το περιβάλλον (Prata et al., 2019), που προσφέρει μια αμερόληπτη ανάλυση υψηλής απόδοσης όλων των πλαστικών σωματιδίων με μέγεθος >20 μm (Mai et al., 2018; Wang & Wang, 2018). Καθιστά δυνατή τη γρήγορη απόκτηση πολλών φασμάτων με μία μόνο απλή μέτρηση, μειώνοντας σημαντικά το χρόνο ανάλυσης (Wang & Wang, 2018; Chen et al., 2020). Απαιτεί όμως ακριβό εξοπλισμό και έμπειρο προσωπικό για τη λειτουργία και την επεξεργασία των δεδομένων (Chen et al., 2020) Φασματοσκοπία FTIR συζευγμένη με μικροσκοπία (microscopic Fourier transform infrared spectroscopy, micro-ftir) Προκύπτει από το συνδυασμό της FTIR φασματοσκοπίας με τεχνικές μικροσκοπίας. Η micro-ftir είναι μία μη καταστρεπτική μέθοδος, φιλική προς το περιβάλλον (Prata et al., 2019), που απαιτεί πολύ μικρές ποσότητες δείγματος (Chen et al., 2020). Επιτρέπει την ταυτόχρονη απεικόνιση (οπτικοποίηση) των δειγμάτων και τη συλλογή φασμάτων από αυτά, δηλαδή τη χημική χαρτογράφησή τους (Rocha- Santos & Duarte, 2015; Mintenig et al., 2017). Η τεχνική micro-ftir εφαρμόστηκε με επιτυχία για μικρά, μη διαχωρίσιμα σωματίδια μικροπλαστικών. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται η αναγνώριση σωματιδίων που έχουν διαχωριστεί με φίλτρα (Mintenig et al., 2017). Έχει χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό μικροπλαστικών σε θαλάσσια ιζήματα, και απέδειξε την ικανότητα τέτοιων τεχνικών για ανάλυση μοριακής χαρτογράφησης μικροπλαστικών, με βάση τα φασματικά χαρακτηριστικά τους, χωρίς την ανάγκη εκ των προτέρων οπτικής επιθεώρησης των θραυσμάτων για χαρακτηρισμό. Ως εκ τούτου, είναι δυνατό να αναπτυχθούν πρωτόκολλα βασισμένα στη micro-ftir φασματοσκοπία για τη φασματική απεικόνιση πολλών τύπων πολυμερών (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Είναι λοιπόν μία εύχρηστη τεχνική με ακριβή αποτελέσματα (Rocha-Santos & Duarte, 2015; Viršek et al., 2016), που διευκολύνει την ανίχνευση μικρότερων σωματιδίων (>10 μm) (Viršek et al., 2016; Wang & Wang, 2018; Chen et al., 2020). Απαιτείται όμως ακριβός εξοπλισμός [84]

84 (FTIR φασματόμετρο συζευγμένο με μικροσκόπιο) και εκπαιδευμένοι χειριστές (Rocha-Santos & Duarte, 2015; Shim et al., 2017), ενώ είναι και μία σχετικά χρονοβόρα διαδικασία (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Τα μικροπλαστικά σωματίδια πρέπει προηγουμένως να στεγνώσουν, καθώς το νερό απορροφά έντονα την ακτινοβολία IR (Wang & Wang, 2018). Η micro-ftir εξοπλισμένη μάλιστα με συστοιχία εστιακού επιπέδου (focal plane array, FPA) αποτελεί μία, ακόμη πιο βελτιωμένη συνδυαστική τεχνική, που διευκολύνει μια πολύ ταχύτερη χημική χαρτογράφηση των μικροπλαστικών (>10μm), με ταυτόχρονη καταγραφή αρκετών χιλιάδων φασμάτων με μία μόνο μέτρηση. Έχει αποδειχθεί ότι ο χρόνος ανάλυσης μειώθηκε από αρκετές ημέρες σε 9 ώρες για τη σάρωση ενός φίλτρου διαμέτρου 47 mm. Η εφαρμογή αυτής της τεχνικής για μικροπλαστικά, έχει επεκταθεί και γενικά σε δείγματα όπως νερά, λύματα, πλαγκτόν, ίζημα, χιόνι και αέρα εσωτερικών χώρων (Chen et al., 2020). Η FTIR και οι βελτιωμένες εκδόσεις της, όπως η συνδυασμένη με μικροσκοπία FTIR φασματοσκοπία (micro-ftir), η εξασθενημένης συνολικής ανακλαστικότητας- FTIR (attenuated total reflectance-ftir, ATR-FTIR) και η φασματοσκοπία συστοιχίας εστιακού επιπέδου-ftir (focal plane array-ftir spectroscopy, FPA- FTIR) χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο στην έρευνα των μικροπλαστικών παγκοσμίως (Mai et al., 2018; Wang & Wang, 2018; Chen et al., 2020) Φασματοσκοπία Raman (Raman spectroscopy) Η φασματοσκοπία Raman (Raman spectroscopy) και μία τεχνική της σε συνδυασμό με μικροσκοπία, η micro-raman, καθιστούν δυνατή την αναγνώριση μικροπλαστικών, μεγέθους έως 1 μm, κάτι που αποτελεί πρόκληση για επίτευξη, μέσω άλλων φασματοσκοπικών τεχνικών (Wang & Wang, 2018; Mai et al., 2018). Σε σχέση με τη φασματοσκοπία FTIR που παράγει ένα υπέρυθρο φάσμα, το οποίο προκύπτει από αλλαγή στη διπολική ροπή, η Raman παρέχει ένα μοριακό φάσμα δακτυλικών αποτυπωμάτων με βάση την πολικότητα των χημικών δεσμών (Prata, et al., 2019). Σε σύγκριση με την FTIR, η Raman παρέχει καλύτερη ανταπόκριση στην αναγνώριση μη πολικών, συμμετρικών δεσμών, ενώ η FTIR επιτρέπει μια σαφέστερη αναγνώριση πολικών ομάδων, καθιστώντας αυτές τις τεχνικές συμπληρωματικές (Silva et al., 2018). Η φασματοσκοπία Raman είναι μία μη καταστρεπτική μέθοδος (Shim et al., 2017), φιλική προς το περιβάλλον (Wang & Wang, 2018; Prata et al., 2019), που απαιτεί πολύ μικρές ποσότητες δείγματος (Araujo et al., 2018). Είναι [85]

85 εύχρηστη τεχνική με ακριβή αποτελέσματα σχετικά με την αναγνώριση και επιβεβαίωση της σύνθεσης των πολυμερών των μικροπλαστικών (Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020). Η ανάλυση γίνεται χωρίς επαφή, οπότε τα δείγματα παραμένουν ανέπαφα για πιθανή περαιτέρω ανάλυση (Shim et al., 2017). Είναι δυνατή η ανάλυση μη διαφανών και σκοτεινών σωματιδίων. Μπορούν λοιπόν να αναγνωριστούν με την φασματοσκοπία Raman πολύ μικρά σωματίδια (έως 1 μm) και επομένως μεγαλύτερος αριθμός ανιχνεύσιμων μικροπλαστικών σε σύγκριση με τη φασματοσκοπία FTIR (Shim et al., 2017; Mai et al., 2018; Elkhatib & Oyanedel- Craver, 2020). Έτσι η φασματοσκοπία Raman παρουσιάζει καλύτερη χωρική ανάλυση, ευρύτερη φασματική κάλυψη και χαμηλότερη παρεμβολή νερού κατά την ανάλυση (Araujo et al., 2018; Silva et al., 2018). Ωστόσο υπάρχουν μεγάλες παρεμβολές λόγω φθορισμού από βιολογικά, οργανικά και ανόργανα υλικά, όπως χρωστικές ουσίες και πρόσθετα, που παρεμποδίζουν την αναγνώριση των μικροπλαστικών. Γι αυτό απαιτείται καθαρισμός των δειγμάτων πριν την ανάλυση (Shim et al., 2017; Wang & Wang, 2018; Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020). Επιπλέον ο λόγος σήματος-θορύβου του φασματόμετρου Raman είναι εγγενώς χαμηλός και έτσι μπορεί να αυξήσει τη δυσκολία ανάλυσης του φάσματος (La Nasa et al., 2020). Εντούτοις αποφεύγεται η ψευδώς θετική συμπερίληψη των μη πλαστικών σωματιδίων και μειώνεται το ψευδώς αρνητικό σφάλμα λόγω μη συμπερίληψης μικροπλαστικών σωματιδίων (Shim et al., 2017). Το φασματόμετρο Raman είναι πολύ πιο ακριβό όργανο από ένα FTIR φασματόμετρο (Mai et al., 2018), ενώ η διαδικασία είναι επίπονη και χρονοβόρα, για την ολοκλήρωση του προσδιορισμού των σωματιδίων (Shim et al., 2017; Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020) Φασματοσκοπία Raman συζευγμένη με μικροσκοπία (microscopic Raman spectroscopy, micro-raman) Η σύζευξη της φασματοσκοπίας Raman με μικροσκοπία, δίνει τη δυνατότητα να αναγνωριστούν μικροπλαστικά πολύ μικρά σε μέγεθος (Wang & Wang, 2018). Επιτρέπει λοιπόν την ανάλυση μικρών σωματιδίων μεταξύ 1 και 20 μm (Shim et al., 2017; Wang & Wang, 2018), με υψηλή χωρική ανάλυση και σχετικά χαμηλή ευαισθησία στο νερό (Shim et al., 2017). Ταυτόχρονα με τη συλλογή φασμάτων επιτρέπεται και η απεικόνιση, δηλαδή η οπτικοποίηση των σωματιδίων. Είναι εύχρηστη τεχνική, με ακριβή αποτελέσματα. Αποτελεί μία μη καταστρεπτική μέθοδο [86]

86 που μπορεί να εφαρμοστεί σε πολύ διαφορετικά υλικά. Η ανάλυση γίνεται χωρίς επαφή, οπότε τα δείγματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μία πιθανή επόμενη ανάλυση (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Απαιτείται ακριβός εξοπλισμός (φασματόμετρο Raman συζευγμένο με μικροσκόπιο) και εκπαιδευμένοι χειριστές (Rocha-Santos & Duarte, 2015; Shim et al., 2017). Η διαδικασία είναι επίπονη και χρονοβόρα (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Υπάρχουν παράλληλα παρεμβολές φθορισμού λόγω της παρουσίας βιολογικών, οργανικών και ανόργανων υλικών (Shim et al., 2017), όπως για παράδειγμα η παρουσία χρώματος στα μικροπλαστικά, τα οποία παρεμβαίνουν στα φάσματα που λαμβάνονται, δυσκολεύοντας την ανάλυσή τους (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Για την ελαχιστοποίηση των λανθασμένων σημάτων στη micro-raman συνιστάται ο καθαρισμός του δείγματος (Mai et al., 2018). Γενικά η micro-raman δεν χρησιμοποιείται στην πλειοψηφία των μελετών αναγνώρισης των μικροπλαστικών. Αυτό πιθανότατα οφείλεται στα δύο βασικότερα μειονεκτήματα που είναι οι παρεμβολές λόγω φθορισμού και οι μεγάλοι χρόνοι μέτρησης, που προαναφέρθηκαν (Araujo et al., 2018). Γενικά η χαρτογράφηση των μικροπλαστικών μέσω micro-raman είναι ακόμη υπό διερεύνηση και ανάπτυξη (Shim et al., 2017) Θερμοαναλυτικές Μέθοδοι Διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (Differential scanning calorimetry, DSC) Μία θερμοαναλυτική τεχνική, η οποία μετρά τις αλλαγές στις φυσικές και χημικές ιδιότητες των πολυμερών ανάλογα με τη θερμική τους σταθερότητα, δοκιμάστηκε πρόσφατα για την ταυτοποίηση μικροπλαστικών. Η διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC) είναι μια χρήσιμη μέθοδος για τη μελέτη των θερμικών ιδιοτήτων των πολυμερών, με έμφαση στα μικροπλαστικά. Η DSC απαιτεί υλικά αναφοράς για να προσδιοριστούν οι τύποι των πολυμερών, επειδή κάθε τύπος πολυμερούς παρουσιάζει διαφορετικά χαρακτηριστικά στην DSC. Είναι μία εύχρηστη τεχνική για την ταυτοποίηση πρωτογενών μικροπλαστικών, όπως τα μικροσφαιρίδια πολυαιθυλενίου, για τα οποία διατίθενται υλικά αναφοράς. Η DSC όμως, είναι μία καταστρεπτική μέθοδος ανάλυσης, με την οποία έχει γίνει ταυτοποίηση λίγων τύπων πολυμερών (Shim et al., 2017). Επιπλέον, τα μεγάλα σωματίδια μπορούν να [87]

87 προκαλέσουν παρεμβολές επειδή ο λόγος της μάζας προς την επιφάνειά τους είναι μεγαλύτερος από τα μικρότερα σωματίδια. Επίσης οι θερμοκρασίες μετάβασης κατά την αναλυτική διαδικασία, επηρεάζονται από παραμέτρους που σχετίζονται με την παραγωγή των πολυμερών, συμπεριλαμβανομένων των πρόσθετων, των ακαθαρσιών και των διακλαδώσεων των πολυμερικών αλυσίδων. Μία πολλά υποσχόμενη τεχνική, προέκυψε από τον συνδυασμό της θερμοβαρυμετρικής ανάλυσης (thermogravimetric analysis, TGA) με την διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης, η TGA-DSC (Xu et al., 2019) Θερμικές μέθοδοι συνδυασμένες με Αέρια Χρωματογραφία & Φασματομετρία Μάζας Η χρωματογραφία αερίου πυρόλυσης σε συνδυασμό με φασματομετρία μάζας (Pyrolysis gas chromatography-mass spectrometry, Pyr-GC-MS) και η χρωματογραφία θερμικής αποσύνθεσης σε συνδυασμό με φασματομετρία μάζας (thermal decomposition gas chromatography-mass spectrometry, TDS-GC-MS), ανήκουν επί του παρόντος στις βασικές τεχνολογίες για την αναγνώριση των μικροπλαστικών (Mai et al., 2018). Σε αυτό το πλαίσιο, οι θερμοαναλυτικές μέθοδοι μπορούν να θεωρηθούν ως συμπληρωματικές τεχνικές στις φασματοσκοπικές μεθόδους, για να επιτευχθεί η ολοκληρωμένη ανάλυση των μικροπλαστικών (Wang & Wang, 2018). Επιπλέον οι θερμοαναλυτικές τεχνικές χρησιμοποιούνται για την ανάλυση των πρόσθετων που περιέχονται στα πολυμερή των μικροπλαστικών, που δεν μπορούν να διαλυθούν, να εκχυλιστούν ή να υδρολυθούν εύκολα. Αξίζει να αναφερθεί ότι, οποιαδήποτε εκτίμηση της ρύπανσης στο θαλάσσιο περιβάλλον, απαιτεί γνώση τόσο του τύπου του πολυμερούς όσο και των πρόσθετων που περιέχονται στα μικροπλαστικά (Fries et al., 2013). (α) Χρωματογραφία αερίου πυρόλυσης σε συνδυασμό με φασματομετρία μάζας (Pyrolysis, gas chromatography, mass spectrometry, Pyr-GC-MS) Στη χρωματογραφία αερίου πυρόλυσης σε συνδυασμό με φασματομετρία μάζας, τα μικροπλαστικά πυρολύονται, δηλαδή αποσυντίθενται θερμικά, σε αδρανείς συνθήκες και το αέριο της πυρόλυσης διαχωρίζεται με χρωματογραφία στήλης, ενώ στη συνέχεια γίνεται ο προσδιορισμός των επί μέρους συστατικών με φασματομετρία μάζας (Prata et al., 2019). Σύμφωνα με την Pyr-GC-MS τα ληφθέντα πυρογράμματα από τα δείγματα συγκρίνονται με πυρογράμματα αναφοράς γνωστών πολυμερών [88]

88 (Shim et al., 2017). Το κύριο πλεονέκτημα της Pyr-GC-MS σε σχέση με τη φασματοσκοπία FTIR που εφαρμόζεται συνήθως, είναι ότι μπορούν να αναλυθούν τόσο τα πολυμερή όσο και τα οργανικά πρόσθετα σε ένα μόνο αναλυτικό κύκλο (Fries et al., 2013; Shim et al., 2017; Mai et al., 2018; La Nasa et al., 2020), ειδικά τα πρόσθετα που δεν μπορούν να διαλυθούν, να εκχυλιστούν ή να υδρολυθούν εύκολα (Fries et al., 2013). Μάλιστα η τεχνική διαδοχικών Pyr-GC-MS διαθέτει μεγάλο βαθμό ευαισθησίας για την ανάλυση πλαστικοποιητών, αντιοξειδωτικών και άλλων παραγόντων σε μικροπλαστικά σωματίδια, με μάζες δείγματος μικρότερες από 350 μg (Fries et al., 2013). Μόνο μια μικρή ποσότητα δείγματος, ακόμη και μg (Silva et al., 2018), απαιτείται για μία μέτρηση, υποδεικνύοντας ότι η Pyr-GC-MS είναι κατάλληλη μέθοδος για την ανάλυση ιχνών (Mai et al., 2018; Wang & Wang, 2018). Η παρακολούθηση των πρόσθετων στα μικροπλαστικά έχει προσελκύσει την αυξημένη προσοχή επιστημόνων και όχι μόνο, λόγω της πιθανής τοξικότητάς τους. Η Pyr-GC-MS θεωρείται πιο αποτελεσματική από τις δονητικές φασματοσκοπικές μεθόδους, FTIR και Raman, στην ανάλυση μιγμάτων διαφορετικών πολυμερών, για τον προσδιορισμό συγκεκριμένων μονομερών και συν-μονομερών σε αυτά (La Nasa et al., 2020). Η Pyr-GC-MS είναι μία καταστρεπτική μέθοδος (Wang & Wang, 2018; Prata et al., 2019), που εξαλείφει την ανάγκη προεπεξεργασίας του δείγματος, αφού εξετάζει άμεσα το στερεό δείγμα των πολυμερών (Fries et al., 2013; Wang & Wang, 2018; Silva et al., 2018). Αποτελεί μία αποτελεσματική τεχνική, εξοικονόμησης χρόνου, συγκριτικά με άλλες τεχνικές, καθώς και μείωσης κόστους για την ανάλυση των πολυμερών (Fries et al., 2013), η οποία είναι ανεξάρτητη από το σχήμα και το μέγεθος των μικροσωματιδίων (Wang & Wang, 2018). Τα δείγματα πρέπει να τοποθετούνται χειροκίνητα στο σωλήνα πυρόλυσης, επιτρέποντας για την ανάλυση ενός σωματιδίου ανά κύκλο, που διαρκεί περίπου 70 λεπτά κατά μέσο όρο. Έτσι ο χρόνος που απαιτείται για μία μέτρηση, περιορίζει τη δυνατότητα εφαρμογής της για ανάλυση μεγάλου αριθμού δειγμάτων (Wang & Wang, 2018; Xu et al., 2019). Η μέθοδος γενικά είναι κατάλληλη για δείγματα με μεγέθη σωματιδίων >500 μm, τα οποία πρέπει να μεταφερθούν με το χέρι, χρησιμοποιώντας τσιμπίδες (Xu et al., 2019). Δεν παρέχει πληροφορίες για τον αριθμό, το σχήμα και τη μορφολογία των μικροπλαστικών που υπάρχουν στο δείγμα, όπως μέγεθος σωματιδίων και κατανομή μεγέθους (Wang & Wang, 2018; Silva et al., 2018; Prata et al., 2019), αλλά παρέχει ποσοτικές πληροφορίες με βάση τη μάζα των πολυμερών (La Nasa et al., 2020). Τα ανόργανα πρόσθετα δεν μπορούν να ανιχνευτούν με την Pyr-GC-MS (Silva et al., [89]

89 2018), ενώ επίσης τα ανόργανα μόρια δεν προκαλούν παρεμβολές κατά την ανάλυση (Wang & Wang, 2018). Ουσιαστικά η Pyr-GC-MS χρησιμοποιείται ως μία τεχνική επαλήθευσης της σύνθεσης των ύποπτων μικροσωματιδίων (Silva et al., 2018). (β) Χρωματογραφία θερμικής αποσύνθεσης σε συνδυασμό με φασματομετρία μάζας (thermal decomposition, gas chromatography, mass spectrometry, TDS-GC-MS) Η TDS-GC-MS είναι μία καταστρεπτική μέθοδος ανάλυσης (Wang & Wang, 2018), η οποία σε σχέση με την Pyr-GC-MS έχει τα πλεονεκτήματα, πρώτον, ότι παρέχει τη δυνατότητα επεξεργασίας μεγαλύτερης μάζας δείγματος (Shim et al., 2017; Mai et al., 2018) και δεύτερον, ότι είναι κατάλληλη για την ανάλυση πιο σύνθετων περιβαλλοντικών δειγμάτων (Mai et al., 2018; Xu et al., 2019). Χρησιμοποιείται και αυτή για την ανάλυση τόσο των πολυμερών όσο και των πρόσθετων που περιέχονται στα μικροπλαστικά (Fries et al., 2013). Παρέχει ποσοτικές πληροφορίες με βάση τη μάζα των πολυμερών (La Nasa et al., 2020). Η TDS-GC-MS όμως δεν παρέχει πληροφορίες σχετικά με μορφολογικές ιδιότητες των αναλυθέντων μικροπλαστικών, όπως το μέγεθος των σωματιδίων και η κατανομή του μεγέθους τους (Wang & Wang, 2018). (γ) Θερμική εκχύλιση και φασματομετρία μάζας χρωματογραφίας αερίου εκρόφησης (thermal extraction and desorption, gas chromatography, mass spectrometry, TED-GC-MS) Παράλληλα με την Pyr-GC-MS, αναπτύσσονται επίσης νέες τεχνικές που βασίζονται σ αυτή, όπως η θερμική εκχύλιση και φασματομετρία μάζας χρωματογραφίας αερίου εκρόφησης (TED-GC-MS) (Wang & Wang, 2018). H TED-GC-MS συνδυάζει θερμική εκχύλιση με θερμοβαρυμετρική ανάλυση (thermogravimetric analysis, TGA) και θερμική εκρόφηση αερίου χρωματογραφίας-φασματομετρία μάζας (thermal desorption gas chromatography mass spectrometry, TD-GC-MS), καθιστώντας δυνατό τον προσδιορισμό ορισμένων τύπων πολυμερών στα μικροπλαστικά, σε περιβαλλοντικά δείγματα με εξοικονόμηση χρόνου (Wang & Wang, 2018; Silva et al., 2018). Έτσι έγινε δυνατή η ανάλυση και ποσοτικοποίηση πέντε κοινών πολυμερών (PE, PP, PS, νάυλον-6 και PET) σε περιβαλλοντικά δείγματα (Silva et al., 2018). Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου έναντι της Pyr-GC-MS είναι η δυνατότητα επεξεργασίας μεγαλύτερης ποσότητας δείγματος καθώς και η [90]

90 δυνατότητα ανάλυσης σύνθετων δειγμάτων από ετερογενή πεδία (Prata et al., 2019). Γενικά, η TED-GC-MS παρουσιάζει τα βασικά χαρακτηριστικά των υπόλοιπων θερμικών τεχνικών ανάλυσης περιβαλλοντικών δειγμάτων. Έτσι είναι μία καταστρεπτική μέθοδος ανάλυσης (Wang & Wang, 2018; Silva et al., 2018), η οποία χρησιμοποιείται για την ανάλυση τόσο των πολυμερών όσο και των πρόσθετων που περιέχονται στα μικροπλαστικά (Fries et al., 2013). Παρέχει και αυτή ποσοτικές πληροφορίες με βάση τη μάζα των πολυμερών (La Nasa et al., 2020), όχι όμως πληροφορίες σχετικά με μορφολογικές ιδιότητες των αναλυθέντων μικροπλαστικών, όπως το μέγεθος των σωματιδίων και η κατανομή του μεγέθους τους (Wang & Wang, 2018). Στον Πίνακα 6 που ακολουθεί, παρουσιάζονται συγκεντρωτικά οι μέθοδοι ανάλυσης και ταυτοποίησης των πολυμερών στα μικροπλαστικά, καθώς και βελτιωμένες εκδόσεις τους. Παρατίθενται τα πλεονεκτήματα, οι περιορισμοί και τα μειονεκτήματα που αυτές παρουσιάζουν, καθώς επίσης και επιμέρους χαρακτηριστικά και πληροφορίες που συμπληρώνουν τη συνολική εικόνα των μεθόδων αυτών. [91]

91 Πίνακας 6: Μέθοδοι ανάλυσης και ταυτοποίησης των πολυμερών στα μικροπλαστικά (υποπίνακας 1/6) Οπτικές μέθοδοι (Μικροσκοπία) Κοινό οπτικό μικροσκόπιο ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα -Απλός και εύκολος χειρισμός. -Μέθοδος εξοικονόμησης χρόνου. -Προσδιορίζει το σχήμα, το μέγεθος και τα χρώματα. -Κατάλληλη μέθοδος για δείγματα μεγάλου όγκου. -Χωρίς χημικό περιορισμό των μικροπλαστικών. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Χαμηλή ανάλυση ως τεχνική μικροσκοπίας. -Δεν παρέχει πληροφορίες για τη σύνθεση των πολυμερών. -Υψηλή πιθανότητα ψευδούς θετικού σφάλματος λόγω συνυπολογισμού σωματιδίων που δεν είναι μικροπλαστικά. -Υψηλή πιθανότητα ψευδούς αρνητικού σφάλματος λόγω μη συμπερίληψης μικρών και διάφανων πλαστικών σωματιδίων. -Επιπλέον, τα υποβαθμισμένα μικροπλαστικά μπορεί να έχουν υποστεί αλλαγές στη μορφολογία τους, καθιστώντας την οπτική αναγνώριση ακόμη δυσκολότερη. Παρατηρήσεις -Μικροπλαστικά με μέγεθος <2mm απαιτούν τη χρήση μικροσκοπίου χαρακτηριστικά, όπως η λάμψη, η φωτεινότητα, τα απρόσμενα χρώματα, η ειδική ελαστική συνοχή, η σκληρότητα, η διαφορετικότητα σε φόρμες και δομές εξετάζονται και αξιολογούνται. -Η ποιότητα των αποτελεσμάτων αναγνώρισης εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως η υποκειμενικότητα του εξεταστή, η προέλευση δείγματος, το σχήμα και το μέγεθος των σωματιδίων και το μικροσκόπιο που χρησιμοποιείται. - Οι ίνες αναγνωρίζονται ευκολότερα από τα άλλα σωματίδια. -Η ψευδής ταυτοποίηση μικροσωματιδίων με τη χρήση μικροσκοπίας ήταν γενικά πάνω από 20% και πάνω από 70% για διαφανή σωματίδια. Στερεοσκοπικό μικροσκόπιο Duis & Coors, 2016 Elkhatib & Oyanedel- Craver, 2020 Mai et al., 2018 Rocha-Santos & Duarte, 2015 Shim et al., 2017 Wang & Wang, 2018 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Fries et al., Στερεοσκοπική εικόνα με σαφή διακριτική ικανότητα. -Απλός και εύκολος χειρισμός. Mai et al., Μέθοδος εξοικονόμησης χρόνου. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Μέτρια αλλά ικανοποιητική ανάλυση ως τεχνική μικροσκοπίας. Μικροσκόπιο φθορισμού Πλεονεκτήματα -Υψηλή ανάλυση. -Φθορισμός με βέλτιστη παρατήρηση και ακριβή μέτρηση. -Διαφανή ή λευκά σωματίδια εξετάζονται υπό υψηλή μεγέθυνση χρησιμοποιώντας μικροφθορισμό. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Δεν αναφέρονται. Ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (scanning electron microscopy, SEM) Πλεονεκτήματα -Υψηλή ανάλυση. -Παρέχει λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με το μέγεθος και το σχήμα των μικροσωματιδίων. -Μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό ανόργανων πλαστικών πρόσθετων. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Μόνο ασπρόμαυρες εικόνες. -Τα δείγματα πρέπει να επικαλυφθούν σε υψηλό κενό. -Μη διαθέσιμες λεπτομερείς πληροφορίες αναγνώρισης. -Αυτή η τεχνική απαιτεί σημαντικό χρόνο και προσπάθεια για την προετοιμασία του δείγματος, όπως καθαρισμός, στέγνωμα, ενώ πρέπει να επικαλυφθούν λόγω χειρισμού σε υψηλό κενό, οπότε δεν είναι κατάλληλο για μεγάλο αριθμό δειγμάτων. ΑΝΑΦΟΡΕΣ Duis & Coors, 2016 Wang & Wang, 2018 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Elkhatib & Oyanedel- Craver, 2020 Fries et al., 2013 Rocha-Santos & Duarte, 2015 Shim et al., 2017 Wang & Wang, 2018 [92]

92 Πίνακας 6: Μέθοδοι ανάλυσης και ταυτοποίησης των πολυμερών στα μικροπλαστικά (υποπίνακας 2/6) Φασματοσκοπικές μέθοδοι Φασματοσκοπία υπέρυθρων μετασχηματισμού Fourier (Fourier transform infrared ΑΝΑΦΟΡΕΣ spectroscopy, FTIR) Πλεονεκτήματα -Μη καταστρεπτική μέθοδος. -Απαιτεί πολύ μικρές ποσότητες δείγματος. -Φιλική προς το περιβάλλον. -Υψηλή αξιοπιστία, και δυνατότητα για έλεγχο υψηλής απόδοσης. -Αποφεύγει την ψευδώς θετική συμπερίληψη των μη πλαστικών σωματιδίων και μειώνει το ψευδώς αρνητικό σφάλμα λόγω των πλαστικών σωματιδίων που δεν έχουν ιδιαίτερο χρώμα ή υφή. -Μπορεί επίσης να παράσχει πρόσθετες πληροφορίες για σωματίδια, όπως η ένταση της οξείδωσης και ο βαθμός αποικοδόμησης που έχουν υποστεί στο περιβάλλον. -Επιτρέπει μια σαφέστερη αναγνώριση των πολικών ομάδων. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Ακριβό όργανο. -Επίπονη και χρονοβόρα εργασία για την ολοκλήρωση του προσδιορισμού των σωματιδίων. -Απαιτεί πολύ έμπειρους χειριστές. -Τα μικροπλαστικά σωματίδια πρέπει προηγουμένως να στεγνώσουν, καθώς το νερό απορροφά έντονα την ακτινοβολία IR ή/και να καθαρίζονται από οργανικά και ανόργανα υλικά τα οποία μπορούν να επηρεάσουν τα φάσματα. -Τα φάσματα προκύπτουν σε σχέση με το επιφανειακό τμήμα των θραυσμάτων (μειονέκτημα σε σχέση με τις τεχνικές πυρόλυσης). -Πολύ μικρά σωματίδια (<10 μm) δεν είναι ανιχνεύσιμα (όριο διάθλασης), ενώ προκαλείται υποεκτίμηση των μικροπλαστικών που είναι <20 μm. -Τα μεγάλου πάχους σωματίδια (> μm) οδηγούν σε ολική απορρόφηση. -Τα μη διαφανή σωματίδια είναι δύσκολο να αναλυθούν με αυτή τη μέθοδο. Παρατηρήσεις -Η FTIR μπορεί να ταυτοποιήσει τη σύνθεση του πολυμερούς μικροπλαστικών, με μέγεθος >20 μm. -Συμπληρωματική μέθοδος της Φασματοσκοπίας Raman. ATR-FTIR (attenuated total reflectance-ftir spectroscopy) Πλεονεκτήματα -Μη καταστρεπτική μέθοδος. -Φιλική προς το περιβάλλον. -Είναι εύχρηστη τεχνική με ακριβή αποτελέσματα που παρέχει πληροφορίες σχετικά με τη χημική δομή των σωματιδίων. -Απαιτεί πολύ μικρές ποσότητες δείγματος. -Ανεξάρτητη από τη μάζα των σωματιδίων ή και των ινών. -Κατάλληλη για λήψη φασμάτων μικροπλαστικών με ακανόνιστα σχήματα. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Τα απόλυτα εξειδικευμένα όργανα είναι ακριβά και απαιτούν έμπειρο προσωπικό για τη λειτουργία και την επεξεργασία των δεδομένων. -Επιμολυντές (οργανικοί και ανόργανοι) και τα πρόσθετα μπορούν να επικαλύπτουν τις φασματικές ταινίες του πολυμερούς δυσχεραίνοντας την αναγνώριση. -Κατάλληλη μόνο για ανάλυση σωματιδίων μεγαλύτερα από 500 μm. Araujo et al., 2018 Chen et al., 2020 Elkhatib & Oyanedel- Craver, 2020 Prata et al., 2019 Shim et al., 2017 Silva et al., 2018 Viršek et al., 2016 Wang & Wang, 2018 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Araujo et al., 2018 Hidalgo-Ruz et al., 2012 Mai et al., 2018 Prata et al., 2019 Shim et al., 2017 Viršek et al., 2016 Wang & Wang, 2018 FPA-FTIR (focal plane array-ftir spectroscopy) ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Chen et al., Μη καταστρεπτική μέθοδος. -Φιλική προς το περιβάλλον. -Προσφέρει μια αμερόληπτη ανάλυση υψηλής απόδοσης όλων των πλαστικών σωματιδίων (>20 μm ). -Καθιστά δυνατή τη γρήγορη απόκτηση πολλών φασμάτων με μία μόνο απλή μέτρηση, μειώνοντας σημαντικά το χρόνο ανάλυσης. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Απαιτεί ακριβό εξοπλισμό. -Απαιτεί έμπειρο προσωπικό για τη λειτουργία και την επεξεργασία των δεδομένων. Mai et al., 2018 Prata et al., 2019 Wang & Wang, 2018 [93]

93 Πίνακας 6: Μέθοδοι ανάλυσης και ταυτοποίησης των πολυμερών στα μικροπλαστικά (υποπίνακας 3/6) Φασματοσκοπικές μέθοδοι Φασματοσκοπία Raman (Raman spectroscopy) ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα -Μη καταστρεπτική μέθοδος. -Φιλική προς το περιβάλλον. -Απαιτεί πολύ μικρές ποσότητες δείγματος. -Είναι εύχρηστη τεχνική με ακριβή αποτελέσματα σχετικά με την αναγνώριση και επιβεβαίωση της σύνθεσης των πολυμερών των μικροπλαστικών. -Ανάλυση χωρίς επαφή, με όφελος ότι τα δείγματα παραμένουν ανέπαφα για πιθανή περαιτέρω ανάλυση. -Είναι δυνατή η ανάλυση μη διαφανών και σκοτεινών σωματιδίων. -Ανίχνευση πλαστικού μεγέθους έως 1 μm. -Επιτρέπει μια σαφέστερη αναγνώριση των μη πολικών ομάδων και συμμετρικών δεσμών. -Αποφεύγει την ψευδώς θετική συμπερίληψη των μη πλαστικών σωματιδίων και μειώνει το ψευδώς αρνητικό σφάλμα λόγω μη συμπερίληψης μικροπλαστικών σωματιδίων. -Παρουσιάζει χαμηλότερη παρεμβολή νερού κατά την ανάλυση. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Πολύ ακριβό όργανο. -Επίπονη και χρονοβόρα εργασία για την ολοκλήρωση του προσδιορισμού των σωματιδίων. -Παρεμβολή από χρωστικές ουσίες και πρόσθετα, τα οποία παρεμβαίνουν στην ταυτοποίηση των πολυμερών. -Υπάρχουν μεγάλες παρεμβολές λόγω φθορισμού από βιολογικά, οργανικά και ανόργανα υλικά, εμποδίζοντας τηναναγνώριση των μικροπλαστικών. Γι αυτό απαιτείται καθαρισμός των δειγμάτων πριν την Ανάλυση. -Ο λόγος σήματος, θορύβου του φασματόμετρου Raman είναι εγγενώς χαμηλός και έτσι μπορεί να αυξήσει τη δυσκολία ανάλυσης του φάσματος. Παρατηρήσεις -Μπορούν να αναγνωριστούν με την φασματοσκοπία Raman πολύ μικρά σωματίδια (έως 1 μm) και επομένως μεγαλύτερος αριθμός ανιχνεύσιμων μικροπλαστικών σε σύγκριση με την φασματοσκοπία FTIR. -Το φασματόμετρο λέιζερ Raman είναι πολύ πιο ακριβό από ένα FTIR φασματόμετρο. -Συμπληρωματική μέθοδος της Φασματοσκοπίας υπέρυθρων μετασχηματισμού Fourier, FTIR. Φασματοσκοπικές μέθοδοι συζευγμένες με τεχνικές μικροσκοπίας micro-ftir (microscopic Fourier transform infrared spectroscopy) Araujo et al., 2018 Elkhatib & Oyanedel- Craver, 2020 La Nasa et al., 2020 Mai et al., 2018 Prata et al., 2019 Shim et al., 2017 Silva et al., 2018 Wang & Wang, 2018 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Chen et al., Μη καταστρεπτική μέθοδος. -Απαιτεί πολύ μικρές ποσότητες δείγματος. -Φιλική προς το περιβάλλον. -Επιτρέπει την ταυτόχρονη απεικόνιση (οπτικοποίηση) των δειγμάτων και τη συλλογή φασμάτων από αυτά (χημική χαρτογράφηση των δειγμάτων). -Είναι εύχρηστη τεχνική με ακριβή αποτελέσματα. -Διευκολύνει την ανίχνευση μικρότερων σωματιδίων (>10 μm). Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Απαιτεί ακριβό εξοπλισμό (FT-IR φασματόμετρο που συνδέεται με μικροσκόπιο) και εκπαιδευμένο χειριστή. -Σχετικά χρονοβόρα εργασία. -Τα μικροπλαστικά σωματίδια πρέπει προηγουμένως να στεγνώσουν, καθώς το νερό απορροφά έντονα την ακτινοβολία IR. Παρατηρήσεις -Η micro-ftir εξοπλισμένη μάλιστα με συστοιχία εστιακού επιπέδου (focal plane array, FPA), δηλαδή FPA-micro-FTIR, αποτελεί μία, ακόμη πιο βελτιωμένη συνδυαστική τεχνική, που διευκολύνει μια πολύ ταχύτερη χημική χαρτογράφηση των μικροπλαστικών (>10μm), με ταυτόχρονη καταγραφή αρκετών χιλιάδων φασμάτων με μία μόνο μέτρηση. Mintenig et al., 2017 Prata et al., 2019 Rocha-Santos & Duarte, 2015 Shim et al., 2017 Viršek et al., 2016 Wang & Wang, 2018 [94]

94 Πίνακας 6: Μέθοδοι ανάλυσης και ταυτοποίησης των πολυμερών στα μικροπλαστικά (υποπίνακας 4/6) Φασματοσκοπικές μέθοδοι συζευγμένες με τεχνικές μικροσκοπίας micro-raman (microscopic Raman spectroscopy) ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα -Μη καταστρεπτική μέθοδος που μπορεί να εφαρμοστεί σε πολύ διαφορετικά υλικά. -Είναι εύχρηστη τεχνική με ακριβή αποτελέσματα. -Ανάλυση χωρίς επαφή. -Επιτρέπει την ανάλυση μικρών σωματιδίων μεταξύ 1 και 20 μm με υψηλή χωρική ανάλυση και σχετικά χαμηλή ευαισθησία στο νερό. -Ταυτόχρονα με τη συλλογή φασμάτων επιτρέπει την απεικόνιση (οπτικοποίηση) των δειγμάτων. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Απαιτεί ακριβό εξοπλισμό (φασματόμετρο Raman που συνδέεται με μικροσκόπιο) και εκπαιδευμένο χειριστή. -Επίπονη και χρονοβόρα εργασία. -Υπάρχουν παρεμβολές φθορισμού λόγω της παρουσίας βιολογικών, οργανικών και ανόργανων υλικών. -Η παρουσία χρώματος στα μικροπλαστικά παρεμβαίνει στα φάσματα που λαμβάνονται δυσκολεύοντας την ανάλυσή τους. Παρατηρήσεις -Διευκολύνει την ανίχνευση μικρότερων σωματιδίων σε σχέση με τις ΙR τεχνικές. -Η χαρτογράφηση του micro-raman είναι ακόμα υπό ανάπτυξη. SEM-EDS (Scanning electron microscopy, SEM & energy dispersive X-ray spectroscopy, EDS) Πλεονεκτήματα -Μη καταστρεπτική μέθοδος. -Υψηλής ανάλυσης καθαρές εικόνες των σωματιδίων. -Χημικός και μορφολογικός χαρακτηρισμός των σωματιδίων. -Παρέχει λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με τη σύνθεση τόσο των μικροπλαστικών όσο και των ανόργανων πρόσθετων που αυτά περιέχουν. -Διευκολύνει τη διαφοροποίηση μεταξύ πλαστικών και ανόργανων σωματιδίων λόγω των κυρίαρχων ανόργανων στοιχείων (Si, Ca). -Δεν απαιτείται επικάλυψη λόγω χειρισμού σε χαμηλό κενό. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Το SEM-EDS είναι ακριβό όργανο και απαιτεί σημαντικό χρόνο για την προετοιμασία και εξέταση του δείγματος. Θερμοαναλυτικές μέθοδοι DSC (Differential scanning calorimetry) Rocha-Santos & Duarte, 2015 Shim et al., 2017 Wang & Wang, 2018 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Duis & Coors, 2016 Elkhatib & Oyanedel- Craver, 2020 Fries et al., 2013 Rocha-Santos & Duarte, 2015 Shim et al., 2017 Silva et al., 2018 Wang & Wang, 2018 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Fries et al., Χρησιμοποιείται για την ανάλυση τόσο του τύπου των πολυμερών στα μικροπλαστικά. -Παρέχει ποσοτικές πληροφορίες με βάση τη μάζα των πολυμερών. La Nasa et al., 2020 Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Καταστρεπτική μέθοδο ανάλυσης. Shim et al., Ταυτοποίηση λίγων τύπων πολυμερών. -Τα μεγάλα σωματίδια μπορούν να προκαλέσουν παρεμβολές επειδή ο λόγος της μάζας προς την επιφάνειά Xu et al., 2019 τους είναι μεγαλύτερος από τα μικρότερα σωματίδια. -Οι θερμοκρασίες μετάβασης κατά την αναλυτική διαδικασία, επηρεάζονται από παραμέτρους που σχετίζονται με την παραγωγής των πολυμερών, συμπεριλαμβανομένων των πρόσθετων, των ακαθαρσιών και των διακλαδώσεων των αλυσίδων των πολυμερών. Παρατηρήσεις -Η DSC απαιτεί υλικά αναφοράς για προσδιοριστούν οι διάφοροι τύποι πολυμερών. -Ο συνδυασμός της διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης με θερμοβαρυμετρική ανάλυση (TGA) οδήγησε σε μία πολλά υποσχόμενη μέθοδο την TGA-DSC. [95]

95 Πίνακας 6: Μέθοδοι ανάλυσης και ταυτοποίησης των πολυμερών στα μικροπλαστικά (υποπίνακας 5/6) Θερμοαναλυτικές μέθοδοι συνδυασμένες με Αέρια Χρωματογραφία & Φασματομετρία Μάζας Pyr-GC-MS (Pyrolysis, gas chromatography, mass spectrometry ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Fries et al., Αποτελεί αποτελεσματική μέθοδο, εξοικονόμησης χρόνου και μείωσης κόστους για την ανάλυση πολυμερούς. -Παρέχει ποσοτικές πληροφορίες με βάση τη μάζα των πολυμερών. -Είναι ανεξάρτητη από το σχήμα και το μέγεθος των μικροσωματιδίων. -Παρέχει λεπτομερείς πληροφορίες για τη χημική σύνθεση του πολυμερούς, καθώς και των οργανικών πρόσθετων που περιέχονται ταυτόχρονα, επειδή μπορούν να αναλυθούν σε ένα μόνο αναλυτικό κύκλο. -Χρησιμοποιείται για την ανάλυση πρόσθετων, που δεν μπορούν να διαλυθούν, να εκχυλιστούν ή να υδρολυθούν εύκολα. -Τα ανόργανα μόρια δεν προκαλούν παρεμβολές στην ανάλυση. -Μόνο μια μικρή ποσότητα δείγματος (ακόμη και μg) απαιτείται για μία μέτρηση, υποδεικνύοντας ότι η Pyr-GC-MS είναι κατάλληλη μέθοδος για την ανάλυση ιχνών. -Η τεχνική εξαλείφει την ανάγκη προεπεξεργασίας του δείγματος αφού εξετάζει άμεσα το στερεό πολύμερές δείγμα. -Η τεχνική διαδοχικών Pyr-GC-MS διαθέτει μεγάλο βαθμό ευαισθησίας για την ανάλυση πλαστικοποιητών, αντιοξειδωτικών και άλλων παραγόντων σε μικροπλαστικά σωματίδια, με μάζες δείγματος μικρότερες από 350 μg. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Καταστρεπτική μέθοδος. -Τα δείγματα πρέπει να τοποθετούνται χειροκίνητα στο σωλήνα πυρόλυσης, επιτρέποντας για την ανάλυση ενός σωματιδίου ανά κύκλο, που διαρκεί κατά μέσο όρο περίπου 70 λεπτά. Έτσι ο χρόνος που απαιτείται για μία μέτρηση περιορίζει τη δυνατότητα εφαρμογής της για ανάλυση μεγάλου αριθμού δειγμάτων. -Δεν παρέχει πληροφορίες για τον αριθμό, το σχήμα και τη μορφολογία των μικροπλαστικών που υπάρχουν στο δείγμα, όπως μέγεθος σωματιδίων και κατανομή μεγέθους. -Τα ανόργανα πρόσθετα δεν μπορούν να ανιχνευτούν. La Nasa et al., 2020 Mai et al., 2018 Prata et al., 2019 Shim et al., 2017 Silva et al., 2018 Wang & Wang, 2018 Xu et al., 2019 Παρατηρήσεις -Η μέθοδος γενικά είναι κατάλληλη για δείγματα με μεγέθη >500 μm, τα οποία πρέπει να μεταφερθούν στο δοχείο πυρόλυσης με το χέρι, χρησιμοποιώντας τσιμπίδες. TDS-GC-MS (thermal decomposition, gas chromatography, mass spectrometry) ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Fries et al., Μπορεί να επεξεργαστεί μεγαλύτερη μάζα δείγματος. -Κατάλληλη για την ανάλυση πιο σύνθετων περιβαλλοντικών δειγμάτων. -Χρησιμοποιείται για την ανάλυση πρόσθετων που περιέχονται στα πολυμερή των μικροπλαστικών, που δεν μπορούν να διαλυθούν, να εκχυλιστούν ή να υδρολυθούν εύκολα. -Παρέχει ποσοτικές πληροφορίες με βάση τη μάζα των πολυμερών. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Καταστρεπτική μέθοδο ανάλυσης. -Δεν παρέχει πληροφορίες σχετικά με μορφολογικές ιδιότητες των αναλυθέντων μικροπλαστικών, όπως το μέγεθος των σωματιδίων και η κατανομή του μεγέθους τους. La Nasa et al., 2020 Mai et al., 2018 Shim et al., 2017 Wang & Wang, 2018 Xu et al., 2019 TED-GC-MS (thermal extraction and desorption, gas chromatography, mass spectrometry) ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Fries et al., Το πλεονέκτημα έναντι της Pyr-GC-MS είναι η δυνατότητα επεξεργασίας μεγαλύτερης ποσότητας δείγματος καθώς και η δυνατότητα ανάλυσης σύνθετων δειγμάτων από ετερογενή πεδία. -Αποτελεί αποτελεσματική μέθοδο, εξοικονόμησης χρόνου για τον προσδιορισμό ορισμένων τύπων πολυμερών στα μικροπλαστικά, σε περιβαλλοντικά δείγματα. -Χρησιμοποιείται για την ανάλυση πρόσθετων που περιέχονται στα πολυμερή των μικροπλαστικών, που δεν μπορούν να διαλυθούν, να εκχυλιστούν ή να υδρολυθούν εύκολα. -Παρέχει ποσοτικές πληροφορίες με βάση τη μάζα των πολυμερών. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Καταστρεπτική μέθοδο ανάλυσης. -Δεν παρέχει πληροφορίες σχετικά με μορφολογικές ιδιότητες των αναλυθέντων μικροπλαστικών, όπως το μέγεθος των σωματιδίων και η κατανομή του μεγέθους τους. Παρατηρήσεις -Συνδυάζει θερμική εκχύλιση με θερμοβαρυμετρική ανάλυση (thermogravimetric analysis, TGA)και θερμική εκρόφηση αερίου χρωματογραφίας-φασματομετρία μάζας (thermal desorption gas chromatography mass spectrometry, TD-GC-MS). -Έγινε η ανάλυση και ποσοτικοποίηση πέντε κοινών πολυμερών (PE, PP, PS, νάυλον-6 και PET) σε περιβαλλοντικά δείγματα. La Nasa et al., 2020 Prata et al., 2019 Silva et al., 2018 Wang & Wang, 2018 [96]

96 Πίνακας 6: Μέθοδοι ανάλυσης και ταυτοποίησης των πολυμερών στα μικροπλαστικά (υποπίνακας 6/6) Μέθοδοι Χρώσης Βαφή με Nile Red ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα -Εύκολη και γρήγορη μεθοδολογία. -Μέθοδος χαμηλού κόστους για τη διευκόλυνση της οπτικής ταυτοποίησης, κατά την οποία τα φθορίζοντα σωματίδια μπορούν να αναγνωριστούν και να καταμετρηθούν. -Απαιτεί βραχυπρόθεσμη επώαση (10-30 λεπτά), παρέχει υψηλό ποσοστά ανάκτησης (96,6%). -Επιτρέπει μετά το διαχωρισμό, δονητική φασματοσκοπία (FTIR ή Raman), με ή χωρίς, ένα σύντομο βήμα καθαρισμού με λευκαντικό. -Η ικανότητας του Nile Red για αλλαγή χρώματος λόγω αλλαγής στην πολικότητα του διαλύτη, βοηθάει στο να διακριθούν τα πολικά πολυμερή (νάιλον και ΡΕΤ) και υδρόφοβα πολυμερή (PE, PP και PS). Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Άλλα σωματίδια όπως οργανικά θραύσματα μπορεί να λεκιαστούν από τη βαφή. Αυτό θα οδηγούσε όμως σε υπερεκτίμηση των μικροπλαστικών στα προς μελέτη δείγματα. -Δεν θεωρείται μια πραγματική μέθοδος διαχωρισμού και ταυτοποίησης γιατί, πρέπει μετέπειτα να εφαρμοστεί μία επιπλέον μέθοδος όπως για παράδειγμα φασματοσκοπία FTIR ή Raman. Παρατηρήσεις -Η βαφή Nile Red προσροφάται πάνω σε πλαστικές επιφάνειες και τις καθιστά φθορίζουσες όταν ακτινοβολούνται με μπλε φως. Η ανάλυση της εικόνας επιτρέπει την αναγνώριση και μέτρηση των πλαστικών σωματιδίων (>100 μm). -Εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί διάλυμα Rose Bengal. Το διάλυμα αυτό χρωματίζει τα οργανικά σωματίδια, όπως για παράδειγμα οι φυσικές ίνες, αλλά όχι τα πλαστικά, επιτρέποντας έτσι την οπτική διαφοροποίηση μεταξύ πλαστικών και μη πλαστικών σωματιδίων. Elkhatib & Oyanedel- Craver, 2020 Miller et al., 2017 Prata et al., 2019 Shim et al., 2017 Silva et al., Τεχνολογίες και μέθοδοι αφαίρεσης μικροπλαστικών Εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων Οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων (ΕΕΛ) αν και αποτελούν, όπως προαναφέρθηκε, δευτερεύουσες πηγές μικροπλαστικών, εντούτοις παίζουν ζωτικό ρόλο στην απομάκρυνση του μεγαλύτερου ποσοστού τους (Shen et al., 2020; Bui et al., 2020), που μπορεί να είναι μεγαλύτερο του 95% (Padervand et al., 2020). Έρευνες έδειξαν ότι στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων τα μικροπλαστικά που εντοπίζονται πιο συχνά ήταν ίνες ΡΕΤ και ακανόνιστου σχήματος σωματίδια PE, τα οποία είναι πιθανό να προέρχονται από το πλύσιμο συνθετικών ρούχων και χρήση προϊόντων προσωπικής φροντίδας, όπως οδοντόκρεμα, αντίστοιχα, δεδομένου ότι οι ΕΕΛ δέχονται κυρίως αστικά λύματα (Ziajahromi et al., 2017; Gündoğdu et al., 2018). Λόγω του μικρού τους μεγέθους (<5 mm) και της χαμηλής τους πυκνότητας (<1,2 g/cm 3 ), το 50-98% των μικροπλαστικών αφαιρούνται κατά τη διάρκεια της πρωτοβάθμιας επεξεργασίας (Enfrin et al., 2019; Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020), ενώ ένα επιπλέον 0,2 14% αφαιρείται κατά τη διάρκεια της δευτεροβάθμιας επεξεργασίας. Αμελητέο ποσό μικροπλαστικών αφαιρέθηκε κατά τη διάρκεια της τριτοβάθμιας επεξεργασίας όπως έδειξαν ορισμένες μελέτες, με μία συνολική [97]

97 αφαίρεση να κυμαίνεται μεταξύ 95 και 99% (Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020). Οι ίνες απομακρύνονται κυρίως κατά τη διάρκεια της πρωτοβάθμιας επεξεργασίας, ενώ και η τριτοβάθμια συμβάλει στην περαιτέρω απομάκρυνσή τους (Talvitie et al., 2015). Προσδιορίστηκε ότι οι περισσότερες ίνες (77,9%) και οι μικροπλαστικές μεμβράνες ήταν μεταξύ 1 και 5 mm, ενώ τα περισσότερα θραύσματα (90%) είχαν μέγεθος μικρότερο του 0,1 mm (Gündoğdu et al., 2018). Ακόμη και η συμβατική μέθοδος ενεργοποιημένης ιλύος, όπως έδειξαν κάποιες έρευνες, θα μπορούσε να αφαιρέσει το 92,6%, σε άλλες το 93,7% των μικροπλαστικών (Bui et al., 2020), ενώ σε μερικές περιπτώσεις η απόδοση αφαίρεσης έφτασε και το 98% (Shen et al., 2020). Οι ΕΕΛ παρέχουν τη δυνατότητα επεξεργασίας εισροών μεγάλου φάσματος συγκεντρώσεων μικροπλαστικών και αποτελούν εφαρμογές μεγάλης κλίμακας (Padervand et al., 2020). Το επενδυτικό κόστος δεν είναι σχετικά υψηλό (Padervand et al., 2020; Bui et al., 2020). Απαιτείται όμως η κάλυψη μεγάλων εκτάσεων (Padervand et al., 2020; Bui et al., 2020) και η χρήση μεγάλου μεγέθους μηχανικών συσκευών. Οι χρόνοι παραμονής στη δεξαμενή καθίζησης είναι σχετικά μεγάλοι και το μεγάλο λειτουργικό κόστος οφείλεται στις ενεργειακές απαιτήσεις. Υπάρχει πιθανότητα αδυναμίας απομάκρυνσης των μικροπλαστικών πολύ μικρού μεγέθους, όταν δεν εφαρμόζονται εξειδικευμένες τεχνολογίες (π.χ. βιοαντιδραστήρες μεμβρανών, MBR) κατά την τριτοβάθμια επεξεργασία. Πάντως υπάρχει ευελιξία λόγω της μεγάλης ποικιλίας τεχνικών που μπορούν να εφαρμοστούν κατά την τριτοβάθμια επεξεργασία, κάτι όμως που επηρεάζει και το κόστος εξοπλισμού (Padervand et al., 2020). Οι Ziajahromi et al. (2017) αναφέρουν στην έρευνά τους, ότι βρέθηκαν κατά μέσο όρο 0,28, 0,48 και 1,54 μικροπλαστικά ανά λίτρο τελικής εκροής μετά από τριτοβάθμια, δευτεροβάθμια και πρωτοβάθμια επεξεργασία λύματων, αντίστοιχα. Λίγο πιο πάνω από το 2% των μικροπλαστικών ανιχνεύθηκαν στην εκροή της τριτοβάθμιας προχωρημένης επεξεργασίας, με μέγεθος σωματιδίων που κυμαίνονταν από 20 έως 100 μm, το οποίο διαπιστώθηκε με τη χρήση τεχνολογίας διήθησης μεμβρανών, όπως η υπερδιήθηση και η αντίστροφη ώσμωση (Enfrin et al., 2019). Η συσσώρευση μεγάλων ποσοτήτων λάσπης, αυξάνει το κόστος λόγω ανάγκης επεξεργασίας και διάθεσής της (Padervand et al., 2020; Bui et al., 2020). Μελέτες έδειξαν την ύπαρξη μικροπλαστικών στη λυματολάσπη, η οποία μπορεί να αποτελέσει και αυτή, δευτερεύουσα πηγή μικροπλαστικών (Mintenig et al., 2017). Τα μικροπλαστικά επιπλέον μπορούν να παρεμποδίσουν τη βακτηριακή πέψη της [98]

98 λάσπης με έκπλυση επικίνδυνων συστατικών όπως η διφαινόλη-a (Duis & Coors, 2016). Η χρήση λάσπης λυμάτων ως λίπασμα για γεωργικές εφαρμογές είναι συχνά μια οικονομικά συμφέρουσα πρόταση αξιοποίησής της. Ωστόσο από την άλλη πλευρά, η χρήση της ως λίπασμα μπορεί να αποτελέσει ένα σημαντικό παράγοντα εισόδου μικροπλαστικών στα γεωργικά εδάφη (Gündoğdu et al., 2018). Σε ορισμένες χώρες, όπως οι Κάτω Χώρες, η εφαρμογή της λυματολάσπης απαγορεύεται για γεωργική χρήση και γενικά αποτεφρώνεται (Verschoor et al., 2016). Υπάρχουν όμως ορισμένες χώρες στις οποίες η ιλύς λυμάτων εξακολουθεί να απορρίπτεται στη θάλασσα, οπότε τα μικροπλαστικά φτάνουν απευθείας στο υδρόβιο περιβάλλον (Duis & Coors, 2016) Απομάκρυνση μικροπλαστικών με διήθηση χώρου και τη χρήση μεμβρανών Διήθηση με μονοστρωματικά φίλτρα άμμου Η διήθηση με μονοστρωματικά φίλτρα άμμου (sand filter, SF) είναι μία τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την αφαίρεση μικροπλαστικών. Είναι μία απλή και σχετικά χαμηλού κόστους μέθοδος. Η απομάκρυνση των μικροπλαστικών γίνεται με δέσμευση μεταξύ των κόκκων της άμμου ή κολλώντας στην επιφάνεια των κόκκων της. Η αποτελεσματικότητα αφαίρεσης των μικροπλαστικών στα φίλτρα άμμου δεν είναι υψηλή (29%-44%). Εντούτοις σε ένα δημοτικό σύστημα επεξεργασίας λυμάτων στην Ιταλία, μία μελέτη έδειξε ότι δεσμεύτηκε περίπου το 56% των μικροπλαστικών (Bui et al., 2020) Διήθηση με πολυστρωματικά φίλτρα άμμου Η διήθηση με πολυστρωματικά φίλτρα άμμου (rapid sand filter, RSF) ανήκει στις μεθόδους απομάκρυνσης και αφαίρεσης μικροπλαστικών, η οποία είναι απλή και σχετικά χαμηλού κόστους μέθοδος. Τα φίλτρα RSF είναι κατασκευασμένα από πολλά διαφορετικά στρώματα μέσων. Συνήθως, υπάρχουν τρία στρώματα, από κόκκους ανθρακίτη, πυριτική άμμο και χαλίκι. Το μέγεθος κόκκων άμμου είναι περίπου 0,8-1,2 mm και ο υδραυλικός χρόνος παραμονής περίπου 1,08 ώρες (Bui et al., 2020). Μπορούν να αφαιρεθούν ακόμη και τα μικρότερου μεγέθους κλάσματα μικροπλαστικών μm (Padervand et al., 2020). Λόγω των διαφορετικών στρωμάτων [99]

99 υλικών, π.χ. χαλίκι και χαλαζία (μονάδα επεξεργασίας λυμάτων στη Φινλανδία), η απόδοση αφαίρεσης ήταν υψηλή, φτάνοντας το 97%. Γενικά είναι κατάλληλη τεχνολογία για την αφαίρεση των μικροπλαστικών σε χαμηλές όμως συγκεντρώσεις (Bui et al., 2020) Διήθηση με φίλτρα δίσκου Η διήθηση με φίλτρα δίσκου (disk filter, DF), όπως προαναφέρθηκε στην παράγραφο που περιγράφει τις μεθόδους διαχωρισμού των μικροπλαστικών από τα δείγματα που συλλέγονται, χρησιμοποιεί φίλτρα με πόρους μm (Bui et al., 2020). Υψηλότερη απόδοση αφαίρεσης, 98,5%, παρουσιάζουν τα φίλτρα δίσκου με πόρους 20 μm, ενώ τα προβλήματα στην απόδοση αφαίρεσης των μικροπλαστικών, ειδικά σ αυτά με πόρους 10 μm, οφείλονται σε σταδιακή έμφραξη της μεμβράνης των φίλτρων (Padervand et al., 2020) Διήθηση μέσω κοκκώδους ενεργού άνθρακα Η διήθηση μέσω κοκκώδους ενεργού άνθρακα (granular activated carbon, GAC) είναι μία εύκολη και απλή στη χρήση μέθοδος, που χρησιμοποιείται και αυτή για την αφαίρεση των μικροπλαστικών. Μελέτη έδειξε ότι αποτελεί κατάλληλη τεχνολογία για την αφαίρεση των μικροπλαστικών σε χαμηλές όμως συγκεντρώσεις. Η απόδοση αφαίρεσης με αυτή την τεχνολογία ανήλθε στο 60,9%, δηλαδή είναι λιγότερο αποτελεσματική από άλλες συμβατικές τεχνολογίες. Επιπλέον, η μελέτη έδειξε επίσης ότι το PE αντιπροσώπευε την πλειονότητα των μικροπλαστικών που αφαιρέθηκαν σε σύγκριση με τα PP και PA. Στη διαδικασία GAC, οι προσμείξεις απομακρύνονται μέσω φυσικής προσρόφησης. Ωστόσο, μέχρι στιγμής ο μηχανισμός για να αφαίρεσης μικροπλαστικών μέσω GAC είναι ακόμα ασαφής. Εντούτοις παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον για την αφαίρεση μικροπλαστικών σε μονάδες επεξεργασίας πόσιμου νερού (Bui et al., 2020) Διήθηση μέσω μεμβρανών H χρήση μεμβρανών είναι μία αποτελεσματική πρόταση για την απομάκρυνση των μικροπλαστικών (Padervand et al., 2020). Χρησιμοποιείται για την επεξεργασία λυμάτων (Padervand et al., 2020), αλλά συχνά και για προχωρημένη επεξεργασία πόσιμου νερού, μιας και τα μικροπλαστικά έχουν μεγάλες ομοιότητες στις φυσικές ιδιότητες με τα αιωρούμενα στερεά σωματίδια στα νερά. Παρέχει σταθερή ποιότητα [100]

100 μετά την επεξεργασία, ένα σημαντικό πλεονέκτημα ειδικά στην περίπτωση της προχωρημένης επεξεργασίας πόσιμου νερού (Shen et al., 2020). Η απόδοση απομάκρυνσης των μικροπλαστικών ξεπέρασε το 90% (Padervand et al., 2020). Σε συνάρτηση με το μέγεθος των πόρων της μεμβράνης, η τεχνολογία διαχωρισμού μεμβρανών μπορεί να διακριθεί σε μικροδιήθηση, υπερδιήθηση, νανοδιήθηση και διήθηση αντίστροφης ώσμωσης (Shen et al., 2020). Η εύκολη και σχετικά απλή λειτουργία των μεμβρανών, η μη χρήση χημικής επεξεργασίας, η χαμηλή αντίσταση διήθησης και η χαμηλή διαμεμβρανική πίεση αποτελούν χαρακτηριστικά της διήθησης μέσω μεμβρανών (Padervand et al., 2020). Η έμφραξη των μεμβρανών είναι ένα τυπικό, αντιπροσωπευτικό πρόβλημα που παρουσιάζεται. Είναι ένα φαινόμενο κατά το οποίο μικροσωματίδια και μακρομοριακές ουσίες, παρόμοιες με τα μικροπλαστικά, αλληλεπιδρούν φυσικοχημικά με τη μεμβράνη κατά τη διαδικασία της επεξεργασίας, προσροφόνται στην επιφάνεια της μεμβράνης ή στους πόρους της, οπότε το μέγεθος των πόρων γίνεται ολοένα μικρότερο και εμφανίζεται τελικά η απόφραξή της. Οι άμεσες συνέπειες της έμφραξης είναι η μείωση της διαπερατότητας και της ροής του διερχόμενου υγρού, καθώς και η αύξηση της διαμεμβρανικής πίεσης, που οδηγούν με τη σειρά τους σε μείωση του χρόνου λειτουργίας (Shen et al., 2020) και αύξηση του ενεργειακού κόστους (Padervand et al., 2020; Shen et al., 2020). Ως εκ τούτου υπάρχει η απαίτηση συντήρησης, δηλαδή εντατικός καθαρισμός για να επανέλθει η μεμβράνη στην αρχική της κατάσταση (Padervand et al., 2020). Δυσκολία για το μέλλον επίσης αποτελεί, λόγω ασαφειών που υπάρχουν στον τρόπο αλληλεπίδρασης μεταξύ μικροπλαστικών και μεμβρανών, η τροποποίηση των νέων μεμβρανών, οι οποίες πρέπει να προσαρμοστούν στα χαρακτηριστικά των μίκρο και νανο-πλαστικών στο νερό (Shen et al., 2020) Bιοαντιδραστήρες μεμβρανών (membrane bioreactor, MBR) Οι βιοαντιδραστήρες μεμβρανών (membrane bioreactor, MBR) παρουσιάζουν υψηλότερη απόδοση σε σχέση με τη χρήση μεμβανών για την αφαίρεση μικροπλαστικών, συνδυάζοντας τις πορώδεις μεμβράνες με βιολογικές διεργασίες (Shen et al., 2020; Padervand et al., 2020). Οι MBR εφαρμόστηκαν ευρέως με επιτυχία σε πολλούς διαφορετικούς τύπους λυμάτων, ειδικά σε εκείνους που περιέχουν αναδυόμενους ρύπους όπως είναι τα αντιβιοτικά, τα φυτοφάρμακα, διάφορα φαρμακευτικά προϊόντα κ.λπ. (Bui et al., 2020). Αυτό σε συνδυασμό με την επιτυχή κατεργασία μιας μεγάλης ποικιλίας σύνθετων βιομηχανικών λυμάτων μέσω [101]

101 βιοαντιδραστήρων μεμβρανών, επιβεβαιώνει την καταλληλότητα αυτής της τεχνολογίας ως εργαλείο επεξεργασίας και απομάκρυνσης ρυπαντών υψηλής αντοχής, όπως τα θραύσματα πολυμερών και τα μικροπλαστικά (Padervand et al., 2020). Η επεξεργασία MBR παρουσίασε απόδοση αφαίρεσης μεγαλύτερη του 99% (Padervand et al., 2020), φτάνοντας ακόμη το 99,9% (Shen et al., 2020). Σε σύγκριση με άλλες τεχνολογίες, η απόδοση των MBR φαίνεται να μην επηρεάζεται από το μέγεθος, το σχήμα και τη σύνθεση των μικροπλαστικών (Bui et al., 2020). Μπορούν να αφαιρεθούν ακόμη και τα μικρότερα κλάσματα μεγέθους μικροπλαστικών, αυτά μεταξύ μm. Αν και οι MBR είναι ακριβότεροι από άλλες διαδικασίες επεξεργασίας, η επιτυχημένη εφαρμογή σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων δείχνει να είναι εφικτή (Shen et al., 2020). Η συγκεκριμένη τεχνολογία εφαρμόστηκε για λύματα, μετά την πρωτοβάθμια επεξεργασία τους (Padervand et al., 2020; Bui et al., 2020). Τα μικροπλαστικά μετά τη διήθηση παραμένουν στη λάσπη, η οποία πρέπει να υποστεί ξανά επεξεργασία ως στερεό απόβλητο, με αποτέλεσμα την αύξηση του κόστους επεξεργασίας. Η έμφραξη της μεμβράνης θα μπορούσε να αντιμετωπιστεί με αντίστροφη πλύση ή χημικό καθαρισμό. Αυτό όμως μπορεί να επηρεάσει αρνητικά τις ίνες της μεμβράνης και να οδηγήσει δυνητικά σε αύξηση του κόστους συντήρησης (Bui et al., 2020) Επίπλευση διαλυμένου αέρα Η μέθοδος επίπλευσης διαλυμένου αέρα (Dissolved air flotation, DAF) όπως προαναφέρθηκε στην παράγραφο των μεθόδων διαχωρισμού των μικροπλαστικών από περιβαλλοντικά δείγματα, χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση αιωρούμενων στερεών από φυσαλίδες αέρα, υπό πίεση (Bui et al., 2020; Mai et al., 2018), άρα και μικροπλαστικών, με απόδοση που έφτασε το 91-99% (Mai et al., 2018) Χημικές μέθοδοι για τη απομάκρυνση των μικροπλαστικών Διαδικασία κροκίδωσης & συσσωμάτωσης Η παραδοσιακή επεξεργασία πόσιμου νερού περιλαμβάνει το στάδιο της κροκίδωσης, συσσωμάτωσης με τη χρήση αλάτων αργιλίου (Al 3+ ) και σιδήρου (Fe 3+ ), όπως AlCl3 6H2O και Fe2(SO4)3 9H2O. Αν και λίγες μελέτες είναι διαθέσιμες για την αφαίρεση μικροπλαστικών από πόσιμο νερό με την παραδοσιακή επεξεργασία, μετά τη διήθηση που ακολούθησε την κροκίδωση-συσσωμάτωση, παρατηρήθηκε μείωση [102]

102 των μικροπλαστικών (Shen et al., 2020). Σε πολλές μάλιστα εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων χρησιμοποιούν επίσης διεργασίες κροκίδωσης και συσσωμάτωσης στο στάδιο της τριτοβάθμιας επεξεργασίας, με τη χρήση αλάτων σιδήρου ή αργιλίου που δεσμεύουν τα μικροπλαστικά μέσω μηχανισμών συμπλοκοποίησης, τα οποία και απομακρύνονται (Shen et al., 2020; Padervand et al., 2020). Για την αφαίρεση μάλιστα των μικροπλαστικών ΡΕ, η αποτελεσματικότητα των αλάτων αργιλίου είναι μεγαλύτερη. Επιπλέον παρατηρήθηκε ότι με αύξηση της δοσολογίας του κροκιδωτικού, ο ρυθμός απομάκρυνσης των μικροπλαστικών τείνει να μειώνεται (Shen et al., 2020). Οι εγκαταστάσεις διαθέτουν απλές μηχανικές συσκευές όπου εξασφαλίζονται ελεγχόμενες συνθήκες λειτουργίας (Padervand et al., 2020). Συνήθως οι διεργασίες κροκίδωσης και συσσωμάτωσης χρησιμοποιούνται συνδυαστικά με διήθηση άμμου ή ενεργού άνθρακα. Μελέτες έδειξαν ότι το 100% των μεγάλων σωματιδίων (> 10 μm) και το 45%-75% των μικρών σωματιδίων (5-10 μm ) αφαιρέθηκαν (Shen et al., 2020). Υπάρχουν βέβαια μεγάλες διακυμάνσεις στα ποσοστά αφαίρεσης των μικροπλαστικών. Γενικά, τα ποσοστά αυτά ήταν υψηλότερα του 60% (Padervand et al., 2020). Ο συνδυασμός της διαδικασίας αυτής με διήθηση, θα μπορούσε να βοηθήσει στην απομάκρυνση έως και 90% των μικροπλαστικών (Shen et al., 2020) Aπομάκρυνση μέσω οζονισμού Η επεξεργασία του οζονισμού ανήκει στις μεθόδους απολύμανσης του πόσιμου νερού αλλά εφαρμόστηκε και για την απομάκρυνση των μικροπλαστικών από αυτό. Κατά τον οζονισμό, οι φυσικοχημικές ιδιότητες των πολυμερών μπορούν να μεταβληθούν, όπως για παράδειγμα, αύξηση της ικανότητας πρόσφυσης, της διαλυτότητας και της υδροφοβίας ή μείωση του σημείου τήξεως και του ιξώδους. Πράγματι, η τεχνολογία οζονισμού χρησιμοποιήθηκε τόσο για την οξείδωση μη οργανικών αλλά και οργανικών ρύπων, όσο και για την απομάκρυνση σημαντικού αριθμού μικροπλαστικών. Τα ποσοστά ανάκτησης των μικροπλαστικών ήταν υψηλά. Περίπου το 90% αυτών, απομακρύνθηκαν με οζονισμό μετά από επεξεργασία 30 λεπτών. Θεωρείται μία μη χρονοβόρα διαδικασία, με μεγάλο όμως λειτουργικό κόστος, όπου απαιτείται εξειδικευμένο προσωπικό. Κατά τη διάρκεια του οζονισμού υπάρχει πιθανότητα να σχηματιστούν ενδιάμεσα προϊόντα, που μπορούν να επηρεάσουν αρνητικά την ανθρώπινη υγεία και τα οικοσυστήματα. Παρατηρήθηκε επίσης σε ορισμένες περιπτώσεις, ότι τα μικροπλαστικά μεγάλου μεγέθους [103]

103 διασπόνται σε μικρότερα, λόγω δημιουργίας λειτουργικών ομάδων που περιέχουν οξυγόνο, με αποτέλεσμα να αυξάνεται ελαφρώς η συγκέντρωση των μικρότερων σε μέγεθος μικροπλαστικών στην έξοδο, σε σύγκριση με την είσοδο της εγκατάστασης οζόνωσης (Bui et al., 2020) Διεργασίες ηλεκτρικής και μαγνητικής συσσωμάτωσης Ηλεκτροσυσσωμάτωση Η ηλεκτροσυσσωμάτωση παρέχει μία φθηνή τριτοβάθμια επεξεργασία που δεν βασίζεται σε χημικές ουσίες ή μικρόβια, που χρησιμοποιούνται γενικά σε κατεργασίες χημικής κροκίδωσης-συσσωμάτωσης ή σε συμβατικές διεργασίες ενεργοποιημένης ιλύος. Η ηλεκτροσυσσωμάτωση χρησιμοποιεί μεταλλικά ηλεκτρόδια ώστε να προκαλέσει ηλεκτρικά, συσσωμάτωση και τελικά «πήξη», καθιστώντας έτσι τη διαδικασία απλή και αποτελεσματική (Shen et al., 2020). Είναι μία ευέλικτη διαδικασία, που μπορεί εύκολα να αυτοματοποιηθεί (Padervand et al., 2020). Είναι χαμηλού κόστους, ενεργειακά αποδοτική και κατάλληλη για την αφαίρεση των μικρότερων σωματιδίων, όπως τα μικροπλαστικά, αλλά και για την απομάκρυνση άλλων ρύπων από το πόσιμο νερό. Δεν υπάρχει καθόλου περαιτέρω ρύπανση για το περιβάλλον, γι αυτό ως τεχνική επεξεργασίας είναι φιλική προς αυτό, ενώ παράλληλα ελαχιστοποιεί το σχηματισμό υπολειμμάτων (λάσπης) (Padervand et al., 2020; Shen et al., 2020). Βέβαια δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μη ηλεκτροδοτούμενες περιοχές, ενώ απαιτείται και η αντικατάσταση ηλεκτροδίων, λόγω φθοράς (Shen et al., 2020). Η αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης των μικροπλαστικών PE υπερέβη το 90%, ενώ η βέλτιστη απόδοση έφτασε το 99,24%, σε ph 7-7,5. Η απόδοση αφαίρεσης αυξήθηκε με το χρόνο εφαρμογής και έφτασε σε μία σταθερή τιμή μετά από 40 λεπτά (Padervand et al., 2020) Μαγνητική εκχύλιση Πολύ πρόσφατα, μελετήθηκε η απόδοση της μαγνητικής εκχύλισης για απομάκρυνση των μικροπλαστικών από τα νερά. Η μαγνητική εκχύλιση είναι μία τεχνολογία η οποία χρησιμοποιεί μαγνητικούς πυρήνες (π.χ. νανοσωματίδια σιδήρου) παρουσία οξέος, με εφαρμογή εξωτερικού μαγνητικού πεδίου που βελτιώνει την ταχύτητα διαχωρισμού και τελικά οδηγεί στην απομόνωση και απομάκρυνση των [104]

104 μικροπλαστικών από το νερό. Και σ αυτή την περίπτωση χρησιμοποιούνται άλατα αργιλίου (Al 3+ ) και σιδήρου (Fe 3+ ) που δεσμεύουν τα μικροσκοπικά σωματίδια μέσω μηχανισμών συμπλοκοποίησης. Τρία κλάσματα μεγεθών δοκιμάστηκαν σε πειράματα της μεθόδου αυτής, για τα μικροπλαστικά. Τα μεγάλα (1-8mm), τα μεσαία (200μm- 1mm) και μικρά (<20μm). Τα ποσοστά ανάκτησης των μικροπλαστικών είναι σχετικά υψηλά. Για τα μεσαία μικροπλαστικά (200μm-1mm) τα ποσοστά ανάκτησης βρέθηκαν 84% και 78% για το γλυκό νερό και τα ιζήματα, αντίστοιχα. Για τα μικρά μικροπλαστικά (<20 μm), ανακτήθηκε το 92% των μικροπλαστικών PE και PS από το θαλασσινό νερό. Η παρουσία λιπόφιλων ουσιών ή βιολογικών υλικών σε δείγματα ιζημάτων, μειώνει σημαντικά την αποτελεσματικότητα της μεθόδου λόγω της μη ειδικής σύνδεσης των μαγνητικών νανοσωματιδίων, γι αυτό και προτείνεται ως μέθοδος κατάλληλη για επεξεργασία πόσιμου νερού. Επίσης τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μαγνητική εκχύλιση είναι κατάλληλη μέθοδος για την αφαίρεση του κλάσματος των μικροπλαστικών με μέγεθος <20μm (Shen et al., 2020) Βιολογική υποβάθμιση μικροπλαστικών Βακτηριακά στελέχη του γένους Bacillus cereus και Bacillus gottheilii Η αλληλεπίδραση μεταξύ μικροοργανισμών και μικροπλαστικών, αποτελεί πρόκληση αλλά και ευκαιρία, μιας και επισημαίνεται το εξαιρετικό δυναμικό των μικροοργανισμών, όπως μικροευκαρυωτικοί και βακτήρια, για τη διευκόλυνση της βιολογικής αποδόμησης των μικροπλαστικών στα παράκτια ιζήματα. Πολλές αναφορές κάνουν λόγο για τη βιολογική αποδόμηση τόσο φυσικών όσο και συνθετικών πολυμερών, άρα και των μικροπλαστικών μέσω των αλληλεπιδράσεων με τους θαλάσσιους μικροοργανισμούς. Παράλληλα, σε άλλες μελέτες διερευνήθηκε η αφαίρεση διαφορετικών μικροπλαστικών, αποτελούμενων από πολυμερή όπως πολυαιθυλένιο, πολυστυρόλιο, πολύ(τερεφθαλικό αιθυλενεστέρα) και πολυπροπυλένιο από δύο βακτηριακά στελέχη, τα Bacillus cereus και Bacillus gottheilii, που απομονώθηκαν από ιζήματα όπου αναπτύσσονται μαγκρόβιες (δέντρα ή θάμνοι που αναπτύσσονται κυρίως σε τροπικούς παράκτιους βάλτους που πλημμυρίζουν). Τα μικροπλαστικά δηλαδή μπορούν να παρέχουν μια πλατφόρμα για να αναπτυχθεί μια ποικιλία μικροβιακών συγκροτημάτων, που συμβάλλουν στη βιολογική αποικο- [105]

105 δόμηση, άρα και στην αφαίρεσή τους, όταν βρίσκονται σε χαμηλές συγκεντρώσεις (Padervand et al., 2020). Είναι μία απλή και φθηνή διαδικασία, για χρήση σε μεγάλη κλίμακα (Webb et al., 2013; Padervand et al., 2020). Παρουσιάζει χαμηλό λειτουργικό κόστος (Padervand et al., 2020) και είναι ασφαλής διαδικασία, επειδή δεν παράγονται δευτερογενείς ρύποι (Webb et al., 2013; Padervand et al., 2020). Είναι μια ελκυστική, εναλλακτική λύση για τη διαχείριση λυμάτων (Webb et al., 2013), αρκετά ευέλικτη, ώστε να είναι πρακτικά εφαρμόσιμη σε διαφορετικά περιβάλλοντα και για ένα ευρύ φάσμα λυμάτων (Padervand et al., 2020). Σε ορισμένες περιπτώσεις, είναι δυνατή η παραγωγή χρήσιμων τελικών προϊόντων με οικονομικό όφελος από τον βακτηριακό μεταβολισμό των ρύπων, π.χ. αιθανόλης για χρήση σε βιοκαύσιμα (Webb et al., 2013). Βέβαια η συγκέντρωση των μικροβιακών κοινοτήτων και οι περιβαλλοντικές συνθήκες δεν μπορούν να ελεγχθούν εύκολα. Υπάρχουν δυσκολίες στην ανάλυση των διαδικασιών και των προϊόντων τους, ειδικά σε μεγάλης κλίμακας εγκαταστάσεις, λόγω έλλειψης δυνατότητας αναπαραγωγής τους. Οι αποδόσεις είναι σχετικά χαμηλές και εξαρτώνται από τον τύπο της μικροβιακή κοινότητας. Είναι πάντως μεγαλύτερες του 20%. Γενικά η χρήση μικροοργανισμών, π.χ. βακτηριακών στελεχών, θαλάσσιων μυκήτων ή ακόμη και ζωοπλαγκτού, για τη βιολογική αποικοδόμηση και αφαίρεση των μικροπλαστικών έχει επιβεβαιωθεί, όταν αυτά βρίσκονται σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Η παρακολούθηση της βιοαποικοδόμησης των μικροπλαστικών, έγινε μέσω μικροσκοπίας σάρωσης ηλεκτρονίων (SEM), η οποία έδειξε την παρουσία πολλών ρωγμών αλλά και διαβρώσεων στα μικροπλαστικά. Τα ευρήματα λοιπόν αυτά της μικροσκοπίας, παρέχουν αποδείξεις για τη βιολογική υποβάθμιση των μικροπλαστικών σε νανοπλαστικά. Μάλιστα κατά την μικροσκοπική παρακολούθηση θραυσμάτων πολυαιθυλενίου, το φυσικό τους μέγεθος μειώθηκε από 31 μm σε λιγότερο από 1 μm (Padervand et al., 2020) Βιολογική αφαίρεση μικροπλαστικών Αχιβάδα γίγας της Ερυθράς Θάλασσας, Tridacna maxima Έχει μελετηθεί η ικανότητας της αχιβάδας γίγας της Ερυθράς Θάλασσας, Tridacna maxima, για την αφαίρεση μικροπλαστικών πολυαιθυλενίου ( μm) από λύματα. Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν το βασικό ρόλο των κελυφών του [106]

106 μαλακίου για την αφαίρεση των μικροπλαστικών με απορρόφηση στην επιφάνεια τους, έχοντας ως αποτέλεσμα την αφαίρεση του 66,03%. Ως διαδικασία θεωρείται απλή, οικονομική, χαμηλού λειτουργικού κόστους, ασφαλής και φιλική προς το περιβάλλον. Είναι μια ελκυστική, εναλλακτική λύση για την απομάκρυνση των μικροπλαστικών. Μπορεί να συμβάλλει στη βιολογική αφαίρεση των μικροπλαστικών, όταν αυτά βρίσκονται σε χαμηλές συγκεντρώσεις (Padervand et al., 2020) Προσρόφηση σε πράσινα φύκια (Fucus vesiculosus) Η μελέτη της συμπεριφοράς προσρόφησης φθοριζόντων μικροπλαστικών σωματιδίων στην επιφάνεια ενός βρώσιμου θαλάσσιου φυκιού, του Fucus vesiculosus, έδειξε μία άλλη δυναμική πλευρά της βιολογικής αφαίρεσης μικροπλαστικών. Η διάμετρος των μικροπλαστικών πολυστυρολίου ήταν 20 μm, ενώ τα φυτικά κύτταρα του φυκιού-προσροφητή περιείχαν πολύ στενά μικροκάναλα για τον περιορισμό της μετατόπισης των μικροπλαστικών πολυστυρολίου στους ιστούς του. Η μέθοδος χαρακτηρίζεται από υψηλή ακρίβεια στην προσρόφηση των μικροπλαστικών στις κομμένες επιφάνειες των πράσινων φυκιών, ενώ εμφανίζει και μεγάλη επιλεκτικότητα, με βάση την επιφανειακή φόρτιση των μικροπλαστικών. Τα θετικά φορτισμένα μικροπλαστικά έχουν μεγαλύτερη τάση να απορροφούνται πιο αποτελεσματικά, κάτι που εξηγείται από την παρουσία ενός ανιονικού πολυσακχαρίτη στις κομμένες επιφάνειες των φυκιών. Παρατηρήθηκε μάλιστα υψηλή αφαίρεση μικροπλαστικών (περίπου 94,5%), κυρίως κοντά στις κομμένες επιφάνειες τους. Βέβαια η χημική προσρόφηση των μικροπλαστικών στις κομμένες επιφάνειες των φυκιών, είχε ως αποτέλεσμα να τα δηλητηριάζει (Padervand et al., 2020). Στον Πίνακα 7 που ακολουθεί, παρουσιάζονται συγκεντρωτικά οι μέθοδοι αφαίρεσης των μικροπλαστικών. Παρατίθενται τα πλεονεκτήματα, οι περιορισμοί και τα μειονεκτήματα που αυτές παρουσιάζουν, καθώς επίσης και επιμέρους χαρακτηριστικά και πληροφορίες των μεθόδων αυτών. [107]

107 Πίνακας 7: Τεχνολογίες και μέθοδοι αφαίρεσης μικροπλαστικών (υποπίνακας 1/5) Διήθηση Μονοστρωματικά φίλτρα άμμου (SF) ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Bui et al., Απλή διαδικασία. -Σχετικά χαμηλού κόστους. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Η αποτελεσματικότητα αφαίρεσης των μικροπλαστικών των φίλτρων άμμου δεν είναι υψηλή (29-44%). Παρατηρήσεις -Η απομάκρυνση των μικροπλαστικών γίνεται με δέσμευση μεταξύ υων κόκκων της άμμου ή κολλώντας στην επιφάνεια των κόκκων. -Σε ένα δημοτικό σύστημα επεξεργασίας λυμάτων στην Ιταλία, μία μελέτη έδειξε ότι αφαιρέθηκε περίπου το 56% των μικροπλαστικών. Πολυστρωματικά φίλτρα άμμου ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Bui et al., Απλή διαδικασία. -Σχετικά χαμηλού κόστους. -Μη χρονοβόρα διαδικασία. -Μπορούν να αφαιρεθούν ακόμη και τα μικρότερου μεγέθους κλάσματα μm. -Όταν τα φιλτρα περιέχουν στρώματα διαφορετικών υλικών, π.χ. χαλίκι και χαλαζία (μονάδα επεξεργασίας λυμάτων στη Φινλανδία), η απόδοση αφαίρεσης είναι υψηλή, φτάνοντας το 97%. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Είναι κατάλληλη τεχνολογία για την αφαίρεση των μικροπλαστικών σε χαμηλές όμως συγκεντρώσεις. Padervand et al., 2020 Παρατηρήσεις -Η συγκεκριμένη τεχνολογία εφαρμόστηκε για λύματα μετά την δευτεροβάθμια επεξεργασία, με πολύ υψηλό ποσοστό αφαίρεσης (97%). -Τα φίλτρα είναι κατασκευασμένα από πολλά διαφορετικά στρώματα μέσων. Συνήθως, υπάρχουν τρία στρώματα από κόκκους ανθρακίτη, πυριτική άμμο και χαλίκι. -Το μέγεθος κόκκων άμμου είναι περίπου 0,8-1,2 mm και ο υδραυλικός χρόνος παραμονής περίπου 1,08 ώρες. Φίλτρα δίσκου (disk filter, DF) ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Bui et al., Εύκολη και απλή στη χρήση μέθοδος. -Υψηλή απόδοση αφαίρεσης, 98,5%, για φίλτρα δίσκου με πόρους 20 μm. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Προβλήματα στην απόδοση αφαίρεσης που οφείλεται σε ρύπανση της μεμβράνης, λόγω μεγάλου αριθμού μικροπλαστικών που προσκολλώνται στην επιφάνεια της. -Η απόδοση στις μεμβράνες με πόρους 10μm είναι αισθητά χαμηλότερη (40%). Padervand et al., 2020 Παρατηρήσεις -Η συγκεκριμένη τεχνολογία εφαρμόστηκε για λύματα μετά την δευτεροβάθμια επεξεργασία. -Aποτελoύνται από μεμβράνες ινών, με πόρους μm. -Μία μελέτη έδειξε ότι η αφαίρεση μικροπλαστικών, σε περιοχή της Ν. Κορέας, με μέγεθος πόρων 10 μm, ανήλθε περίπου στο 79%. Κοκκώδης ενεργός άνθρακας (granular activated carbon, GAC) ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Bui et al., Εύκολη και απλή στη χρήση μέθοδος. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Η απόδοση αφαίρεσης των μικροπλαστικών με αυτή την τεχνολογία ανήλθε έως το 60,9%, δηλαδή λιγότερο αποτελεσματική από άλλες συμβατικές τεχνολογίες. -Είναι κατάλληλη τεχνολογία για την αφαίρεση των μικροπλαστικών σε χαμηλές όμως συγκεντρώσεις. Παρατηρήσεις -Παρουσιάζει ενδιαφέρον η αφαίρεση μικροπλαστικών σε μονάδες επεξεργασίας πόσιμου νερού. -Το PE αντιπροσώπευε την πλειονότητα των μικροπλαστικών που αφαιρέθηκαν σε σύγκριση με PP και PA. -Ο μηχανισμός για να αφαίρεσης μικροπλαστικών μέσω GAC είναι ακόμα ασαφής. [108]

108 Πίνακας 7: Μέθοδοι αφαίρεσης μικροπλαστικών (υποπίνακας 2/5) Διήθηση Διήθηση μέσω μεμβρανών ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Padervand et al., -Εύκολη και σχετικά απλή λειτουργία Μη χημική επεξεργασία. -Χαμηλή αντίσταση διήθησης. Shen et al., Χαμηλή διαμεμβρανική πίεση. -Σταθερή ποιότητα μετά την επεξεργασία. Σημαντικό πλεονέκτημα ειδικά στην περίπτωση της προχωρημένης επεξεργασίας πόσιμου νερού. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Η έμφραξη της μεμβράνης είναι τυπικό αντιπροσωπευτικό πρόβλημα. Οι άμεσες συνέπειες της ρύπανσης είναι: -Η μείωση της διαπερατότητας και της ροής. -Η αύξηση της διαμεμβρανικής πίεσης. -Μείωση χρόνου λειτουργίας. -Αύξηση ενεργειακού κόστους. -Απαίτηση συντήρησης (εντατικός καθαρισμός για να επανέλθει η μεμβράνη στην αρχική κατάσταση). Παρατηρήσεις -Απόδοση >90%. -Χρησιμοποιείται για την επεξεργασία λύματα αλλά συχνά και για προχωρημένη επεξεργασία πόσιμου νερού, παρέχοντας σταθερή ποιότητα. -Σε συνάρτηση με το μέγεθος των πόρων της μεμβράνης, η τεχνολογία διαχωρισμού μεμβρανών μπορεί να διακριθεί σε μικροδιήθηση, υπερδιήθηση, νανοδιήθηση και αντίστροφη ώσμωση. -Δυσκολία αποτελεί λόγω ασαφειών, η τροποποίηση των νέων μεμβρανών, οι οποίες πρέπει να προσαρμοστούν σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά των μίκρο και νάνο-πλαστικών στο νερό. Μεμβράνες σε συνδυασμό με βιολογικές διεργασίες Bιοαντιδραστήρες μεμβρανών (membrane bioreactor, MBR) ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Bui et al., Σε σύγκριση με άλλες τεχνολογίες, η απόδοση των MBR φαίνεται να μην επηρεάζεται από το μέγεθος, το σχήμα και τη σύνθεση των μικροπλαστικών. -Παρουσιάζει υψηλότερη απόδοση σε σχέση με τις απλές δυναμικές μεμβράνες για την αφαίρεση των μικροπλαστικών, συνδυάζοντας τις πορώδεις μεμβράνες με βιολογικές διεργασίες. -Μπορούν να αφαιρεθούν ακόμη και τα μικρότερα κλάσματα μεγέθους μm. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Οι MBR είναι ακριβότεροι από άλλες διαδικασίες επεξεργασίας. -Η ρύπανση της μεμβράνης θα μπορούσε να αντιμετωπιστεί με αντίστροφη πλύση ή χημικό καθαρισμό. Αυτό όμως μπορεί να επηρεάσει αρνητικά τις ίνες της μεμβράνης και να οδηγήσει δυνητικά σε αύξηση του κόστους συντήρησης. -Τα μικροπλαστικά μετά τη διήθηση παραμένουν στη λάσπη, η οποία πρέπει να υποστεί ξανά επεξεργασία ως στερεό απόβλητο, με αποτέλεσμα την αύξηση του κόστους επεξεργασίας. Παρατηρήσεις -Απόδοση >99%. -Η συγκεκριμένη τεχνολογία εφαρμόστηκε για λύματα μετά την πρωτοβάθμια επεξεργασία. -Η επιτυχημένη εφαρμογή σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων δείχνει να είναι εφικτή. Μέθοδος επίπλευσης Επίπλευση διαλυμένου αέρα (Dissolved air flotation, DAF) Padervand et al., 2020 Shen et al., 2020 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Bui et al., Υψηλή απόδοση διαχωρισμού μικροπλαστικών, 91 99%. -Μπορούν να αφαιρεθούν ακόμη και τα μικρότερα κλάσματα μεγέθους μm. Mai et al., 2018 Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Απαιτείται περαιτέρω διαχωρισμός των μικροπλαστικών από άλλα συμπαρασυρόμενα στερεά. -Δεν έχουν διεξαχθεί μελέτες για την αξιολόγηση της αποτελεσματικότη-τας της DAF στην απομάκρυνση των μικροπλαστικών αξιολογώντας διαφορετικές παραμέτρους, όπως πυκνότητα, μέγεθος, σχήμα και σύνθεση μικροπλαστικών. Παρατηρήσεις -Η συγκεκριμένη τεχνολογία εφαρμόστηκε για λύματα μετά την δευτεροβάθμια επεξεργασία, με υψηλά ποσοστά αφαίρεσης (95%). -Βασίζεται στη δημιουργία μικροσκοπικών φυσαλίδων, διαλύοντας τον αέρα στο νερό, σε υψηλή πίεση. Οι φυσαλίδες προσκολλώνται στην επιφάνεια των αιωρούμενων μικροσωματιδίων, με αποτέλεσμα την άνοδό τους και την απομάκρυνσή τους από την υπερχείλιση. [109]

109 Πίνακας 7: Μέθοδοι αφαίρεσης μικροπλαστικών Εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων (υποπίνακας 3/5) ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Bui et al., Απλή διαδικασία, με δυνατότητα επεξεργασίας εισροών μεγάλου φάσματος συγκεντρώσεων. -Εφαρμόζεται για επεξεργασίες μεγάλης κλίμακας. -Υπάρχει ευελιξία λόγω της μεγάλης ποικιλίας διαδικασιών που μπορούν να εφαρμοστούν κατά την τριτοβάθμια επεξεργασία. -Το επενδυτικό κόστος δεν είναι σχετικά υψηλό. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Αν και τα ποσοστά αφαίρεσης είναι υψηλά, δρουν ως δευτερεύουσες πηγές μικροπλαστικών. -Αδυναμία απομάκρυνσης των μικροπλαστικών πολύ μικρού μεγέθους, όταν δεν εφαρμόζονται εξειδικευμένες τεχνολογίες (π.χ. βιοαντιδραστήρες μεμβρανών, MBR ή οζόνωση) κατά την τριτοβάθμια επεξεργασία. -Απαιτούνται μεγάλοι χρόνοι παραμονής στη δεξαμενή καθίζησης. -Συσσώρευση μεγάλων ποσοτήτων λάσπης, που αυξάνει το κόστος λόγω επεξεργασίας και διάθεσής της. -Μελέτες έδειξαν την ύπαρξη μικροπλαστικών στη λυματολάσπη, η οποία μπορεί να αποτελέσει δευτερεύουσα πηγή μικροπλαστικών. -Μεγάλο λειτουργικό κόστος λόγω ενεργειακών απαιτήσεων. -Μεγάλο κόστος εξοπλισμού κατά την τριτοβάθμια επεξεργασία. -Απαιτείται η κάλυψη μεγάλων εκτάσεων και η χρήση μεγάλου μεγέθους μηχανικών συσκευών. -Τα μικροπλαστικά μπορούν να παρεμποδίσουν τη βακτηριακή πέψη της λάσπης με έκπλυση επικίνδυνων συστατικών όπως η διφαινόλη-a. Παρατηρήσεις -Απόδοση >95%, η οποία έφτασε μέχρι και 99%. -Ακόμη και η συμβατική μέθοδος ενεργοποιημένης ιλύος, όπως έδειξαν κάποιες έρευνες, θα μπορούσε να αφαιρέσει το 92,6%, σε άλλες το 93,7% των μικροπλαστικών. Σε μερικές περιπτώσεις η απόδοση αφαίρεσης έφτασε το 98%. -Το50-98% των μικροπλαστικών αφαιρούνται κατά τη διάρκεια της πρωτοβάθμιας επεξεργασίας, ενώ ένα επιπλέον 0,2 14% αφαιρείται κατά τη διάρκεια της δευτεροβάθμιας επεξεργασίας. Αμελητέο ποσό μικροπλαστικών αφαιρέθηκε κατά τη διάρκεια της τριτοβάθμιας επεξεργασίας όπως έδειξαν ορισμένες μελέτες, με μία συνολική αφαίρεση μεταξύ 95 και 99%. -Οι παρατηρήσεις μας δείχνουν ότι οι ίνες απομακρύνονται κυρίως κατά τη διάρκεια της πρωτοβάθμιας επεξεργασίας, ενώ το μεγαλύτερο μέρος της αφαίρεσης των συνθετικών σωματιδίων έλαβε χώρα κατά τη δευτεροβάθμια επεξεργασία. -Τα πιο συχνά εμφανιζόμενα μικροπλαστικά ήταν ίνες ΡΕΤ και ακανόνιστα σε σχήμα σωματίδια PE, τα οποία είναι πιθανό να προέρχονται από το πλύσιμο συνθετικών ρούχων και από τη χρήση προϊόντων προσωπικής φροντίδας, αντίστοιχα. -Η χρήση λάσπης λυμάτων ως λίπασμα για γεωργικές εφαρμογές μπορεί να αποτελέσει ένα σημαντικό παράγοντα εισόδου μικροπλαστικών στα γεωργικά εδάφη. -Σε ορισμένες χώρες, όπως οι Κάτω Χώρες, η εφαρμογή της λυματολάσπης απαγορεύεται για γεωργική χρήση και γενικά αποτεφρώνεται. -Σε κάποιες μάλιστα χώρες η ιλύς λυμάτων εξακολουθεί να απορρίπτεται στη θάλασσα, οπότε τα μικροπλαστικά φτάνουν απευθείας στο υδρόβιο περιβάλλον. Χημικές μέθοδοι απομάκρυνσης των μικροπλαστικών Διαδικασία κροκίδωσης & συσσωμάτωσης Πλεονεκτήματα -Διαθέτει απλές μηχανικές συσκευές. -Κατάλληλη διαδικασία για την αφαίρεση μικροσωματιδίων. -Επιτυγχάνονται ελεγχόμενες συνθήκες λειτουργίας. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Απαιτείται χρήση χημικών αντιδραστηρίων. -Υπάρχουν μεγάλες διακυμάνσεις στα ποσοστά αφαίρεσης των μικροπλαστικών. Γενικά ήταν >60%, ενώ παρατηρήθηκαν και ποσοστά κοντά στο 90%. Παρατηρήσεις -Οι διαδικασίες περιλαμβάνουν συνήθως τη χρήση αλάτων σιδήρου ή αργιλίου που δεσμεύουν τα μικροσκοπικά σωματίδια μέσω μηχανισμών συμπλοκοποίησης. -Χρησιμοποιείται συνδυαστικά με διήθηση άμμου και ενεργού άνθρακα. -Για την αφαίρεση μικροπλαστικών ΡΕ, η αποτελεσματικότητα των αλάτων αργιλίου είναι μεγαλύτερη. -Μελέτες έδειξαν ότι το 100% των μεγάλων σωματιδίων (>10μm) και το 45%-75% των μικρών σωματιδίων (5-10 μm ) αφαιρέθηκαν. Γενικά, η διαδικασία αυτή σε συνδυασμό με διήθηση, θα μπορούσε να βοηθήσει στην απομάκρυνση έως και 90% των μικροπλαστικών. -Παρατηρήθηκε ότι με αύξηση της δοσολογίας του κροκιδωτικού, ο ρυθμός απομάκρυνσης των μικροπλαστικών τείνει να μειώνεται. Duis & Coors, 2016 Elkhatib & Oyanedel- Craver, 2020 Enfrin et al., 2019 Gündoğdu et al., 2018 Mintenig et al., 2017 Padervand et al., 2020 Shen et al., 2020 Talvitie et al., 2015 Verschoor et al., 2016 Ziajahromi et al., 2017 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Padervand et al., 2020 Shen et al., 2020 [110]

110 Πίνακας 7: Μέθοδοι αφαίρεσης μικροπλαστικών (υποπίνακας 4/5) Χημικές μέθοδοι απομάκρυνσης των μικροπλαστικών Οζονισμός ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Bui et al., Υψηλά ποσοστά ανάκτησης μικροπλαστικών. Περίπου το 90% των μικροπλαστικών απομακρύνθηκαν με οζονισμό μετά από επεξεργασία 30 λεπτών. -Μη χρονοβόρα διαδικασία. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Μεγάλο λειτουργικό κόστος. -Απαιτείται εξειδικευμένο προσωπικό. -Κατά τη διάρκεια του οζονισμού υπάρχει πιθανότητα να σχηματιστούν ενδιάμεσα προϊόντα, που μπορούν να επηρεάσουν αρνητικά την ανθρώπινη υγεία και το οικοσύστημα. -Παρατηρήθηκε σε ορισμένες περιπτώσεις ότι τα μικροπλαστικά μεγάλου μεγέθους διασπόνται σε μικρότερα μεγέθη, με αποτέλεσμα να αυξάνεται ελαφρώς η συγκέντρωση των μικρότερων σε μέγεθος μικροπλαστικών στην έξοδο σε σύγκριση με την είσοδο της εγκατάστασης οζόνωσης. Παρατηρήσεις -Η διάσπαση ορισμένων μικροπλαστικών μεγάλου μεγέθους πραγματοποιείται μέσω δημιουργίας λειτουργικών ομάδων που περιέχουν οξυγόνο. Ηλεκτροσυσσωμάτωση Πλεονεκτήματα -Παρέχει μία φθηνή τριτοβάθμια επεξεργασία. -Ευέλικτη διαδικασία, για εύκολη αυτοματοποίηση. -Δεν βασίζεται σε χημικές ουσίες ή μικροβιακές διεργασίες. -Ενεργειακά αποδοτική διαδικασία. -Δεν υπάρχει καθόλου περαιτέρω ρύπανση για το περιβάλλον, γι αυτό ως τεχνική επεξεργασίας νερού είναι φιλική προς το περιβάλλον. -Κατάλληλη για την αφαίρεση των μικρότερων σωματιδίων, όπως τα μικροπλαστικά, αλλά και για την απόμάκρυνση άλλων ρύπων στο πόσιμο νερό. -Ελαχιστοποίηση υπολειμμάτων (λάσπης). Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Ανάγκη αντικατάστασης ηλεκτροδίων, λόγω φθοράς ανόδου. -Δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μη ηλεκτροδοτούμενες περιοχές. Παρατηρήσεις -Απόδοση >90%. -Η αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης των μικροπλαστικών PE υπερέβη το 90%, ενώ η βέλτιστη απόδοση έφτασε το 99,24%, σε ph 7-7,5. -Η απόδοση αφαίρεσης αυξήθηκε με το χρόνο εφαρμογής και έφτασε σε μία σταθερή κατάσταση μετά από 40 λεπτά. Μαγνητική εκχύλιση ΑΝΑΦΟΡΕΣ Padervand et al., 2020 Shen et al., 2020 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Πλεονεκτήματα Shen et al., Τα ποσοστά ανάκτησης των μικροπλαστικών είναι σχετικά υψηλά. Για τα μεσαία μικροπλαστικά (200 μm- 1 mm) τα ποσοστά ανάκτησης βρέθηκαν 84% και 78% για το γλυκό νερό και τα ιζήματα, αντίστοιχα. Για τα μικρά μικροπλαστικά (<20 μm), ανακτήθηκε το 92% των μικροπλαστικών PE και PS από θαλασσινό νερό. -Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μαγνητική εκχύλιση είναι κατάλληλη μέθοδος για την αφαίρεση του κλάσματος των μικροπλαστικών με μέγεθος <20 μm. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Η παρουσία λιπόφιλων ουσιών ή βιολογικών υλικών σε δείγματα ιζημάτων, μειώνει σημαντικά την απότελεσματικότητα της μεθόδου λόγω της μη ειδικής σύνδεσης των μαγνητικών νανοσωματιδίων, γι αυτό και προτείνεται ως μέθοδος κατάλληλη για επεξεργασία πόσιμου νερού. Παρατηρήσεις -Η μαγνητική εκχύλιση είναι μία τεχνολογία διαχωρισμού η οποία χρησιμοποιεί μαγνητικούς πυρήνες (π.χ. νανοσωματίδια σιδήρου) παρουσία οξέος, με εφαρμογή εξωτερικού μαγνητικού πεδίου που οδηγεί στην απομόνωση και απομάκρυνση των μικροπλαστικών από το νερό. Και σ αυτή την περίπτωση χρησιμοποιούνται άλατα αργιλίου και σιδήρου. -Τρεις ομάδες μεγεθών δοκιμάστηκαν σε πειράματα για τα μικροπλαστικά, μεγάλα (1-8 mm), μεσαία (200 μm-1 mm) και μικρά (<20 μ m). [111]

111 Πίνακας 7: Μέθοδοι αφαίρεσης μικροπλαστικών Βιολογική υποβάθμιση μικροπλαστικών Βακτηριακά στελέχη του γένους Bacillus cereus και Bacillus gottheilii Πλεονεκτήματα -Απλή και φθηνή διαδικασία για χρήση σε μεγάλη κλίμακα. -Χαμηλό λειτουργικό κόστος. -Ασφαλής διαδικασία, επειδή δεν παράγονται δευτερογενείς ρύποι. -Είναι μια ελκυστική, εναλλακτική λύση για τη διαχείριση λυμάτων. -Ευέλικτη διαδικασία, πρακτικά εφαρμόσιμη σε διαφορετικά περιβάλλοντα και για ένα ευρύ φάσμα λυμάτων. -Σε ορισμένες περιπτώσεις, είναι δυνατή η λήψη χρήσιμων τελικών προϊόντων με οικονομικό όφελος από τον βακτηριακό μεταβολισμό των ρύπων, π.χ. αιθανόλης για χρήση σε βιοκαύσιμα. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Συμβάλλει στη βιολογική αποικοδόμηση, άρα και στην αφαίρεση των μικροπλαστικών, όταν αυτά βρίσκονται σε χαμηλές συγκεντρώσεις. -Οι αποδόσεις είναι σχετικά χαμηλές. -Η συγκέντρωση των μικροβιακών κοινοτήτων και οι περιβαλλοντικές συνθήκες δεν μπορούν να ελεγχθούν εύκολα. -Υπάρχουν δυσκολίες στην ανάλυση των διαδικασιών και των προϊόντων τους, σε μεγάλης κλίμακας εγκαταστάσεις, λόγω έλλειψης δυνατότητας αναπαραγωγής τους. Παρατηρήσεις -Η απόδοση εξαρτάται από τον τύπο της μικροβιακή κοινότητας. Γενικά είναι > 20%. -Βακτηριακά στελέχη του γένους Bacillus cereus και Bacillus gottheilii, απομονώθηκαν από ιζήματα όπου αναπτύσσονται μαγκρόβιες. -Η παρακολούθηση της βιοαποικοδόμησης των μικροπλαστικών μέσω μικροσκοπίας σάρωσης ηλεκτρονίων (SEM), έδειξε την παρουσία πολλών ρωγμών, και διαβρώσεων στα μικροπλαστικά. -Γενικά η χρήση μικροοργανισμών για τη βιολογική αποικοδόμηση π.χ. βακτηριακών στελεχών, θαλάσσιων μυκήτων ή ακόμη και ζωοπλαγκτού, έχει επιβεβαιωθεί ότι είναι κατάλληλη για την αφαίρεση μικροπλαστικών σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Βιολογική αφαίρεση μικροπλαστικών Tridacna maxima, Αχιβάδα γίγας της Ερυθράς Θάλασσας Πλεονεκτήματα -Απλή και φθηνή διαδικασία. -Χαμηλό λειτουργικό κόστος. -Ασφαλής και φιλική προς το περιβάλλον διαδικασία. -Είναι μια ελκυστική, εναλλακτική λύση για την απομάκρυνση των μικροπλαστικών. -Ικανοποιητική απόδοση αφαίρεσης, 66,03% αφαίρεση μικροπλαστικών πολυαιθυλενίου ( μm) από λύματα. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Συμβάλλει στη βιολογική αφαίρεση των μικροπλαστικών, όταν αυτά βρίσκονται σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Παρατηρήσεις -Βασικό ρόλο για την αφαίρεση των μικροπλαστικών παίζουν τα κελύφη του μαλακίου, με απορρόφηση τους, στην επιφάνεια τους. Προσρόφηση σε πράσινα φύκια (Fucus vesiculosus) Πλεονεκτήματα -Υψηλή ακρίβεια στην προσρόφηση των μικροπλαστικών στις κομμένες επιφάνειες των πράσινων φυκιών. -Εμφανίζει μεγάλη επιλεκτικότητα, με βάση την επιφανειακή φόρτιση των μικροπλαστικών. -Υψηλή αφαίρεση μικροπλαστικών (~ 94,5%), κυρίως κοντά στις κομμένες επιφάνειες των φυκιών. Περιορισμοί & Μειονεκτήματα -Η χημική προσκόλληση των μικροπλαστικών στην επιφάνεια των κομμένων επιφανειών των φυκιών, τα δηλητηριάζει. Παρατηρήσεις -Τα θετικά φορτισμένα μικροπλαστικά έχουν μεγαλύτερη τάση να απορροφούνται πιο αποτελεσματικά, κάτι που εξηγείται από την παρουσία ενός ανιονικού πολυσακχαρίτη στις κομμένες επιφάνειες των φυκιών. (υποπίνακας 5/5) ΑΝΑΦΟΡΕΣ Padervand et al., 2020 Webb et al., 2013 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Padervand et al., 2020 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Padervand et al., 2020 [112]

112 3.6. Διαγράμματα ροής Η ανάλυση των μεθόδων και τεχνικών δειγματοληψίας, διαχωρισμού, καθαρισμού, χημικής ανάλυσης και ταυτοποίησης, σχηματοποιείται παρακάτω σε μία σειρά διαγραμμάτων ροής. Είναι διαγράμματα όπου παρουσιάζεται όλο το πλέγμα των μεθόδων και τεχνικών που αφορούν και στα τρία πεδία μελέτης, νερά, ιζήματα και οργανισμούς. Ταυτόχρονα μπορούν να λειτουργήσουν και ως διαγράμματα λήψης απόφασης, μιας και αναφέρονται σε όλη την ακολουθία των βημάτων, από τη δειγματοληψία μέχρι και τη χημική ανάλυση και ταυτοποίηση των μικροπλαστικών, καθώς και στις πληροφορίες, ποιοτικές και ποσοτικές, που τελικά λαμβάνονται. Συγκεκριμένα τα σχήματα 1 και 2 παρουσιάζουν τα διαγράμματα ροής των μεθόδων και τεχνικών που αφορούν στη δειγματοληψία και στο διαχωρισμό/καθαρισμό αντίστοιχα, σε ύδατα, τόσο από το φυσικό περιβάλλον όσο και από εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων. Τα σχήματα 3 και 4 παρουσιάζουν τα διαγράμματα ροής της δειγματοληψίας και του διαχωρισμού/καθαρισμού αντίστοιχα, σε ιζήματα. Το σχήματα 5 παρουσιάζει το κοινό διαγράμματα ροής της δειγματοληψίας και του διαχωρισμού/καθαρισμού σε βιολογικά δείγματα. Τέλος τα σχήματα 6 και 7 παρουσιάζουν τα διαγράμματα ροής των μεθόδων χημικής ανάλυσης και ταυτοποίησης (το 7 αποτελεί συνέχεια του 6), που είναι κοινά για όλα τα πεδία μελέτης (νερά, ιζήματα, οργανισμούς). [113]

113 Σχήμα 1: Διάγραμμα ροής δειγματοληψίας υδάτων, από το φυσικό περιβάλλον και από ΕΕΛ [114]

114 Σχήμα 2: Διάγραμμα ροής μεθόδων διαχωρισμού & καθαρισμού, μετά από δειγματοληψία υδάτων [115]

115 Σχήμα 3: Διάγραμμα ροής δειγματοληψίας ιζημάτων [116]

116 Σχήμα 4: Διάγραμμα ροής μεθόδων διαχωρισμού & καθαρισμού, μετά από δειγματοληψία ιζημάτων [117]

117 Σχήμα 5: Διάγραμμα ροής δειγματοληψίας, διαχωρισμού & καθαρισμού βιολογικών δειγμάτων [118]

118 Σχήμα 6: Διάγραμμα ροής μεθόδων χημικής ανάλυσης & ταυτοποίησης μικροπλαστικών, καθώς και των πληροφοριών που παρέχοντα. Κοινό διάγραμμα για όλα τα πεδία (ύδατα, ιζήματα, οργανισμοί) (Συνέχεια στο σχήμα 7) [119]

119 Σχήμα 7: Διάγραμμα ροής (συνέχεια από σχήμα 6) μεθόδων χημικής ανάλυσης & ταυτοποίησης μικροπλαστικών, καθώς και των πληροφοριών που παρέχονται. Κοινό διάγραμμα για όλα τα πεδία (ύδατα, ιζήματα, οργανισμοί) [120]

120 3.7. Δράσεις για την αντιμετώπιση του προβλήματος των μικροπλαστικών και Κυκλική Οικονομία Οι μέθοδοι αφαίρεσης των μικροπλαστικών, είτε αυτές που ήδη εφαρμόζονται, είτε αυτές που βρίσκονται σε πιλοτικό στάδιο και μπορεί να εφαρμοστούν μελλοντικά, χαρακτηρίζονται από ένα βασικό μειονέκτημα που σχετίζεται με το ότι δεν αντιμετωπίζουν το πρόβλημα των μικροπλαστικών προληπτικά αλλά προσπαθούν να το περιορίσουν ή/και να το εξαλήψουν αφού αυτό δημιουργηθεί. Τα τελευταία χρόνια όμως, καταβάλλονται προσπάθειες ώστε να βρεθούν λύσεις στο πρόβλημα αυτό, πριν τη γέννησή του. Έτσι η σύγχρονη αντίληψη για την αντιμετώπιση αυτού του ζητήματος, είναι να δημιουργηθεί, με τη συμβολή επιστήμης και τεχνολογίας, μια νέα οικονομία πλαστικών, υπό το πρίσμα της Κυκλικής Οικονομίας Δράσεις στα πλαίσια της Ε.Ε. και της Διεθνούς Κοινότητας Ήδη από το 1988, μια διεθνής συμφωνία (MARPOL 73/78 Παράρτημα V) εφάρμοσε την απαγόρευση απόρριψης από τα πλοία, πλαστικών αποβλήτων στη θάλασσα (Cole et al., 2011; Karbalaei et al., 2018). Ωστόσο, θεωρείται ευρέως γνωστό ότι η έλλειψη επιβολής και εκπαίδευσης σε σχέση με τη συμφωνία, είχε ως αποτέλεσμα η ναυτιλία να παραμένει κυρίαρχη πηγή πλαστικού στο θαλάσσιο περιβάλλον, συνεισφέροντας περίπου 6,5 εκατομμύρια τόνους πλαστικό στους ωκεανούς στις αρχές της δεκαετίας του 1990 (Cole et al., 2011). Το Πρόγραμμα των Ηνωμένων Εθνών για το Περιβάλλον (United Nations Environmental Programme, UNEP) πρότεινε άμεση δράση για την εξάλειψη των μικροπλαστικών στους ωκεανούς, γιατί όπως σημειώσθηκε τα μικροπλαστικά καταναλώνονται από μεγάλο αριθμό θαλάσσιων οργανισμών, και αυτό οδηγεί σε αρνητικές συνέπειες γι αυτούς. Ως εκ τούτου, το UNEP ανέπτυξε ένα πρόγραμμα σε 120 χώρες, οι οποίες καθιέρωσαν εκπαιδευτικές διαδικασίες για 40 περίπου εκατομμύρια ανθρώπους, ώστε να ευαισθητοποιηθούν σχετικά με τη μείωση της χρήσης των πλαστικών, και την ενθάρρυνση της ανακύκλωσης (Karbalaei et al., 2018). Η χρήση περισσότερων ανακυκλωμένων πλαστικών μπορεί να μειώσει έτσι, την εξάρτηση από την εξόρυξη ορυκτών καυσίμων για την παραγωγή πλαστικών προϊόντων. Σύμφωνα με εκτιμήσεις, η ανακύκλωση όλων των πλαστικών απορριμμάτων παγκοσμίως θα παρείχε εξοικονόμηση ενέργειας που ισοδυναμεί με 3,5 δισεκατομμύρια βαρέλια πετρελαίου ετησίως. Επιπλέον εναλλακτικές πρώτες ύλες (π.χ. βιολογικά πολυμερή), οι οποίες θα παράγουν προϊόντα, προσφέροντας τις [121]

121 ίδιες ιδιότητες με τα παραδοσιακά πλαστικά, αλλά δυνητικά με χαμηλότερες περιβαλλοντικές επιπτώσεις, επίσης αναπτύσσονται, αλλά αυτή τη στιγμή αντιπροσωπεύουν πολύ μικρό μερίδιο της αγοράς (EUROPEAN COMMISSION. A European Strategy for Plastics in a Circular Economy, 2018). Η Oδηγία 94/62/ΕΚ για τις συσκευασίες και τα απόβλητα συσκευασιών (Packaging and Packaging Waste Directive, PPWD) και η τροποποιητική Οδηγία (ΕΕ) 2015/720 είναι σχετικές με τη χρήση και την επαναχρησιμοποίηση πλαστικών σακουλών και τη μείωση της κατανάλωσης για τις ελαφριές πλαστικές σακούλες μεταφοράς. Παράλληλα υπάρχουν τρεις κύριες οδηγίες σχετικά με τη ρύθμιση των απορριμμάτων και την ανακύκλωση πλαστικών σακουλών, συμπεριλαμβανομένων: της Οδηγίας πλαίσιο για τα απορρίμματα 2008/98/ΕΚ (Waste Framework Directive, WFD), της Οδηγίας για τους χώρος υγειονομικής ταφής των αποβλήτων 1999/31/ΕΚ (Landfill of Waste Directive) και τέλος της Οδηγίας για την επεξεργασία των αστικών λυμάτων 91/271/ΕΟΚ (Urban Waste Water Treatment Directive) (Karbalaei et al., 2018). Η εκτεταμένη ευθύνη παραγωγού (extended producer responsibility, EPR) είναι μια δημόσια πολιτική δέσμευσης, που ορίζει ότι οι κατασκευαστές είναι υπεύθυνοι νομικά και οικονομικά για τον μετριασμό των περιβαλλοντικών επιπτώσεων των προϊόντων τους καθ όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής τους. Η EPR εμφανίστηκε στη Σουηδία και Γερμανία στις αρχές της δεκαετίας του 1990 και είχε πολλούς αλληλένδετους στόχους, συμπεριλαμβανομένης της δημιουργίας κινήτρων για οικολογικό σχεδιασμός των προϊόντων τους (Karbalaei et al., 2018). Η EPR θεωρείται ως επέκταση της αρχής «ο ρυπαίνων πληρώνει» και γενικά απαιτεί από τον παραγωγό να αναλάβει την ευθύνη για το προϊόν που παράγει. Στην πράξη, η EPR συνίσταται στη συλλογή προϊόντων που έχουν καταστεί απόβλητα, πριν από την διαχείρισή τους ως τέτοια, που θα οδηγούσε στην απόρριψή τους (Raubenheimer & Urho 2020). Διευρύνοντας όμως την φιλοσοφία της EPR, ως μέρος μιας δυνητικής νέας διεθνούς συμφωνίας, υπάρχει ανάγκη διερεύνησης για την ανάπτυξη ενός «παγκόσμιου σχεδίου EPR». Ουσιαστικά, θα έκανε πιο βιώσιμη τη διαχείριση του πλαστικού στο τέλος του κύκλου ζωής του, μέσα από την οργάνωση διαδικασιών συλλογής, διαλογής και ανακύκλωσης πλαστικών απορριμμάτων, με τη συμμετοχή της ίδιας της βιομηχανίας. Ένα βασικό στοιχείο του παγκόσμιου συστήματος EPR θα ήταν η ανάπτυξη και εφαρμογή παγκόσμιων προτύπων σχεδιασμού για τη [122]

122 διευκόλυνση μιας βιώσιμης επεξεργασίας των πλαστικών προϊόντων, μετά το τέλος ζωής τους. Βέβαια απαραίτητη είναι η δημιουργία συστημάτων EPR και σε εθνικό επίπεδο. Στην ουσία, τα εθνικά συστήματα EPR θα πρέπει να περιλαμβάνουν κίνητρα για τον έξυπνο σχεδιασμό πλαστικών προϊόντων που περιορίζουν ή και εμποδίζουν τη δημιουργία υπολειμμάτων και απόβλητων, ενώ τα ίδια τα πλαστικά προϊόντα, μετά το τέλος ζωής τους, θα υφίστανται επεξεργασία στις τοπικές υπηρεσίες διαχείρισης αποβλήτων και εντός των ορίων δυναμικότητάς τους. Τα παγκόσμια πρότυπα σχεδιασμού EPR, θα εφαρμόζονται στα εθνικά συστήματα EPR και θα μπορούν να ικανοποιούνται, να ελέγχονται ή και να βελτιώνονται. Για τη χρηματοδότηση όμως τόσο των προγραμμάτων για τα πρότυπα σχεδιασμού όσο και των συστημάτων διαχείρισης αποβλήτων απαιτείται η ανάπτυξη των Εθνικών Σχεδίων Δράσης (National Αction Ρlans, ΝΑΡ) που χρησιμοποιούνται ως εργαλεία με σκοπό να βοηθήσουν στην εσωτερίκευση των δεσμεύσεων στις διαδικασίες εθνικού σχεδιασμού και στην κινητοποίηση των ενδιαφερομένων μερών για ευρεία εφαρμογή. Στον πυρήνα των σχεδίων αυτών, υπάρχουν μέτρα για την εφαρμογή οικονομικών κινήτρων σχετικά με την τόνωση της αλλαγής στη συμπεριφορά τόσο στην παραγωγή όσο και στην κατανάλωση, καθώς και τη βοήθεια για την οικονομική ενίσχυση λόγω των επιβαρύνσεων από τη διαχείριση των αποβλήτων. Ουσιαστικά, ο στόχος είναι να φτάσουμε σε μια κατάσταση όπου τα συστήματα διαχείρισης αποβλήτων όλων των χωρών να χρηματοδοτούνται κυρίως από εγχώριες πηγές αντλώντας έσοδα από τον ιδιωτικό τομέα, ενώ θα συμπληρώνονται με κονδύλια από τους εθνικούς προϋπολογισμούς. Γι αυτό προτείνεται η εκπόνηση εθνικών σχεδίων χρηματοδότησης, ώστε οι χώρες να προσδιορίσουν τα απαραίτητα οικονομικά μέσα για τη χρηματοδότηση των προαναφερόμενων δράσεων. Τα εθνικά σχέδια χρηματοδότησης θα επέτρεπαν ευελιξία για τον προσδιορισμό των οικονομικών κινήτρων που είναι κατάλληλα στο εσωτερικό πλαίσιο (Raubenheimer & Urho 2020). Μια παρόμοια πρωτοβουλία, η «Μηδενική Απώλεια Πέλλετς» (Zero Pellet Loss), ιδρύθηκε από την PlasticsEurope, μια κορυφαία πανευρωπαϊκή ένωση που εκπροσωπεί τους κατασκευαστές που δραστηριοποιούνται στην ευρωπαϊκή βιομηχανία πλαστικών. Αυτά τα προγράμματα αποσκοπούν στην ευαισθητοποίηση και στη διάδοση ορθών πρακτικών προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η απώλεια σφαιριδίων ή πλαστικών που κοκκοποιούνται, σε όλη την αλυσίδα παραγωγής (Magnusson et al., 2016). Πολλές από αυτές τις απώλειες παρθένων σφαιριδίων και πρώτων υλών, από τις εγκαταστάσεις παραγωγής μπορούν να προβλεφθούν και να [123]

123 αντιμετωπιστούν μέσω διαδικασιών ρουτίνας ελέγχου και διήθησης των λυμάτων. Έχουν ήδη αναληφθεί ενέργειες για τη μείωση τέτοιων απωλειών από εγκαταστάσεις παραγωγής πλαστικών προϊόντων, λόγω της αυξημένης συνειδητοποίησης του προβλήματος κατά την τελευταία δεκαετία. Βελτιώσεις στο χειρισμό αυτών των απωλειών, σε 100 περίπου βιομηχανικές εγκαταστάσεις στη Σουηδία, έχουν πραγματοποιηθεί τα τελευταία 5-10 χρόνια, με παρακολούθηση και ελέγχους ρουτίνας του συστήματος αποχέτευσης στις βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Βέβαια οι περιβαλλοντικές ανησυχίες μπορεί να μην είναι ο πιο σημαντικός λόγος για αυτές τις ενέργειες, αλλά μάλλον το οικονομικό όφελος για την πρώτη ύλη, που πλέον δεν χάνεται. Συνδυαστικά με τα παραπάνω, η ανάγκη για χρήση μικροπλαστικών σφαιριδίων σε προϊόντα προσωπικής φροντίδας έχει αμφισβητηθεί σοβαρά τα τελευταία χρόνια. Έτσι ένας νόμος ενάντια σ αυτή τη χρήση των μικροπλαστικών, ψηφίστηκε στις ΗΠΑ το Δεκεμβρίου του 2015 (Magnusson et al., 2016). Μη κυβερνητικές οργανώσεις (ΜΚΟ) έχουν επίσης παρουσιάσει κατά καιρούς, σχέδια για την ευαισθητοποίηση των κοινωνιών, αλλά και ευρύτερα, την αύξηση της πίεσης προς τις βιομηχανίες και τα κράτη για λήψη μέτρων, αλλά και την ανάγκη αξιολόγησης και προσδιορισμού του επίπεδου της ρύπανσης λόγω των μικροπλαστικών και των επιπτώσεών τους στο περιβάλλον σε εθνικό και διεθνές επίπεδο (Karbalaei et al., 2018). Επίσης, κατά την «Ημέρα της Γης, 2018», η εκστρατεία «End Plastic Pollution» ξεκίνησε ως απάντηση στη σημαντική αύξηση των πλαστικών απορριμμάτων στον πλανήτη μας. Αυτή η εκστρατεία χρησιμοποίησε το υψηλό προφίλ της «Ημέρας της Γης» για να αυξηθεί η ευαισθητοποίηση για το θέμα της ρύπανσης από τα πλαστικά και για να αναδειχθεί το ζήτημα στην παγκόσμια ατζέντα, ώστε να απαιτηθεί αποτελεσματική δράση από κυβερνήσεις και ιδιώτες για τη μείωση της χρήσης των πλαστικών, ειδικά των πλαστικών μίας χρήσης (Karbalaei et al., 2018). Προκειμένου να αποφευχθεί η ρύπανση από τα μικροπλαστικά, έχουν αναληφθεί αρκετές πρωτοβουλίες σε παγκόσμιο και περιφερειακό επίπεδο. Για παράδειγμα, ο Οργανισμός Περιβάλλοντος των Ηνωμένων Εθνών (United Nations Environment Organization, UNEO) ξεκίνησε μια παγκόσμια εκστρατεία για την εξάλειψη των πρωτογενών πηγών πλαστικών απορριμμάτων όπως είναι τα μικροπλαστικά στα προϊόντα προσωπικής φροντίδας και στα καλλυντικά, καθώς και για τη μείωση της κατανάλωσης πλαστικών μίας χρήσης έως το Στην Ευρώπη, τα κράτη μέλη πρέπει να παρακολουθούν τα μικροπλαστικά και να προωθούν [124]

124 ερευνητικές πρωτοβουλίες μέσω του προγράμματος «Ορίζοντας 2020» προκειμένου να μειωθούν τα επίπεδά τους στο περιβάλλον (Llorca et al., 2020). Για την προστασία του θαλάσσιου περιβάλλοντος, η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει εφαρμόσει διάφορες νομοθεσίες που σχετίζονται με τα μικροπλαστικά σε διάφορους τομείς. Για παράδειγμα, στον κανονισμό περί αλιείας μέσω της Κοινής Αλιευτικής Πολιτικής (Common Fisheries Policy, CFP) και στον έλεγχο των θρεπτικών ουσιών και των χημικών προϊόντων που εισέρχονται στα υδάτινα συστήματα μέσω της Οδηγίας Πλαίσιο για τα Ύδατα (Water Framework Directive, WFD). Ωστόσο, αν και αυτές είναι απαραίτητες νομοθεσίες για την προστασία των θαλάσσιων μέσων, αυτές συμβάλλουν στην προστασία της θάλασσας μέσω συγκεκριμένων πιέσεων, αλλά δεν καθορίζουν τις ενέργειες εκείνες για τον περιορισμό της ρύπανσης από τα μικροπλαστικά. Εξαιτίας αυτού, η ΕΕ έχει εφαρμόσει δύο εργαλεία: τη Σύσταση της ΕΕ για την Ολοκληρωμένη Διαχείριση των Παράκτιων Ζωνών (Integrated Coastal Zone Management, ICZM) και την Οδηγία Πλαίσιο για τη Θαλάσσια Στρατηγική (Marine Strategy Framework Directive, MSFD). Τα εργαλεία αυτά προσφέρουν μία παγκόσμια προοπτική και προστασία όλων των ευρωπαϊκών παράκτιων περιοχών και θαλάσσιων υδάτων (Llorca et al., 2020). Η MSFD (2008/56/EK) υποδεικνύει ότι όλα τα κράτη μέλη της ΕΕ πρέπει να επιτύχουν μία καλή θαλάσσια και ωκεάνια περιβαλλοντική κατάσταση. Ο δείκτης D10 της MSFD καθορίζει τις ιδιότητες και τις ποσότητες των θαλάσσιων απορριμμάτων που δεν έχουν βλαβερές επιπτώσεις στα θαλάσσια συστήματα και στις παράκτιες περιοχές (Talvitie et al., 2015; Llorca et al., 2020; Coyle et al., 2020). Επιπλέον, η ΕΕ ενέκρινε τον Ιανουάριο του 2018 την Ευρωπαϊκή Στρατηγική για τα Πλαστικά (European Strategy for Plastics). Αυτή παρουσιάζει νέες στρατηγικές για την οικονομία και την αξιολόγηση του κύκλου ζωής για τα πλαστικά και επικεντρώνεται στον τρόπο με τον οποίο τα πλαστικά προϊόντα σχεδιάζονται, παράγονται, χρησιμοποιούνται και ανακυκλώνονται στην ΕΕ (Llorca et al., 2020). Ειδική μέριμνα λαμβάνεται για την Μεσόγειο Θάλασσα. Η ΕΕ υπογραμμίζει την ανάγκη να ληφθούν μέτρα για την προστασία της Μεσογείου, μιας μερικώς κλειστής θάλασσας με μεγάλη συμβολή σ αυτή της επίγειας ρύπανσης (80% του συνόλου). H Σύμβαση της Βαρκελώνης και το Μεσογειακό Σχέδιο Δράσης (Mediterranean Action Plan, MAP) είναι αφιερωμένα στην προστασία του θαλάσσιου περιβάλλοντος και των παράκτιων περιοχών της Μεσογείου, αποτελούν μια διευρυμένη, διεθνή συνεργασία στην οποία συμμετέχουν 22 χώρες (Llorca et al., [125]

125 2020). Δεκατρία περιφερειακά προγράμματα για τη θάλασσα έχουν καταρτιστεί υπό την αιγίδα του Προγράμματος Περιβάλλοντος των Ηνωμένων Εθνών (United Nations Environment Programme, UNEP). Νοτιοανατολικής Ασίας (COBSEA), Ανατολικής Αφρικής (Σύμβαση Ναϊρόμπι), Μεσογείου (Σύμβαση Βαρκελώνης), Βορειοδυτικού Ειρηνικού (NOWPAP), Δυτικής και Κεντρικής Αφρικής (Σύμβαση Αμπιτζάν) και της Ευρύτερης Καραϊβικής (Σύμβαση Καρταχένα), προγράμματα που διαχειρίζεται απευθείας το UNEP. Τα προγράμματα της Μαύρης Θάλασσας (Σύμβαση Βουκουρεστίου), Βορειοανατολικού Ειρηνικού (Σύμβαση Αντίγκουα), Ερυθράς Θάλασσας και Κόλπου του Άντεν (Σύμβαση Τζέντα), Περσικού Κόλπου και Κόλπου του Ομάν (ROPME, Σύμβαση Κουβέιτ), Νότιας Θάλασσας της Ασίας (SAS, SACEP), Νοτιοανατολικού Ειρηνικού (CPPS, Σύμβαση Λίμα) και Νότιου Ειρηνικού (SPREP, Σύμβαση Νουμέα), τα οποία διαχειρίζονται ανεξάρτητα οι περιφερειακές γραµµατείες τους. Η OSPAR (Oslo and Paris Conventions) καλύπτει την περιοχή του Βορειοανατολικού Ατλαντικού, ενώ παράλληλα καταρτίστηκαν τέσσερα άλλα περιφερειακά προγράμματα που συνεπικουρούν για την επίτευξη καλής περιβαλλοντικής κατάστασης στη θαλάσσια περιοχή ευθύνης της OSPAR. Αυτά είναι της Ανταρκτικής (CCMLAR), Αρκτικής (PAME), Βαλτικής Θάλασσας (Σύμβαση Ελσίνκι, HELCOM) και Κασπίας (Σύμβαση Τεχεράνης). Τέλος εξετάζονται σχέδια για ένα νέο πρόγραμμα που θα αφορά στο Νοτιοδυτικό Ατλαντικό (OSPAR Commission, 2017) Κυκλική Οικονομία Ήδη από το Δεκέμβριο του 2015, όπως αναφέρεται στην Ευρωπαϊκή Στρατηγική για τα πλαστικά σε μία Κυκλική Οικονομία, της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, το 2018 (EUROPEAN COMMISSION, A European Strategy for Plastics in a Circular Economy, 2018) εγκρίθηκε ένα σχέδιο δράσης της ΕΕ για μια κυκλική οικονομία. Εκεί, η Επιτροπή προσδιόρισε τα πλαστικά ως μία βασική προτεραιότητα και δεσμεύτηκε να προετοιμάσει μια στρατηγική για την αντιμετώπιση των προκλήσεων που θέτουν τα πλαστικά, λαμβάνοντας υπόψη ολόκληρο τον κύκλο ζωής τους. Τον Ιανουάριο του 2017, η Επιτροπή όρισε τον οδικό χάρτη της στρατηγικής για τα πλαστικά σε μια κυκλική οικονομία, όπου βασική επιδίωξη είναι να διασφαλιστεί ότι όλες οι πλαστικές συσκευασίες θα είναι ανακυκλώσιμες έως το Αυτή η στρατηγική θέτει τα θεμέλια για μια νέα οικονομία πλαστικών. Αυτή θα περιορίσει τη ρύπανση από τα πλαστικά και τις δυσμενείς επιπτώσεις τους στη ζωή μας και στο [126]

126 περιβάλλον. Η στρατηγική παρουσιάζει βασικές δεσμεύσεις για δράση σε επίπεδο ΕΕ. Ωστόσο, ο ιδιωτικός τομέας, από κοινού με εθνικές και περιφερειακές αρχές, τοπικές κοινωνίες και πολίτες, θα πρέπει επίσης να κινητοποιηθούν. Ομοίως, η διεθνής δέσμευση θα είναι απαραίτητη για την προώθηση της αλλαγής εκτός των συνόρων της Ευρώπης. Με αποφασιστικές και συντονισμένες προσπάθειες, η Ευρώπη μπορεί να μετατρέψει τις προκλήσεις σε ευκαιρίες και να δώσει το παράδειγμα για αποφασιστική δράση σε παγκόσμιο επίπεδο. Το σχέδιο δράσης της ΕΕ για την κυκλική οικονομία προτείνει να αναθεωρηθεί η οδηγία για τα απόβλητα, ώστε να αντικατοπτρίζει καλύτερα τις απαιτήσεις για μία πραγματική κυκλική οικονομία (Clark et al., 2016). Βασική προϋπόθεση είναι η μετάβαση από ένα γραμμικό μοτίβο «προμηθευτείτε (πρώτες ύλες)-κατασκευάστε-καταναλώστε-απορρίψτε» σε ένα κλειστό βρόχο στον οποίο τα υλικά επαναχρησιμοποιούνται και ανακυκλώνονται συνεχώς. Απαιτείται δηλαδή μετάβαση σε μια κυκλική οικονομία (Nielsen et al., 2020). Η στρατηγική στοχεύει στο να δημιουργηθεί μια έξυπνη, καινοτόμος και βιώσιμη βιομηχανία πλαστικών, όπου ο σχεδιασμός και η παραγωγή θα σέβονται πλήρως τις αρχές της επαναχρησιμοποίησης, επισκευής και ανακύκλωσης, φέρνοντας έτσι, ανάπτυξη και θέσεις εργασίας στην Ευρώπη και συμβάλλοντας στη μείωση των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου και της εξάρτησης της ΕΕ από τα εισαγόμενα ορυκτά καύσιμα. Τα πλαστικά και τα προϊόντα που περιέχουν πλαστικά θα σχεδιάζονται ώστε να επιτρέπουν μεγαλύτερη αντοχή, επαναχρησιμοποίηση και ανακύκλωση υψηλής ποιότητας. Οι αλλαγές στο σχεδιασμό και στην παραγωγή επιτρέπουν υψηλότερα ποσοστά ανακύκλωσης πλαστικών για όλες τις βασικές εφαρμογές (EUROPEAN COMMISSION. A European Strategy for Plastics in a Circular Economy, 2018; Rhodes, 2018). Περισσότερα από τα μισά απόβλητα πλαστικών που παράγονται στην Ευρώπη θα ανακυκλώνονται, μέχρι το Γενικά τα ανακυκλωμένα πλαστικά στην Ευρώπη έχουν τετραπλασιαστεί, παρέχοντας σταθερή ροή εσόδων για τον τομέα της ανακύκλωσης αλλά και για την ασφάλεια της εργασίας, για το αυξανόμενο εργατικό δυναμικό του (EUROPEAN COMMISSION. A European Strategy for Plastics in a Circular Economy, 2018). Η έρευνα και η καινοτομία μπορούν να κάνουν τη διαφορά προς αυτή την κατεύθυνση, βοηθώντας παράλληλα στην πρόληψη των πλαστικών απορριμμάτων και της ρύπανσης από τα μικροπλαστικά. Η Επιτροπή είναι ιδιαίτερα προσεκτική στην καινοτομία σε υλικά που είναι πλήρως βιοαποικοδομήσιμα σε θαλασσινό και [127]

127 γλυκό νερό και είναι ακίνδυνα για το περιβάλλον και τα οικοσυστήματα (EUROPEAN COMMISSION. A European Strategy for Plastics in a Circular Economy, 2018). Καινοτόμα υλικά και εναλλακτικές πρώτες ύλες για την παραγωγή πλαστικών αναπτύσσονται και χρησιμοποιούνται, όπου τα στοιχεία δείχνουν σαφώς ότι αυτή, είναι περισσότερο βιώσιμη σε σύγκριση με τις παραδοσιακές, μη εναλλακτικές λύσεις (Rhodes, 2018). Ακόμη νέες προσεγγίσεις, ανάπτυξη καινοτόμων επιχειρηματικών μοντέλων, όπως για παράδειγμα αυτό της αντίστροφης εφοδιαστικής μονάδας, μπορούν να συμβάλουν δραστικά στην ελαχιστοποίηση των πλαστικών απορριμμάτων στην πηγή, επιτυγχάνοντας παράλληλα περαιτέρω οικονομικά, περιβαλλοντικά και κοινωνικά οφέλη. Τέλος, απαιτείται περαιτέρω επιστημονική έρευνα για να μετρηθούν οι πιθανές επιπτώσεις στην υγεία των μικροπλαστικών και να αναπτυχθούν καλύτερα εργαλεία παρακολούθησης (EUROPEAN COMMISSION. A European Strategy for Plastics in a Circular Economy, 2018). Σ αυτή την προσπάθεια, χημικοί και χημικοί μηχανικοί πρέπει να συμβάλλουν σε ένα καινοτόμο σχεδιασμό χημικών ουσιών, διεργασιών και προϊόντων στη βάση της κυκλικής οικονομίας. Προϊόντα δηλαδή εγγενώς σχεδιασμένα, ώστε να αποσυναρμολογούνται γρήγορα και είτε ανακατασκευασμένα ή ανακαινισμένα ή εύκολα επισκευασμένα όταν χρειάζεται, να μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν με υψηλή απόδοση, παρά να σταλούν σε χώρους υγειονομικής ταφής ή να αποτεφρωθούν απλά από ευκολία, ακολουθώντας την μέχρι τώρα τακτική. Μάλιστα ο επανασχεδιασμός ενός προϊόντος ώστε να υπακούει στις αρχές της επαναχρησιμοποίησης, επισκευής και ανακύκλωσης, είναι μια πολύ καλύτερη προσέγγιση σε μια κυκλική οικονομία, ουσιαστικά εξαλείφοντας το πρόβλημα και όχι απλά βρίσκοντας μία πρόσκαιρη λύση (Clark et al, 2016). Μια πολλά υποσχόμενη προηγμένη μέθοδος για την ανακύκλωση πλαστικών είναι ο αποπολυμερισμός, αν και πρέπει να αναπτυχθούν οι απαραίτητοι καταλύτες που μπορούν να εκτελέσουν αυτή την χημική επεξεργασία αποτελεσματικά, χωρίς την καταστροφή συγκεκριμένων λειτουργικών χημικών ομάδων, ενεργειακά και φυσικά οικονομικά συμφέρουσα. Επίσης μέθοδοι επεξεργασίας μειγμάτων πλαστικών, είναι επίσης το ζητούμενο. Έτσι θα μπορέσει να αποφευχθεί η ανάγκη για μηχανικές διαδικασίες ανάκτησης, οι οποίες είναι επίπονες, οδηγούν σε μοριακή και δομική επιβάρυνση των υλικών, που με τη σειρά τους προσδίδουν μειωμένη αντοχή στα ανακυκλωμένα υλικά, καθιστώντας τα, λιγότερο επιθυμητά από τα αντίστοιχα παρθένα πλαστικά (Rhodes, 2019). [128]

128 4. ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ 4.1. Συζήτηση-Συμπεράσματα Η παραγωγή και κατανάλωση πλαστικών έγινε αναπόσπαστο κομμάτι του ανθρώπινου πολιτισμού και του σύγχρονου τρόπου ζωής. Στο τέλος του κύκλου ζωής τους όμως, αυτά τα προϊόντα υφίστανται διαχείριση μη φιλική προς το περιβάλλον, όπως απόρριψη, υγειονομική ταφή ή αποτέφρωση, μορφές διαχείρισης που χρησιμοποιούνται μάλλον από ευκολία και μόνο. Παράλληλα η χρήση σε ορισμένα προϊόντα εγγενώς, μικροπλαστικών σωματιδίων, όπως προϊόντα προσωπικής φροντίδας και οι απώλειες μικροπλαστικών πρώτων υλών σε βιομηχανίες παραγωγής πλαστικών προϊόντων, επιδεινώνουν περαιτέρω το πρόβλημα διαφυγής μικροπλαστικών προς το περιβάλλον. Έτσι το πρόβλημα επεκτείνεται πέρα από τη διαχείριση των πλαστικών απορριμμάτων, που αποτελεί ούτως ή άλλως ένα από τα σημαντικότερα σύγχρονα προβλήματα, σε αυτό που σχετίζεται με τη δημιουργία των μικροπλαστικών και την αθρόα απελευθέρωσή τους στο περιβάλλον. Το πρόβλημα λοιπόν των μικροπλαστικών αναγάγει αυτό των πλαστικών, σε δύο άλλες διαστάσεις. Η πρώτη είναι αυτή της σωματιδιακής διάστασης, που πλέον γίνεται μη ορατή και άρα μη αντιληπτή για τους περισσότερους, ενώ το πρόβλημα είναι πέρα για πέρα υπαρκτό. Η δεύτερη έχει να κάνει με τη διάσταση της διάχυσης του προβλήματος, μιας και η είσοδος των μικροπλαστικών στο περιβάλλον σημαίνει αυτόματα ευρεία εξάπλωσή τους σε διάφορα οικοσυστήματα. Η διάχυση όμως αυτή, δεν σταματά μόνο στο κομμάτι της εναπόθεσης των μικροπλαστικών στα οικοσυστήματα, αλλά επεκτείνεται στη μεταβίβασή τους, μέσω των τροφικών σχέσεων και στους οργανισμούς που διαβιούν σ αυτά. Δηλαδή επεκτείνεται πέρα από κάποια όρια, που αν και δεν είναι απόλυτα διακριτά και αντιληπτά, μπορούν και αγγίζουν τον ίδιο τον άνθρωπο. Ένα ακόμη σημαντικό στοιχείο το οποίο θα πρέπει να προσδιοριστεί με ακρίβεια, είναι ο ίδιος ο ορισμός των μικροπλαστικών. Επειδή όπως προαναφέρθηκε υπάρχει ποικιλία ορισμών για τα μικροπλαστικά, με βάση τα όρια που αυτοί καθορίζουν, κρίνεται σκόπιμο να προταθεί με την παρούσα εργασία η υιοθέτηση του ορισμού που έδωσαν οι Duis & Coors (2016). Ως μικροπλαστικά λοιπόν ορίζονται τα συνθετικά οργανικά μικροσωματίδια πολυμερούς με μέγεθος μικρότερο των 5mm, και μεγαλύτερο των 100nm ή 0,1μm. Το ανώτερο όριο εναρμονίζεται με την πλειοψηφία των μελετών, ενώ το κατώτερο με τον ορισμό της νανοκλίμακας [129]

129 (1-100nm), ώστε να υπάρχει σαφής διάκριση μεταξύ μικροσωματιδίων και νανοσωματιδίων. Η ανάγκη παρακολούθησης του προβλήματος των μικροπλαστικών, οδήγησε στην ανάπτυξη μεθόδων και τεχνικών που σχετίζονται με όλο το φάσμα των διαδικασιών, από τη δειγματοληψία σε διάφορα περιβαλλοντικά πεδία (νερά, ιζήματα, οργανισμούς), το διαχωρισμό και καθαρισμό των ύποπτων μικροσωματιδίων από τα οποία θα προκύψει το δείγμα μελέτης και τέλος τις μεθόδους χημικής ανάλυσης και ταυτοποίησης των μικροπλαστικών, ώστε να επιτευχθεί τελικά ο χημικός χαρακτηρισμός των πολυμερών και ο ποσοτικός προσδιορισμός τους. Η εφαρμογή όμως τόσων πολλών μεθόδων, που λειτουργούν όμως αποσπασματικά, χωρίς να εντάσσονται σε ένα ενιαίο πρωτόκολλο με καθολική αποδοχή και ισχύ, οδηγεί στο να είναι οι διάφορες μέθοδοι ασύνδετες μεταξύ τους. Η μη συνδεσιμότητα λοιπόν και η έλλειψη ενός ενιαίου πρωτοκόλλου κάνει τα αποτελέσματα των διαφόρων ερευνητικών προσπαθειών να μην είναι συγκρίσιμα μεταξύ τους, αφήνοντας ημιτελή τη συνολική προσπάθεια παρακολούθησης και αντιμετώπισης του προβλήματος των μικροπλαστικών. Αξίζει να σημειωθεί ότι κατά την μελέτη και ανάλυση των μικροπλαστικών, θα πρέπει να συλλεχθούν διάφορες πληροφορίες, όπως ο αριθμός των σωματιδίων, διάφορα μορφολογικά χαρακτηριστικά (σχήμα, μέγεθος, κατανομή μεγέθους), η χημική σύνθεση των πολυμερών και των πιθανών πρόσθετων που αυτά περιέχουν, καθώς και πληροφορίες που σχετίζονται με τη μάζα τους. Δηλαδή ένα πλήρες σύνολο πληροφοριών προκειμένου να βελτιωθούν τόσο η κατανόηση του αντίκτυπου των μικροπλαστικών, όσο και η αξιολόγηση των σχετικών περιβαλλοντικών κινδύνων. Απαιτείται λοιπόν η ανάπτυξη καθολικών πρωτοκόλλων για κάθε ένα διαφορετικό πεδίο μελέτης των μικροπλαστικών, που θα χαρακτηρίζονται από την ύπαρξη ενοποιημένων αναλυτικών μεθόδων, ενώ παράλληλα θα έχουν καθολική αποδοχή και εφαρμογή. Η υιοθέτηση όμως τέτοιων πρωτοκόλλων για κάθε περίπτωση, προϋποθέτει μία διευρυμένη διεργαστηριακή συνεργασία. Μόνο έτσι θα εξασφαλιστεί η καθολικότητα στο τρόπο δόμησης του κάθε πρωτοκόλλου, δηλαδή οι χρησιμοποιούμενες μέθοδοι από τη δειγματοληψία μέχρι τη χημική ανάλυση και ταυτοποίηση, καθώς και η σύνταξη των επιμέρους πρωτοκόλλων των ίδιων των μεθόδων και τεχνικών που εφαρμόζονται. Συγχρόνως θα εξασφαλιστούν, η καθολικότητα της εφαρμογής τους, καθώς και η ευελιξία που πρέπει να τα χαρακτηρίζει, ώστε να μπορούν να αναθεωρούνται όποτε αυτό κριθεί αναγκαίο. [130]

130 Στην παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε η μελέτη και αξιολόγηση των μεθόδων και τεχνικών ανάλυσης των μικροπλαστικών, εντοπίστηκαν τα πλεονεκτήματα και οι περιορισμοί που αυτές παρουσιάζουν, ενώ παράλληλα πινακοποιήθηκε το σύνολο αυτών των πληροφοριών, όπως αυτές παρουσιάζονται στους Πίνακες 3 έως και 6. Επίσης κατασκευάστηκαν διαγράμματα ροής, στα οποία συνδυάζεται το σύνολο των μεθόδων, και τα οποία αναφέρονται σε όλο το φάσμα μελέτης και ανάλυσης των μικροπλαστικών σε διάφορα περιβαλλοντικά πεδία (ύδατα, ιζήματα και οργανισμούς). Αυτά τα διαγράμματα μάλιστα, μπορούν να λειτουργήσουν και ως εργαλεία λήψης απόφασης, διευκολύνοντας έτσι την επιλογή των καταλληλότερων βημάτων στην ακολουθία των μεθόδων και τεχνικών. Με ανάλογο τρόπο πραγματοποιήθηκε η μελέτη και αξιολόγηση των μεθόδων αφαίρεσης μικροπλαστικών και εντοπίστηκαν τα πλεονεκτήματα και οι περιορισμοί που αυτές παρουσιάζουν. Το σύνολο αυτών των πληροφοριών πινακοποιήθηκε και παρουσιάζεται στον Πίνακα 7, όπως προαναφέρθηκε. Μάλιστα από την ανασκόπηση των μεθόδων αφαίρεσης, προκύπτει ότι εφόσον οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων αποτελούν ένα από τα κύρια μονοπάτια των μικροπλαστικών προς το ευρύτερο περιβάλλον, λόγω της συγκέντρωσης σ αυτές μικροπλαστικών που προέρχονται τόσο από αστικά όσο και βιομηχανικά λύματα, θα έπρεπε αυτές να αποτελούν την κύρια στόχευση, για την αφαίρεσή τους. Προτείνεται λοιπόν η χρήση μεμβρανών στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων προκειμένου να ελαχιστοποιηθούν ή/και να εκμηδενιστούν τα μικροπλαστικά εκείνα που μπορούν να απελευθερωθούν στα υδάτινα περιβάλλοντα, χρησιμοποιώντας τις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων ως μονοπάτι. Οποιαδήποτε όμως προσπάθεια και αν καταβληθεί για την αφαίρεση των μικροπλαστικών, εντούτοις δεν μπορεί να αντιμετωπίσει το πρόβλημα αυτό στη γέννησή του. Η μόνη λοιπόν πραγματικά βιώσιμη λύση θα μπορούσε να δοθεί μέσα από το πρίσμα της Κυκλικής Οικονομίας. Μιας νέας δηλαδή οικονομίας πλαστικών, με κεντρικό ρόλο μιας καινοτόμου και βιώσιμης βιομηχανίας πλαστικών, όπου ο σχεδιασμός και η παραγωγή θα σέβονται πλήρως τις αρχές της επαναχρησιμοποίησης, επισκευής και ανακύκλωσης. Τα πλαστικά και τα προϊόντα που περιέχουν πλαστικά θα σχεδιάζονται ώστε να επιτρέπουν μεγαλύτερη αντοχή, επαναχρησιμοποίηση και ανακύκλωση υψηλής ποιότητας. Προς αυτή την κατεύθυνση, η έρευνα και η καινοτομία μπορούν να κάνουν τη διαφορά, συμβάλλοντας παράλληλα στην πρόληψη της ρύπανσης τόσο από τα μάκρο όσο και από τα μικρο-πλαστικά. [131]

131 4.2. Προτάσεις πρωτοκόλλων ανάλυσης μικροπλαστικών, σε περιβαλλοντικά δείγματα Οι ακολουθίες μεθόδων και τεχνικών ανάλυσης μικροπλαστικών που προτείνονται, έχουν τη θέση γενικών πρωτοκόλλων, για κάθε ένα από τα συγκεκριμένα πεδία εφαρμογής. Μ αυτές λοιπόν τις προτάσεις, καταβάλλεται προσπάθεια ώστε να αντιμετωπιστεί η δυσλειτουργία που δημιουργείται από τη μη συνδεσιμότητα μεθόδων και διαδικασιών, καθώς και τη μη συγκρισιμότητα των αποτελεσμάτων μεταξύ των μελετών, που αφορούν στην ανάλυση των μικροπλαστικών στο περιβάλλον. Μάλιστα επειδή είναι γενικά πρωτόκολλα, που περιέχουν δηλαδή τις γενικές αρχές των μεθόδων που περιλαμβάνουν, υπάρχει η δυνατότητα αναθεώρησης μιας ή/και περισσότερων μεθόδων, όποτε κριθεί αυτό αναγκαίο, παρέχοντας έτσι μία ευελιξία σε σχέση με την τροποποίηση και βελτίωση του γενικότερου πρωτοκόλλου. Η σύνταξη των πρωτοκόλλων που ακολουθούν έγινε λαμβάνοντας υπόψη ως κριτήρια, το πεδίο μελέτης, την απλότητα και ευκολία των μεθόδων, τη δυνατότητα επαλήθευσής τους, τα μέσα, τα αντιδραστήρια και τα όργανα που χρησιμοποιούνται και τη φιλικότητα των μεθόδων αυτών προς το περιβάλλον. Επίσης, τα αποτελέσματα που παρέχονται, ώστε αυτά να είναι ακριβή και αξιόπιστα και τέλος τη δυνατότητα μελέτης και ανάλυσης μεγάλου φάσματος κλασμάτων μικροπλαστικών, με μείωση της απώλειας και αύξηση της ικανότητας ανάλυσης ολοένα και μικρότερων σε μέγεθος μικροπλαστικών. Φυσικά υπάρχει και ο παράγοντας του κόστους μιας μεθοδολογίας, λόγω των πόρων που πρέπει να δαπανηθούν, όπως για παράδειγμα ακριβά αντιδραστήρια και όργανα ανάλυσης, εξειδικευμένος βασικός εξοπλισμός (π.χ. δίχτυα, δειγματολήπτες, αναλυτικά όργανα), αυξημένα λειτουργικά κόστη, όπως πολύ χρονοβόρες και ως εκ τούτου δαπανηρές αναλύσεις, καθώς και κόστη λόγω χρήσης του υπόλοιπου εξοπλισμού που χρησιμοποιείται (π.χ. σκάφη και βοηθητικά υλικά). Ο παράγοντας του κόστους, αν και αποτελεί από μόνος του σημαντικότατο παράγοντα που συχνά επιβάλλεται να λαμβάνεται υπόψη, κρίθηκε ότι δεν πρέπει να σταθεί εμπόδιο στην επιλογή και στην σύνταξη μιας πρότασης σχετικά με την ακολουθία των βημάτων ανάλυσης των μικροπλαστικών στο περιβάλλον. Κάτι τέτοιο εξάλλου θα περιόριζε τις δυνατότητες επιλογής μεθόδων και διαδικασιών και θα καθιστούσε ημιτελές το όλο εγχείρημα. [132]

132 Πρωτόκολλο ακολουθίας μεθόδων και τεχνικών ανάλυσης μικροπλαστικών, σε δείγματα ιζημάτων Το πρωτόκολλο που ακολουθεί συνδυάζει δειγματοληψία ιζημάτων από δύο πεδία μελέτης, ενώ στη συνέχεια ενοποιούνται τα υπόλοιπα βήματα της ανάλυσης. Και οι δύο περιπτώσεις αναφέρονται σε μαζική (χύδην) δειγματοληψία, η πρώτη σε ιζήματα παραλίας και η δεύτερη σε ιζήματα βυθού. Βήμα 1α: Για τη δειγματοληψία ιζημάτων σε παραλία όπως προαναφέρθηκε, υπάρχουν πολλές παραλλαγές αυτής της τεχνικής με βάση την τοποθεσία (ζώνη), το εμβαδόν της τοποθεσίας, καθώς και το βάθος δειγματοληψίας (Besley et al., 2017; Prata et al., 2019). Επειδή η παλιρροιακή ζώνη και ειδικότερα η υψηλή παλιρροιακή γραμμή θεωρούνται κατάλληλες για δειγματοληψίας (Mai et al., 2018; Prata et al., 2019), προτείνεται το σύνολο της παλιρροιακής ζώνης, ώστε να αποφευχθεί η πιθανή υπερεκτίμηση των μικροπλαστικών (Prata et al., 2019), σε περίπτωση που εκτελεστεί η δειγματοληψία μόνο στην υψηλή παλιρροιακή γραμμή. Το βάθος που προτείνεται, είναι και το επικρατέστερο βάθος δειγματοληψίας στις μελέτες, δηλαδή αυτό των 5 cm (Fries et al., 2013; Besley et al., 2017; Silva et al., 2018). Προτείνεται ως εργαλεία συλλογής να χρησιμοποιηθούν ανοξείδωτα μυστριά, ως πιο εύχρηστα εργαλεία, διότι συνδυάζουν χαρακτηριστικά φτυαριού και σπάτουλας, κατάλληλα για τη συγκεκριμένη εργασία. Ποικιλία παρουσιάζουν βέβαια και τα πλαίσια (τετράγωνα) δειγματοληψίας. Προτείνεται λοιπόν να είναι κατασκευασμένα από ξύλο (Silva et al., 2018), ένα φυσικό υλικό με το οποίο μπορεί να αποφευχθεί και η μικροπλαστική επιμόλυνση του δείγματος, με διαστάσεις cm. Για την εκτέλεση της δειγματοληψίας προτείνεται να εφαρμόζονται έντεκα (11) τέτοια τετράγωνα, δηλαδή έντεκα τέτοια δείγματα, ανά 100 μέτρα παραλίας, με τυχαίο τρόπο διασκορπισμένα κατά μήκος της ακτογραμμής. Έτσι μ αυτή την τεχνική όπως προαναφέρθηκε, η εκτίμηση της συγκέντρωσης των μικροπλαστικών μπορεί να ανέλθει σε επίπεδο αξιοπιστίας μέτρησης στο 90% (Prata et al., 2019). Η επιλογή της συγκεκριμένης διάστασης πλαισίων, cm, βασίστηκε στη λογική της συλλογής μεγαλύτερης ποσότητας δείγματος, που αντιστοιχεί και σε μεγαλύτερο εμβαδόν ζώνης δειγματοληψίας, προκειμένου να λαμβάνονται πιο αντιπροσωπευτικά δείγματα. Βήμα 1β: Κατά τη συλλογή ιζημάτων από τον πυθμένα της θάλασσας, προτείνεται να πραγματοποιείται με τη χρήση δειγματολήπτη αρπαγής (grab sampler). Απαιτείται βέβαια η χρήση σκάφους για την πρόσβαση στις τοποθεσίες δειγματοληψίας, ενώ θα πρέπει να διεξάγονται πολλές επαναλήψεις για να εντοπιστεί [133]

133 ένα αντιπροσωπευτικό συνολικό δείγμα. Αυτό μάλιστα κρίνεται αναγκαίο δεδομένου ότι η κατανομή των μικροπλαστικών στα ιζήματα του βυθού είναι πολύ ετερογενής, ειδικά όταν χρησιμοποιούνται σημειακοί (point-to-point) δειγματολήπτες, όπως είναι και ο δειγματολήπτης αρπαγής. Γενικά τα μαζικά δείγματα που λαμβάνονται, μπορεί να περιέχουν μεγάλες ποσότητες ανεπιθύμητων υλικών, αυξάνοντας έτσι το φορτίο χειρισμού (Wang & Wang, 2018). Έτσι προτείνεται να ακολουθήσει μετά τη δειγματοληψία, ένα χονδροειδές κοσκίνισμα, που σκοπό θα έχει μόνο την απομάκρυνση των πιθανών ανεπιθύμητων υλικών, χωρίς να υπάρχει πρόθεση προκαταρκτικού σταδίου διαχωρισμού. Βήμα 2: Το δείγμα ιζήματος που έχει συλλεχθεί προτείνεται να ξηρανθεί στον αέρα και να ζυγιστεί στο σύνολό του, ώστε να μπορεί στη συνέχεια να γίνει ο υπολογισμός της συγκέντρωσης των μικροπλαστικών, εκφρασμένη ανά μονάδα ξηρού βάρους ιζήματος. Βήμα 3: Μετά τη δειγματοληψία των ιζημάτων, προτείνεται να παρεμβληθεί η διαδικασία της έκπλυσης, πριν το συνηθισμένο στάδιο του διαχωρισμού πυκνότητας. Είναι ένας μη επεμβατικός τρόπος καθαρισμού των ιζηματογενών δειγμάτων, με ανάδευση και έκπλυση με γλυκό νερό (Viršek et al., 2016), χωρίς τη χρήση χημικών παραγόντων. Είναι μία εύκολη και οικονομική διαδικασία, που όταν χρησιμοποιηθεί πριν το διαχωρισμό πυκνότητας, τον διευκολύνει, οπότε χρησιμοποιείται λιγότερο κορεσμένο διάλυμα αλάτων (Miller et al., 2017). Βήμα 4: Ακολουθεί η διαδικασία του διαχωρισμού πυκνότητας. Προτείνεται λοιπόν η συνδυαστική χρήση κορεσμένου διαλύματος NaCl και NaI. Αρχικά χρησιμοποιείται ως προεπεξεργασία το κορεσμένο διάλυμα NaCl και στη συνέχεια το κορεσμένο διάλυμα NaI. Με την προεπεξεργασία απομακρύνονται τα μικροπλαστικά, των οποίων τα πολυμερή έχουν χαμηλότερες πυκνότητες. Με το κορεσμένο διάλυμα NaI στη συνέχεια, απομακρύνονται τα πολυμερή με υψηλότερες πυκνότητες. Η συνολική απόδοση ανάκτησης είναι πολύ υψηλή, φτάνοντας όπως αναφέρεται ακόμη και το 99%, για ορισμένους τύπους πολυμερών (Mai et al., 2018), υψηλότερο σε σχέση με άλλες μεθόδους διαχωρισμού πυκνότητας. Μπορεί να θεωρηθεί μία φιλική προς το περιβάλλον μέθοδος, λόγω της χρήσης κυρίως του διαλύματος NaCl (Miller et al., 2017; Mai et al., 2018), ενώ και το διάλυμα NaI δεν θεωρείται επιβαρυντικό προς το περιβάλλον. Επίσης η συγκεκριμένη κατεργασία δίνει τη δυνατότητα περαιτέρω χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό (Miller et al., 2017). Ως χρόνος ανάδευσης προτείνεται η μισή ώρα, 15 λεπτά για κάθε [134]

134 κατεργασία, χρόνος ικανοποιητικός για την διευκόλυνση εξαγωγής των μικροπλαστικών στο υπερκείμενο υγρό. Για την παραλαβή των μικροπλαστικών προτείνεται διήθηση, υποβοηθούμενη από κενό (Rocha-Santos & Duarte, 2015), ενώ ως μέγεθος των πόρων των φίλτρων, προτείνεται το 1μm (Hidalgo-Ruz et al., 2012). Βήμα 5α: Για την πιθανή ανάπτυξη βιοφίλμ στα μικροπλαστικά του δείγματος, που μπορεί όμως να δημιουργήσει προβλήματα στις περαιτέρω διαδικασίες ταυτοποίησής τους, προτείνεται η πέψη με διάλυμα NaOH, συγκέντρωσης 1Μ στους 60 o C, για 1 ώρα. Τα ποσοστά ανάκτησης των μικροπλαστικών και αποδόμησης της οργανικής ύλης είναι υψηλά. Συγκεκριμένα αναφέρονται ποσοστά ανάκτησης 94% και αποδόμησης οργανικής ύλης 100%, ενώ παράλληλα δεν παρατηρήθηκε αποικοδόμηση πολυμερών (Prata et al., 2019). Επιπλέον η μεθοδολογία είναι απλή και το αντιδραστήριο είναι εύκολα προσβάσιμο και φτηνό. Επίσης παρουσιάζει χαμηλό χημικό κίνδυνο, ενώ υπάρχει η δυνατότητα χρήσης φασματοσκοπίας FTIR και Raman μετά το διαχωρισμό (Miller et al., 2017). Βήμα 5β: Μία εναλλακτική πρόταση του πρωτοκόλλου αυτού, σε σχέση με τις διαδικασίες πέψης, είναι η ενζυμική κατεργασία με Πρωτεϊνάση-Κ. Ο χρόνος πέψης είναι σύντομος, περίπου 3 ώρες και ως αντιδραστήριο παρουσιάζει χαμηλό χημικό κίνδυνο (Miller et al., 2017). Ως διαδικασία μπορεί να εκτελεστεί χωρίς την ανάγκη χρήσης απαγωγού αερίων (Prata et al., 2019). Τα ποσοστά ανάκτησης των μικροπλαστικών και αποδόμησης της οργανικής ύλης είναι πολύ υψηλά. Μάλιστα αναφέρεται ότι και τα δύο αυτά ποσοστά έφτασαν το 97% (Rocha-Santos & Duarte, 2015; Karlsson et al., 2017). Επίσης δεν παρατηρήθηκε αποικοδόμηση πολυμερών (Rocha-Santos & Duarte, 2015). Άλλες κατεργασίες πέψης δεν προτείνονται ως εναλλακτικές διαδικασίες, γιατί πολλά από τα αντιδραστήρια, όπως οξέα ή οξειδωτικά μέσα, αναφέρεται ότι δημιουργούν αλλοιώσεις στα πολυμερή, οδηγώντας σε απώλεια μικροπλαστικών, ενώ παράλληλα δυσχεραίνουν τις περαιτέρω διαδικασίες ταυτοποίησης. Σε άλλες περιπτώσεις αντιδραστηρίων, κυρίως ενζυμικής φύσης, τα ποσοστά ανάκτησης ήταν χαμηλότερα ή δεν αναφέρονταν καθόλου, όπως επίσης και τα ποσοστά αποδόμησης της οργανικής ύλης. Βήμα 6: Η παραλαβή των μικροπλαστικών γίνεται με διήθηση υπό κενό (Rocha-Santos & Duarte, 2015), με μέγεθος των πόρων των φίλτρων το 1μm (Hidalgo-Ruz et al., 2012). Μετά τον καθαρισμό και την παραλαβή των μικροπλαστικών, προτείνεται αυτά να ξηρανθούν στον αέρα, ώστε να ζυγιστούν ως [135]

135 ένα ενιαίο κλάσμα, για να μπορεί στη συνέχεια να γίνουν υπολογισμοί σε σχέση με τη συγκέντρωσή τους. Βήμα 7: Ως προκαταρκτική μέθοδος διάκρισης των μικροπλαστικών, που μπορεί να διευκολύνει και την περαιτέρω εξέτασή τους, προτείνεται η τεχνική χρώσης με Nile Red που προσροφάται πάνω σε πλαστικές επιφάνειες και τις καθιστά φθορίζουσες όταν ακτινοβολούνται με μπλε φως (Shim et al., 2017; Silva et al., 2018). Αυτή η οπτική αναγνώριση των πλαστικών μπορεί να υποβοηθήσει τη διαδικασία επιλογής των σωματιδίων που πρέπει να υποβληθούν σε περαιτέρω χημικό χαρακτηρισμό (Prata et al., 2019). Ο χρόνος επώασης είναι μικρός, λεπτά, και τα ποσοστά ανάκτησης υψηλά. Αναφέρεται μάλιστα ποσοστό 96,6% (Prata et al., 2019). Επίσης επιτρέπει μετά την οπτική αναγνώριση, την εφαρμογή δονητικής φασματοσκοπίας, με ή χωρίς, ένα σύντομο βήμα καθαρισμού με λευκαντικό (Miller et al., 2017; Prata et al., 2019). Βήμα 8: Η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης και φασματοσκοπία διασποράς ενέργειας ακτίνων-χ (SEM-EDS), προτείνεται ως το επόμενο βήμα ανάλυσης των μικροπλαστικών επειδή παρέχει λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με τη στοιχειακή σύνθεση των μικροπλαστικών και των ανόργανων πρόσθετων που αυτά περιέχουν (Fries et al., 2013; Rocha-Santos & Duarte, 2015; Wang & Wang, 2018). Βοηθά στην περαιτέρω διαφοροποίηση των μικροπλαστικών από τα φυσικά υλικά, ενώ παρέχει υψηλής ανάλυσης καθαρές εικόνες των σωματιδίων (Wang & Wang, 2018; Silva et al., 2018; Elkhatib & Oyanedel-Craver, 2020), οπτικοποιώντάς τα, πετυχαίνοντας έτσι το χημικό και μορφολογικό (σχήμα, αριθμό, μέγεθος και κατανομή μεγέθους) χαρακτηρισμό τους (Rocha-Santos & Duarte, 2015; Wang & Wang, 2018). Επίσης δεν αναφέρεται κάποιος περιορισμός για το μέγεθος των μικροπλαστικών τα οποία μπορούν να αναλυθούν με αυτή. Βήμα 9: Ως επόμενο βήμα για τον περαιτέρω χαρακτηρισμό των μικροσωματιδίων προτείνεται η φασματοσκοπία συστοιχίας εστιακού επιπέδου-ftir (FPA-FTIR). Με αυτή την βελτιωμένη τεχνική της FTIR, μπορούν να αντιμετωπιστούν πιθανά προβλήματα και δυσλειτουργίες που παρουσιάζονται κατά την παραδοσιακή FTIR. Η FPA-FTIR είναι μία μη καταστρεπτική μέθοδος, φιλική προς το περιβάλλον (Prata et al., 2019), που προσφέρει μια αμερόληπτη ανάλυση υψηλής απόδοσης όλων των πλαστικών σωματιδίων με μέγεθος >20 μm (Mai et al., 2018; Wang & Wang, 2018). Καθιστά δυνατή τη γρήγορη απόκτηση πολλών φασμάτων με [136]

136 μία μόνο απλή μέτρηση, μειώνοντας σημαντικά το χρόνο ανάλυσης (Wang & Wang, 2018; Chen et al., 2020). Βήμα 10: Μετά τη χρήση της FPA-FTIR, αφού έχουν συλλεχθεί ακριβείς πληροφορίες σε σχέση με τη χημική σύνθεση, τα μορφολογικά χαρακτηριστικά, καθώς και την αφθονία (αριθμό) ανά είδος πολυμερούς, προτείνεται να ζυγιστούν τα σωματίδια, ομαδοποιημένα ανά είδος πολυμερούς, ώστε να γίνουν οι υπολογισμοί της συγκέντρωσης. Μάλιστα αυτή μπορεί να δίνεται ως αριθμός μικροπλαστικών ανά μονάδα ξηρού βάρους ιζήματος (kg) ή του βάρους (μάζας) των μικροπλαστικών (mg ή μg) ανά μονάδα ξηρού βάρους ιζήματος (kg), τόσο συνολικά ως ενιαίο κλάσμα, όσο και ανά είδος πολυμερούς. Βήμα 11: Για την ολοκλήρωση της ανάλυσης των μικροπλαστικών προτείνεται η χρωματογραφία θερμικής αποσύνθεσης σε συνδυασμό με φασματομετρία μάζας (TDS-GC-MS). Ως θερμοαναλυτική μέθοδος είναι μία καταστρεπτική μέθοδος ανάλυσης (Wang & Wang, 2018), η οποία χρησιμοποιείται για την επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων σχετικά με τη σύνθεση των πολυμερών, παρέχοντας όμως επιπλέον πληροφορίες σχετικά με τα πρόσθετα που περιέχονται στα πολυμερή των μικροπλαστικών (Fries et al., 2013). Λειτουργεί λοιπόν ως μία συμπληρωματική προς τις άλλες, μέθοδος, που παρέχει ποσοτικές πληροφορίες με βάση τη μάζα των πολυμερών (La Nasa et al., 2020). Επιπλέον σε σχέση με την θερμοαναλυτική μέθοδο της Pyr-GC-MS έχει τα πλεονεκτήματα, πρώτον, ότι παρέχει τη δυνατότητα επεξεργασίας μεγαλύτερης μάζας δείγματος (Shim et al., 2017; Mai et al., 2018) και δεύτερον, ότι είναι κατάλληλη για την ανάλυση πιο σύνθετων περιβαλλοντικών δειγμάτων (Mai et al., 2018; Xu et al., 2019). Τα βήματα του πρωτοκόλλου αυτού σχηματοποιούνται στο διάγραμμα ροής που παρουσιάζεται στο Σχήμα 8, που ακολουθεί. [137]

137 Σχήμα 8: Πρωτόκολλο ακολουθίας μεθόδων & τεχνικών ανάλυσης μικροπλαστικών, σε δείγματα ιζημάτων, παραλίας και θαλάσσιου πυθμένα [138]

138 Πρωτόκολλο ακολουθίας μεθόδων και τεχνικών ανάλυσης μικροπλαστικών, σε δείγματα που συλλέγονται από την επιφάνεια της θάλασσας Το πρωτόκολλο που ακολουθεί αναφέρεται στα βήματα ανάλυσης μικροπλαστικών από μειωμένου όγκου δειγματοληψία, στην επιφάνεια της θάλασσας, προτείνοντας το συνδυασμό της με χύδην δειγματοληψία αντλίας. Βήμα 1: Για τη δειγματοληψία μικροπλαστικών από την επιφάνεια της θάλασσας, προτείνεται η μειωμένου όγκου τεχνική με τη χρήση διχτυών manta, που αποτελεί ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδο. Ο μεγάλος όγκος νερού που μπορεί να φιλτραριστεί αυξάνει την πιθανότητα παγίδευσης μικροπλαστικών, οπότε και τα αποτελέσματα μπορούν να θεωρηθούν αξιόπιστα. Το δίχτυ manta προτείνεται να έχει μέγεθος ματιών 300 μm και μήκος 3m (Viršek et al., 2016), ενώ το βάθος δειγματοληψίας θα είναι 0-0,5m (Mai et al., 2018). Ο χρόνος τράτας προτείνεται να είναι 30 λεπτά (Viršek et al., 2016; Mai et al., 2018), ενώ η ταχύτητα της τράτας μεταξύ 2-3 κόμβους. Η ταχύτητα βέβαια αυτή εξαρτάται και από διάφορους άλλους παράγοντες όπως το ύψος του κύματος, η ταχύτητα του ανέμου και τα θαλάσσια ρεύματα (Viršek et al., 2016). Το κύριο πλεονέκτημα όμως ενός διχτυού manta είναι η δυνατότητα να προσαρμοστεί σ αυτό ένας μετρητής ροής, στερεωμένος στο καθαρό άνοιγμα του διχτυού. Αυτή η δυνατότητα παρέχεται επειδή ακριβώς το δίχτυ manta διαθέτει πλευρικά φτερά που είναι πολύ σταθερά στην επιφάνεια της θάλασσας και ως εκ τούτου ελαχιστοποιούνται οι αναπηδήσεις στα κύματα. Ο μετρητής ροής λοιπόν καταγράφει τον όγκο του φιλτραρισμένου νερού ώστε να διευκολύνεται μ αυτό τον τρόπο η κανονικοποίηση των αποτελεσμάτων, ανά όγκο δείγματος νερού, οπότε να εξασφαλίζεται και η συγκρισιμότητα των αποτελεσμάτων μεταξύ διαφορετικών δειγμάτων (Viršek et al., 2016), άρα και μεταξύ διαφορετικών ερευνητικών εργασιών. Για να καλυφθεί μάλιστα η πιθανή απώλεια μικροπλαστικών, που είναι μικρότερα από το μέγεθος ματιών των 300 μm, προτείνεται η συλλογή αυτών των μικροπλαστικών, μέσω χύδην δειγματοληψίας νερού, ταυτόχρονα με την τράτα manta, χρησιμοποιώντας αντλία. Το βάθος δειγματοληψίας προτείνεται να είναι το ίδιο με αυτό του διχτυού manta, δηλαδή 0-0,5m, ενώ τα αφαιρούμενα κόσκινα που προσαρμόζονται στην αντλία, κλασματοποιώντας επί τόπου το δείγμα των υδάτων, να έχουν μεγέθη ματιών 200, 100, 50 και 25 μm και διάμετρο 12 cm. Για να μπορούν μάλιστα να κανονικοποιηθούν τα αποτελέσματα και στην περίπτωση της αντλίας, με μέτρηση το όγκου του χύδην δείγματος, προτείνεται η προσαρμογή ενός μετρητή ροής και στο στόμιο της αντλίας. Έτσι θα μπορούν να κανονικοποιηθούν τα [139]

139 αποτελέσματα στο σύνολο της δειγματοληψίας από την επιφάνεια της θάλασσας. Μία αντλία λοιπόν, ως συσκευή δειγματοληψίας μεγάλου, με τη χύδην δειγματοληψία νερού που επιτυγχάνει, μπορεί να συμπληρώσει το εύρος μεγεθών των μικροπλαστικών που λαμβάνονται κατά τη δειγματοληψία, καθιστώντας την πιο ολοκληρωμένη (Mai et al., 2018). Βήμα 2α: Η αφαίρεση της οργανικής ύλης, λόγω της πιθανής ανάπτυξης βιοφίλμ στα μικροπλαστικά, προτείνεται να γίνει μέσω της πέψης με διάλυμα NaOH, συγκέντρωσης 1Μ στους 60 o C, για 1 ώρα (όπως ακριβώς προτάθηκε και στο «βήμα 5α» του πρωτοκόλλου για τα ιζήματα). Βήμα 2β: Ως εναλλακτική πρόταση για την πέψη της οργανικής ύλης προτείνεται και στο πρωτόκολλο αυτό, η ενζυμική κατεργασία με Πρωτεϊνάση-Κ (όπως ακριβώς προτάθηκε και στο «βήμα 5β» του πρωτοκόλλου για τα ιζήματα). Βήμα 3: Η παραλαβή των μικροπλαστικών γίνεται με διήθηση υπό κενό, με μέγεθος πόρων 1μm. Στη συνέχεια προτείνεται να ξηρανθούν στον αέρα, ώστε να ζυγιστούν ως ένα ενιαίο κλάσμα, για να μπορεί στη συνέχεια να γίνουν υπολογισμοί σε σχέση με τη συγκέντρωσή τους, εκφρασμένη ανά μονάδα όγκου νερού (m 3 ). Βήμα 4: Η τεχνική χρώσης με Nile Red προτείνεται ως προκαταρκτική μέθοδος διάκρισης των μικροπλαστικών, που μπορεί να διευκολύνει και την περαιτέρω εξέτασή τους (όπως ακριβώς προτάθηκε και στο «βήμα 7» του πρωτοκόλλου για τα ιζήματα). Βήμα 5: Η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης και φασματοσκοπία διασποράς ενέργειας ακτίνων-χ (SEM-EDS), προτείνεται ως το επόμενο βήμα ανάλυσης των μικροπλαστικών (όπως ακριβώς προτάθηκε και στο «βήμα 8» του πρωτοκόλλου για τα ιζήματα). Βήμα 6: Η φασματοσκοπία συστοιχίας εστιακού επιπέδου-ftir (FPA-FTIR) προτείνεται ως επόμενο βήμα για τον περαιτέρω χαρακτηρισμό των μικροσωματιδίων (όπως ακριβώς προτάθηκε και στο «βήμα 9» του πρωτοκόλλου για τα ιζήματα). Βήμα 7: Μετά τη συλλογή των πληροφοριών σε σχέση με τη χημική σύνθεση, τα μορφολογικά χαρακτηριστικά, καθώς και την αφθονία (αριθμό) ανά είδος πολυμερούς, προτείνεται να ζυγιστούν τα σωματίδια, ομαδοποιημένα ανά είδος πολυμερούς, ώστε να γίνουν οι υπολογισμοί της συγκέντρωσης. Η συγκέντρωση μάλιστα μπορεί να δίνεται ως αριθμός μικροπλαστικών ανά μονάδα όγκου νερού (m 3 ) ή του βάρους (μάζας) των μικροπλαστικών (mg ή μg) ανά μονάδα όγκου νερού (m 3 ), τόσο συνολικά ως ενιαίο κλάσμα, όσο και ανά είδος πολυμερούς. [140]

140 Βήμα 8: Για την ολοκλήρωση της ανάλυσης των μικροπλαστικών προτείνεται η χρωματογραφία θερμικής αποσύνθεσης σε συνδυασμό με φασματομετρία μάζας (TDS-GC-MS) (όπως ακριβώς προτάθηκε και στο «βήμα 11» του πρωτοκόλλου για τα ιζήματα). Τα βήματα του πρωτοκόλλου αυτού σχηματοποιούνται στο διάγραμμα ροής, που παρουσιάζεται στο Σχήμα 9, που ακολουθεί. [141]

141 Σχήμα 9: Πρωτόκολλο ακολουθίας μεθόδων & τεχνικών ανάλυσης μικροπλαστικών, σε δείγματα που συλλέγονται από την επιφάνεια της θάλασσας [142]

142 Πρωτόκολλο ακολουθίας μεθόδων και τεχνικών ανάλυσης μικροπλαστικών, σε βιολογικά δείγματα από το θαλάσσιο περιβάλλον. Το πρωτόκολλο που ακολουθεί αναφέρεται στα βήματα ανάλυσης μικροπλαστικών σε δείγμα μυδιών από μυδοκαλλιέργειες. Η επιλογή του συγκεκριμένου είδους έγινε, επειδή ως δίθυρα, τα μύδια είναι οργανισμοί-φίλτρα του θαλασσινού νερού και άρα άμεσα εκτεθειμένα στα μικροπλαστικά που ελευθερώνονται στα θαλάσσια ύδατα. Επιπλέον ανήκουν στο διαιτολόγιο του ανθρώπου, οπότε καθιστούν τον άνθρωπο ως τον επόμενο κρίκο, στην αλυσίδα της τροφικής μεταβίβασης των μικροπλαστικών. Βήμα 1: Για τη δειγματοληψία μυδιών από μυδοκαλλιέργεια, αυτά συλλέγονται με το χέρι, ο αριθμός τους προτείνεται να είναι 50 μύδια (Silva et al., 2018), ενώ το μέγεθος να αντιστοιχεί σε μεγάλα, ήδη έτοιμα προς βρώση μύδια, 6-8cm. Τα μύδια ζυγίζονται για τους μετέπειτα υπολογισμούς της συγκέντρωσης. Βήμα 2: Ακολουθεί η ανατομή των μυδιών που έχουν συλλεχθεί, κατά την οποία αφαιρείται το πεπτικό σύστημα, ώστε να μελετηθεί περαιτέρω. Βήμα 3α: Η αφαίρεση της οργανικής ύλης, προτείνεται να γίνει μέσω της πέψης με διάλυμα NaOH, συγκέντρωσης 1Μ στους 60 o C, για 1 ώρα (όπως ακριβώς προτάθηκε και στο «βήμα 5α» του πρωτοκόλλου για τα ιζήματα). Βήμα 3β: Ως εναλλακτική πρόταση για την πέψη της οργανικής ύλης προτείνεται η ενζυμική κατεργασία με Πρωτεϊνάση-Κ (όπως ακριβώς προτάθηκε και στο «βήμα 5β» του πρωτοκόλλου για τα ιζήματα). Βήμα 4: Τη διαδικασία πέψης ακολουθεί ο διαχωρισμός των μικροπλαστικών, με διήθηση υπό κενό (μέγεθος πόρων φίλτρου 1μm), ενώ στη συνέχεια προτείνεται να ξηρανθούν στον αέρα, ώστε να ζυγιστούν ως ένα ενιαίο κλάσμα, για να μπορεί στη συνέχεια να γίνουν υπολογισμοί σε σχέση με τη συγκέντρωσή τους. Βήμα 5: Η τεχνική χρώσης με Nile Red προτείνεται ως προκαταρκτική μέθοδος διάκρισης των μικροπλαστικών, που μπορεί να διευκολύνει και την περαιτέρω εξέτασή τους (όπως ακριβώς προτάθηκε και στο «βήμα 7» του πρωτοκόλλου για τα ιζήματα). Βήμα 6: Η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης και φασματοσκοπία διασποράς ενέργειας ακτίνων-χ (SEM-EDS), προτείνεται ως το επόμενο βήμα ανάλυσης των μικροπλαστικών (όπως ακριβώς προτάθηκε και στο «βήμα 8» του πρωτοκόλλου για τα ιζήματα). [143]

143 Βήμα 7: Η φασματοσκοπία συστοιχίας εστιακού επιπέδου-ftir (FPA-FTIR) προτείνεται ως επόμενο βήμα για τον περαιτέρω χαρακτηρισμό των μικροσωματιδίων (όπως ακριβώς προτάθηκε και στο «βήμα 9» του πρωτοκόλλου για τα ιζήματα). Βήμα 8: Μετά τη συλλογή των πληροφοριών σε σχέση με τη χημική σύνθεση, τα μορφολογικά χαρακτηριστικά, καθώς και την αφθονία (αριθμό) ανά είδος πολυμερούς, προτείνεται να ζυγιστούν τα σωματίδια, ομαδοποιημένα ανά είδος πολυμερούς, ώστε να γίνουν οι υπολογισμοί της συγκέντρωσης. Η συγκέντρωση μάλιστα μπορεί να δίνεται όπως συνηθίζεται, ως ο αριθμός των μικροπλαστικών ανά μονάδα βάρους οργανισμού, ο αριθμός των μικροπλαστικών ανά άτομο, ή ως το ποσοστό των ατόμων στα οποία εντοπίστηκαν μικροπλαστικά (Wang & Wang, 2018). Επίσης προτείνεται να εκφράζεται και ως βάρος (μάζα) μικροπλαστικών (mg ή μg) ανά μονάδα βάρους οργανισμού, τόσο συνολικά ως ενιαίο κλάσμα, όσο και ανά είδος πολυμερούς, ώστε η έκφραση της συγκέντρωσης να γίνει τελικά, με ουσιαστικότερα ποσοτικά στοιχεία, με βάση τη μάζα των μικροπλαστικών, παρά με τον αριθμό τους. Βήμα 9: Για την ολοκλήρωση της ανάλυσης των μικροπλαστικών προτείνεται η χρωματογραφία θερμικής αποσύνθεσης σε συνδυασμό με φασματομετρία μάζας (TDS-GC-MS) (όπως ακριβώς προτάθηκε και στο «βήμα 11» του πρωτοκόλλου για τα ιζήματα). Τα βήματα του πρωτοκόλλου αυτού σχηματοποιούνται στο διάγραμμα ροής, που παρουσιάζεται στο Σχήμα 10, που ακολουθεί. [144]

144 Σχήμα 10: Πρωτόκολλο ακολουθίας μεθόδων & τεχνικών ανάλυσης μικροπλαστικών, σε βιολογικά δείγματα [145]