Rättsmedicinska experter och miljöexperter har slagit sig samman för att utveckla en ny vetenskaplig metod för att lokalisera "hotspots" för mikroplastföroreningar i öppet vatten. En studie från Staffordshire University, The Rozalia Project for a Clean Ocean och Central Wyoming College testade tekniken i New Yorks Long Island Sound.

Professor Claire Gwinnett från Staffordshire University förklarade, "Long Island Sound var en plats av intresse eftersom det har många faktorer som kan orsaka föroreningar.

"Det är en flodmynning som har höga populationer av vilda djur, det är en livlig transportväg som besöks av lastfartyg och är ett populärt fiskeområde. Beläget intill New York City, är det också mycket befolkat och ett stort turistmål."

I studien sågs prover som samlats in från däcket på det 60′ oceanografiska segelforskningsfartyget American Promise. Teamet tog 1 liters "grab-prover" av ytvatten var tredje mil från East River längs mitten av Long Island Sound till The Race, där det möter Rhode Island Sound.

Grab-sampling möjliggör analys av specifika platser, där forskarna tillämpar en statistisk metod för att identifiera hotspots där mikroplast var mest aktuellt.

"Människor använder ofta termen "hotspot", men den är inte vetenskapligt definierad. Tidigare studier har använt till stor del subjektiva metoder, utan användning av några regler eller trösklar som skiljer hotspots från icke-hotspots, säger professor Gwinnett.

"Vår studie föreslog en enkel men objektiv metod för att bestämma hotspots med standardavvikelsevärden. Detta är första gången som detta har gjorts."

Två primära och två sekundära hotspots observerades, nära vardera änden av provtagningsområdet. Det finns potentiellt en "flaskhals"-effekt i de smalare zonerna eller, omvänt, en utspädningseffekt i den bredare delen av Long Island Sound. På liknande sätt observerades hotspots som nära eller i linje med en flodmynning, särskilt Themsen och Connecticut Rivers.

Överlagring av värmekartor över olika typer av sjöfart och fartygstrafik med mikropartikelvärmekartan från denna studie visar potentiella likheter. Särskilt mellan områden med hög fritids- och passagerarfartygstrafik och högre mikroplastkoncentration.

Professor Gwinnett sa:"Vi måste överväga faktorer som kan påverka dessa resultat, såsom befolkning, geografi och mänsklig användning. De identifierade hotspotsna hittades dock i både tätbefolkade områden och i anslutning till några av de minst tätbefolkade landområdena. kring Long Island Sound.

"Det första steget i att bekämpa den här typen av föroreningar är att karakterisera mikropartikelprover så att vi kan börja förstå var de kan ha kommit ifrån."

97 % av proverna innehöll konstgjorda partiklar. Mikropartiklar klassificerades som 76,14 % fibrer och 23,86 % fragment. 47,76 % av fibrerna var syntetiska och 52,24 % var icke-syntetiska.

Kriminaltekniska tillvägagångssätt utvecklade av Staffordshire University användes för att analysera mikropartiklarna – inklusive typ, färg, form, material, förekomst av deklustring och bredd – som identifierade 30 unika kategorier av potentiella föroreningskällor.

Rachael Miller, expeditionsledare och Rozalia-projektets grundare förklarade, "Till skillnad från större fragment av plast, som kan uppvisa tydliga särdrag som lätt kan identifiera dess ursprungliga källor, såsom flasklockskanter eller en partiell logotyp, är detta i allmänhet mycket svårt för mikropartiklar om inte en analys metod som helt karakteriserar partikeln används."

"Att identifiera en specifik typ av föremål som en mikropartikel kom ifrån, t.ex. ett par jeans, matta, däck eller personlig hygienprodukt, ökar sannolikheten för att upptäcka mekanismen för transport till miljön. Det ökar i sin tur möjligheterna att förhindra en delmängd av mikroplastföroreningar."

Författarna efterlyser nu referensdatabaser över potentiella föroreningar i vattendrag. Ph.D. forskaren Amy Osbourne är specialiserad på kriminalteknisk fiberanalys vid Staffordshire University efter att ha gått vidare från grundexamen i kriminalteknisk utredning.

Hon sa:"Vi kan inte med säkerhet identifiera föroreningskällorna utan att kunna korsa referensprover mot stora, lättsökta kända härkomstdatabaser. Sådana databaser används redan inom kriminalteknisk vetenskap när man identifierar beviskällor som hittats på brottsplatser."

"Vi kan till exempel börja med en databas över alla olika typer av fiskenät eller presenningar som vi vet är vanliga i områden som Long Island Sound."

Professor Gwinnett tillade, "Även om det behövs mer forskning för att förstå mikroplastkoncentrationer och implikationer av denna förorening fullt ut, är själva närvaron tillräckligt för att engagera sig i lösningsutveckling och lösningsdistribution."

Resultaten publiceras i tidskriften Regional Studies in Marine Science .

Mer information: Rachael Z. Miller et al, Mikroplastisk och antropogen mikrofiberförorening i ytvattnet i East River och Long Island Sound, USA, Regional Studies in Marine Science (2023). DOI:10.1016/j.rsma.2023.103360

Tillhandahålls av Staffordshire University