Fragmentation Behaviour of Plastic Litter in the Marine Environment
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https://doi.org/10.48693/133
https://doi.org/10.48693/133
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| DC Element | Wert | Sprache |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | Dr. Jörg Klasmeier | ger |
| dc.creator | Reuwer, Ann-Katrin | - |
| dc.date.accessioned | 2022-05-31T10:15:19Z | - |
| dc.date.available | 2022-05-31T10:15:19Z | - |
| dc.date.issued | 2022-05-31T10:15:20Z | - |
| dc.identifier.uri | https://doi.org/10.48693/133 | - |
| dc.identifier.uri | https://osnadocs.ub.uni-osnabrueck.de/handle/ds-202205317018 | - |
| dc.description.abstract | The marine environment is polluted by plastics of all forms and sizes. To reduce this serious pollution, it is important to identify its sources. This work focuses on the me-chanically induced breakdown of plastic into smaller fragments as a source of secondary microplastic, the time scale in which these microplastics are formed as well as the influ-ence of different environmental conditions like matrix conditions, collision potential or UV irradiation on the abrasion and fragmentation behaviour of plastic debris. Since a systematic investigation of parameter influence is not possible in the environ-ment, laboratory experiments were developed to simulate natural conditions such as drift on the beach or wave action in the (low tide) surf and swash zone. For this purpose, selected plastic objects (PET bottles, HDPE caps, PS cups and LDPE bags) were ex-posed to collision and/or friction forces under different conditions. Besides visual in-spection of the destruction procedure, a number of different methods was used to char-acterize the process, e.g., counting of visible fragments (larger than 350 μm), micro-scopic analysis of the surface structure (binocular, SEM) and highly resolved analysis of particle numbers in the size range below 350 μm. In order to extract microplastic parti-cles (<5 mm) from the matrix, extraction methods were developed that were adapted to the given sample properties (matrix volume). Furthermore, based on the particle num-bers, the power law model was applied to analyse the fragmentation process in the con-text of the observed particle size distributions. Plastic samples exhibited various signs of mechanical impairment in form of surface abrasion, cracks, tears, perforation, crumpling and finally fragmentation. The formation of fragments in different sizes (macro-, meso- and microplastics) was observed. The plastic objects were classified according to their degree of destruction to elucidate the effect of the different experimental conditions. Results show that fragmentation and abrasion depend on individual properties of the plastic objects such as thickness or shape and on the potential of weakening the plastic structure by mechanical forces (collisions) or chemical degradation (UV irradiation). Environmental conditions also influence the plastic damage; surface abrasion plays a major role on the beach; fragmentation will most likely happen in the surf- and in the swash zone. However, both processes occur simultaneously and interact with each oth-er. Formation of secondary microplastics was shown to be likely in the marine environ-ment; it must therefore be considered as an important process in the light of microplastic contamination. | eng |
| dc.rights | Attribution-NoDerivs 3.0 Germany | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/de/ | * |
| dc.subject | marine environment | eng |
| dc.subject | plastic litter | eng |
| dc.subject | fragmentation | eng |
| dc.subject | abrasion | eng |
| dc.subject | secondary microplastic | eng |
| dc.subject.ddc | 500 - Naturwissenschaften | ger |
| dc.title | Fragmentation Behaviour of Plastic Litter in the Marine Environment | eng |
| dc.type | Dissertation oder Habilitation [doctoralThesis] | - |
| thesis.location | Osnabrück | - |
| thesis.institution | Universität | - |
| thesis.type | Dissertation [thesis.doctoral] | - |
| thesis.date | 2022-04-06 | - |
| orcid.creator | https://orcid.org/0000-0003-2293-7104 | - |
| dc.contributor.referee | Prof. Dr. Peter Fiener | ger |
| dc.contributor.referee | PD Dr. Marcus Schulz | ger |
| dc.subject.bk | 43.99 - Umweltforschung, Umweltschutz: Sonstiges | ger |
| ddb.annotation | Die Meeresumwelt wird durch Plastikmüll aller Formen und Größen verschmutzt. Um diese Verschmutzung zu verringern, ist es wichtig, deren Quellen zu ermitteln. Diese Arbeit konzentriert sich auf den mechanisch induzierten Zerfall von Kunststoff in klei-nere Fragmente als Quelle von sekundärem Mikroplastik, die Zeitskala, in der diese Art von Mikroplastik gebildet wird, sowie den Einfluss verschiedener Umweltparameter wie Matrixbedingungen, Kollusionspotenzial oder UV-Bestrahlung auf das Fragmentie-rungsverhalten von Plastikmüll. Da in der Umwelt eine systematische Untersuchung des Parametereinflusses nicht mög-lich ist, werden Laborexperimente entwickelt, die natürliche Bedingungen wie Wind-verwehungen am Strand oder die Wellenbewegung in der Brandungszone simulieren. Dazu werden ausgewählte Kunststoffobjekte (PET-Flaschen, HDPE-Verschlüsse, PS-Becher und LDPE-Tüten) unter verschiedenen Bedingungen Kollisions- und Reibungs-kräften ausgesetzt. Neben der visuellen Inspektion des Zerstörungsprozesses werden verschiedene Methoden zu dessen Charakterisierung eingesetzt, wie z. B. das Zählen der sichtbaren Fragmente (>350 μm), die mikroskopische Analyse der Oberflächen-struktur (Binokular, REM) und eine hochauflösende Analyse der Partikelanzahl im Größenbereich unter 350 μm. Um Mikroplastikpartikel (<5 mm) aus der Sandmatrix zu extrahieren, wurden Extraktionsmethoden entwickelt, die an die gegebenen Probenei-genschaften (Matrixvolumen) angepasst sind. Darüber hinaus wurde auf der Grundlage der Partikelzahlen das Potenzgesetzmodell angewandt, um den Fragmentierungsprozess im Zusammenhang mit den entstandenen Partikelgrößenverteilungen zu analysieren. Die Kunststoffproben wiesen verschiedene Anzeichen von mechanischer Beeinträchti-gung in Form von Oberflächenabrieb, Rissen, Perforation, Zerknittern und schließlich Fragmentierung auf. Fragmente in verschiedenen Größen (Makro-, Meso- und Mikro-plastik) entstanden in Abhängigkeit der Versuchsbedingungen. Der Grad der der Be-schädigung der unterschiedlichen Plastikobjekte wurde zur Aufdeckung des Einflusses der äußeren Bedingungen in Kategorien eingeteilt. Die Ergebnisse zeigen, dass Fragmentierung und Abrieb von individuellen Eigenschaf-ten der Plastikobjekte wie Dicke oder Form und vom Potenzial der Schwächung der Struktur durch mechanische Kräfte (Kollisionen) oder chemische Degradation (UV-Bestrahlung) abhängen. Auch die Umweltbedingungen haben Einfluss auf die Schädi-gung der Kunststoffe; der Oberflächenabrieb spielt am Strand eine große Rolle, die Fragmentierung in der Schwemmzone. Beide Prozesse treten jedoch gleichzeitig auf und beeinflussen sich gegenseitig. Es hat sich gezeigt, dass die Bildung von sekundärem Mikroplastik in der Meeresumwelt wahrscheinlich ist; sie muss daher als ein wichtiger Prozess im Hinblick auf die Verunreinigung durch Mikroplastik betrachtet werden. | ger |
| Enthalten in den Sammlungen: | FB06 - E-Dissertationen | |
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|---|---|---|---|---|
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