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Repositório Institucional da Produção Científica da Marinha do Brasil (RI-MB)

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Título: Caracterização da degradação de microplásticos em ecossistemas marinhos fluminenses através de técnicas de isótopos estáveis, infravermelho e microscopia eletrônica de varredura
Autor(es): Cardozo, Bárbara Barroso Issa
Orientador(es): Roberto Meigikos dos Anjos
Palavras-chave: Microplásticos
Índices de degradação
Carbonila
Áreas de conhecimento da DGPM: Biotecnologia marinha
Data do documento: 2024
Editor: Instituto de Estudos do Mar Almirante Paulo Moreira (IEAPM)
Descrição: Compreender o processo de degradação de microplásticos (MPs) - plásticos menores que 5 mm - é crucial para avaliar o impacto desses contaminantes emergentes em ambientes marinhos. Este estudo, em particular, avaliou a degradação de polietileno (PE), poli- propileno (PP) e poliestireno (PS) microplásticos expostos tanto a condições ambientais in situ quanto a três cenários de laboratório. Os MPs foram submetidos à degradação por 112 dias na Ilha de Cabo Frio em Arraial do Cabo e por 140 dias na Baía de Gua- nabara em Niterói (ambos localizados no RJ) a uma profundidade de 1 a 1,5 m. Isso permitiu uma comparação entre ambientes com diferentes níveis de eutrofização. Em um ambiente controlado, os MPs foram expostos por 210 dias em experimentos de labora- tório. Para avaliar a degradação dos MPs foram aplicadas as técnicas de espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e Análise Elementar de Isótopos Estáveis com Espectrometria de Massa de Razão Isotópica (EA-IRMS). Esses métodos permitiram calcular índices de degradação e comparar mudanças nas estruturas de liga- ção química. Índices de ligação carbonila foram calculados usando picos de interesse nos espectros FTIR, que indicaram mudanças nas estruturas de ligações químicas (especifica- mente grupos carbonila, 1509 - 1780 cm −1 ). Além disso, um Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) foi usado para avaliar mudanças morfológicas nos MPs. Os resultados de MEV indicaram um aumento na rugosidade da superfície dos polímeros, incluindo a aparência de sulcos. De acordo com análises de EA-IRMS, todas as amostras mostra- ram algum tipo de alteração dos valores isotópicos de carbono, com os δ 13 C diferindo dos iniciais. Notavelmente, no ambiente mais poluído, houve um aumento na formação de biofilme, o desenvolvimento de aglomerados de MP e uma maior presença de grupos carbonila, segundo os resultados de FTIR, esses fatores favoreceram a alteração dos δ 13 C para valores menos negativos. Em contraste, as mudanças nos índices de degradação em amostras expostas apenas à água ultrapura sugeriram que a hidrólise foi um fator mais significativo neste processo. Um resultado que foi possível correlacionando as técnicas de FTIR e EA-IRMS foi encontrar tendências para o PE e PP que relacionam o aumento do índice carbonila com o enriquecimento de 13 C.
Abstract: Understanding the degradation process of microplastics (MPs) - plastics smaller than 5 mm - is crucial for assessing the impact of these emerging contaminants in marine environments. This study specifically evaluated the degradation of polyethylene (PE), polypropylene (PP), and polystyrene (PS) microplastics exposed to both in situ environ- mental conditions and three laboratory scenarios. MPs were subjected to degradation for 112 days at Cabo Frio Island in Arraial do Cabo and for 140 days in Guanabara Bay in Niterói (both located in Rio de Janeiro, RJ) at a depth of 1 to 1.5 m. This allowed for a comparison between environments with different levels of eutrophication. In a controlled environment, MPs were exposed for 210 days in laboratory experiments. To assess the degradation of MPs, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Elemental Analysis-Isotope Ratio Mass Spectrometry (EA-IRMS) techniques were applied. These methods allowed for the calculation of degradation indices and the com- parison of changes in chemical bonding structures. Carbonyl bond indices were calculated using peaks of interest in the FTIR spectra, which indicated changes in chemical bonding structures (specifically carbonyl groups, 1509 - 1780 cm −1 ). Additionally, a Scanning Electron Microscope (SEM) was used to evaluate morphological changes in the MPs. SEM results indicated an increase in the surface roughness of the polymers, including the appearance of grooves. According to EA-IRMS analyses, all samples showed carbon isotopic fractionation, with δ 13 C values differing from the initial ones. Notably, in the more polluted environment, there was an increase in biofilm formation, the development of MP clusters, and a higher presence of carbonyl groups, according to FTIR results. In contrast, changes in degradation indices in samples exposed only to ultrapure water suggested that hydrolysis was a more significant factor in this process. One result that was obtained by correlating FTIR and EA-IRMS techniques was identifying trends for PE and PP that relate the increase in the carbonyl index to the enrichment of 13 C.
Tipo de Acesso: Acesso aberto
URI: https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/847108
Tipo: Dissertação
Aparece nas coleções:Ciência, Tecnologia e Inovação: Coleção de Dissertações

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