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Are nanoplastics able to bind significant amount of metals? The lead example
2019
Davranche, Mélanie | Veclin, Cloé | Pierson-Wickmann, Anne-Catherine | El Hadri, Hind | Grassl, Bruno | Rowenczyk, Laura | Dia, Aline, N. | ter Halle, Alexandra | Blancho, Florent | Reynaud, Stephanie | Gigault, Julien | Géosciences Rennes (GR) ; Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR) ; Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les materiaux (IPREM) ; 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International audience | The nanoscale size of plastic debris makes them potential efficient vectors of many pollutants and more especially of metals. In order to evaluate this ability, nanoplastics were produced from microplastics collected on a beach exposed to the North Atlantic Gyre. The nanoplastics were characterized using multi-dimensional methods: asymmetrical flow field flow fractionation and dynamic light scattering coupled to several detectors. Lead (II) adsorption kinetics, isotherm and pH-edge were then carried out. The sorption reached a steady state after around 200 min. The maximum sorption capacity varied between 97% and 78.5% for both tested Pb concentrations. Lead (II) adsorption kinetics is controlled by chemical reactions with the nanoplastics surface and to a lesser extent by intraparticle diffusion. Adsorption isotherm modeling using Freundlich model demonstrated that NPG are strong adsorbents equivalent to hydrous ferric oxides such as ferrihydrite (log against 11.76 for NPG and ferrihydrite, respectively). The adsorption is dependent upon pH, in response to the Pb(II) adsorption by the oxygenated binding sites developed on account of the surface UV oxidation under environmental conditions. They could be able to compete with Fe or humic colloids for Pb binding regards to their amount and specific areas. Nanoplastics could therefore be efficient vectors of Pb and probably of many other metals as well in the environment.
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2019
Davranche, Mélanie | Veclin, Cloé | Pierson-Wickmann, Anne-Catherine | El Hadri, Hind | Grassl, Bruno | Rowenczyk, Laura | Dia, Aline, N. | ter Halle, Alexandra | Blancho, Florent | Reynaud, Stephanie | Gigault, Julien | Géosciences Rennes (GR) ; Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR) ; Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les materiaux (IPREM) ; 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International audience | The nanoscale size of plastic debris makes them potential efficient vectors of many pollutants and more especially of metals. In order to evaluate this ability, nanoplastics were produced from microplastics collected on a beach exposed to the North Atlantic Gyre. The nanoplastics were characterized using multi-dimensional methods: asymmetrical flow field flow fractionation and dynamic light scattering coupled to several detectors. Lead (II) adsorption kinetics, isotherm and pH-edge were then carried out. The sorption reached a steady state after around 200 min. The maximum sorption capacity varied between 97% and 78.5% for both tested Pb concentrations. Lead (II) adsorption kinetics is controlled by chemical reactions with the nanoplastics surface and to a lesser extent by intraparticle diffusion. Adsorption isotherm modeling using Freundlich model demonstrated that NPG are strong adsorbents equivalent to hydrous ferric oxides such as ferrihydrite (log against 11.76 for NPG and ferrihydrite, respectively). The adsorption is dependent upon pH, in response to the Pb(II) adsorption by the oxygenated binding sites developed on account of the surface UV oxidation under environmental conditions. They could be able to compete with Fe or humic colloids for Pb binding regards to their amount and specific areas. Nanoplastics could therefore be efficient vectors of Pb and probably of many other metals as well in the environment.
显示更多 [+] 显示较少 [-]Current opinion: What is a nanoplastic?
2018
Gigault, Julien | Halle, Alexandra Ter | Baudrimont, Magalie | Pascal, Pierre-Yves | Gauffre, Fabienne | Phi, Thuy-Linh | El Hadri, Hind | Grassl, Bruno | Reynaud, Stéphanie | Géosciences Rennes (GR) ; Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR) ; Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Chimie des colloïdes, polymères & assemblages complexes (Softmat) ; Institut de Chimie de Toulouse (ICT) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Fédération de Recherche Fluides, Energie, Réacteurs, Matériaux et Transferts (FERMAT) ; Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Environnements et Paléoenvironnements OCéaniques (EPOC) ; Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU) ; Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Pratique des Hautes Études (EPHE) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Adaptation aux milieux extrêmes ; Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR) ; Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les materiaux (IPREM) ; Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | This work was supported by the French National Agency of Research (ANR-17-CE34-0008: PEPSEA) and the Interdisciplinary Mission of the French National Center for Scientific Research (CNRS). | ANR-17-CE34-0008,PEPSEA,Nanoparticules de plastiques dans l'environnement: source, impact et prédiction(2017)
International audience | With the large amount of attention being given to microplastics in the environment, several researchers have begun to consider the fragmentation of plastics down to lower scales (i.e., the sub-micrometer scale). The term “nanoplastics” is still under debate, and different studies have set the upper size limit at either 1000 nm or 100 nm. The aim of the present work is to propose a definition of nanoplastics, based on our recently published and unpublished research definition of nanoplastics. We define nanoplastics as particles unintentionally produced (i.e. from the degradation and the manufacturing of the plastic objects) and presenting a colloidal behavior, within the size range from 1 to 1000 nm.
显示更多 [+] 显示较少 [-]Do transparent exopolymeric particles (TEP) affect the toxicity of nanoplastics on Chaetoceros neogracile?
2019
González-fernández, Carmen | Toullec, Jordan | Lambert, Christophe | Le Goïc, Nelly | Seoane, Marta | Moriceau, Brivaela | Huvet, Arnaud | Berchel, Mathieu | Vincent, Dorothée | Courcot, Lucie | Soudant, Philippe | Paul-pont, Ika
The potential presence of nanoplastics (NP) in aquatic environments represents a growing concern regarding their possible effects on aquatic organisms. The objective of this study was to assess the impact of polystyrene (PS) amino-modified particles (50 nm PSNH2) on the cellular and metabolic responses of the diatom Chaetoceros neogracile cultures at two essential phases of the growth cycle, i.e. exponential (division) and stationary (storage) phases. Both cultures were exposed for 4 days to low (0.05 μg mL−1) and high (5 μg mL−1) concentrations of PS-NH2. Exposure to NP impaired more drastically the major cellular and physiological parameters during exponential phase than during the stationary phase. Only an increase in ROS production was observed at both culture phases following NP exposures. In exponential phase cultures, large decreases in chlorophyll content, esterase activity, cellular growth and photosynthetic efficiency were recorded upon NP exposure, which could have consequences on the diatoms life cycle and higher food-web levels. The observed differential responses to NP exposure according to culture phase could reflect i) the higher concentration of Transparent Exopolymer Particles (TEP) at stationary phase leading to NP aggregation and thus, probably minimizing NP effects, and/or ii) the fact that dividing cells during exponential phase may be intrinsically more sensitive to stress. This work evidenced the importance of algae physiological state for assessing the NP impacts with interactions between NP and TEP being one key factor affecting the fate of NP in algal media and their impact to algal’ cells.
显示更多 [+] 显示较少 [-]Nanoplastics exposure modulate lipid and pigment compositions in diatoms
2020
Gonzalez-fernandez, Carmen | Le Grand, Fabienne | Bideau, Antoine | Huvet, Arnaud | Paul-pont, Ika | Soudant, Philippe
The impact of nanoplastics (NP) using model polystyrene nanoparticles amine functionalized (PS–NH2) has been investigated on pigment and lipid compositions of the marine diatom Chaetoceros neogracile, at two growth phases using a low (0.05 μg mL−1) and a high (5 μg mL−1) concentrations for 96 h. Results evidenced an impact on pigment composition associated to the light-harvesting function and photoprotection mainly at exponential phase. NP also impacted lipid composition of diatoms with a re-adjustment of lipid classes and fatty acids noteworthy. Main changes upon NP exposure were observed in galactolipids and triacylglycerol's at both growth phases affecting the thylakoids membrane structure and cellular energy reserve of diatoms. Particularly, exponential cultures exposed to high NP concentration showed an impairment of long chain fatty acids synthesis. Changes in pigment and lipid content of diatom’ cells revealed that algae physiology is determinant in the way cells adjust their thylakoid membrane composition to cope with NP contamination stress. Compositions of reserve and membrane lipids are proposed as sensitive markers to assess the impact of NP exposure, including at potential predicted environmental doses, on marine organisms.
显示更多 [+] 显示较少 [-]Ecotoxicity of polyethylene nanoplastics from the North Atlantic oceanic gyre on freshwater and marine organisms (microalgae and filter-feeding bivalves)
2020
Baudrimont, Magalie | Arini, Adeline | Guégan, Claire | Venel, Zélie | Gigault, Julien | Pedrono, Boris | Prunier, Jonathan | Maurice, Laurence | ter Halle, Alexandra | Feurtet-Mazel, Agnès | Environnements et Paléoenvironnements OCéaniques (EPOC) ; Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU) ; Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Pratique des Hautes Études (EPHE) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Cordouan Technologies | Géosciences Rennes (GR) ; Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR) ; 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International audience | Each year, 5 to 10 million tons of plastic waste is dumped in the oceans via freshwaters and accumulated in huge oceanic gyres. Under the effect of several abiotic factors, macro plastic wastes (or plastic wastes with macro sizes) are fractionated into microplastics (MP) and finally reach the nanometric size (nanoplastic NP). To reveal potential toxic impacts of these NPs, two microalgae, Scenedemus subspicatus (freshwater green algae), and Thalassiosira weissiflogii (marine diatom) were exposed for up to 48 h at 1, 10, 100, 1000, and 10,000 μg/L to reference polyethylene NPs (PER) or NPs made from polyethylene collected in the North Atlantic gyre (PEN, 7th continent expedition in 2015). Freshwater filter-feeding bivalves, Corbicula fluminea, were exposed to 1000 μg/L of PER and PEN for 48 h to study a possible modification of their filtration or digestion capacity. The results show that PER and PEN do not influence the cell growth of T. weissiflogii, but the PEN exposure causes growth inhibition of S. subspicatus for all exposure concentrations tested. This growth inhibition is enhanced for a higher concentration of PER or PEN (10,000 μg/L) in S. subspicatus. The marine diatom T. weissiflogii appears to be less impacted by plastic pollution than the green algae S. subspicatus for the exposure time. Exposure to NPs does not lead to any alteration of bivalve filtration; however, fecal and pseudo-fecal production increased after PEN exposure, suggesting the implementation of rejection mechanisms for inedible particles.
显示更多 [+] 显示较少 [-]Ecotoxicity of polyethylene nanoplastics from the North Atlantic oceanic gyre on freshwater and marine organisms (microalgae and filter-feeding bivalves)
2020
Baudrimont, Magalie | Arini, Adeline | Guégan, Claire | Venel, Zélie | Gigault, Julien | Pedrono, Boris | Prunier, Jonathan | Maurice, Laurence | ter Halle, Alexandra | Feurtet-Mazel, Agnès | Environnements et Paléoenvironnements OCéaniques (EPOC) ; Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU) ; Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Pratique des Hautes Études (EPHE) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Cordouan Technologies | Géosciences Rennes (GR) ; Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR) ; Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Ecologie des forêts de Guyane (UMR ECOFOG) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AgroParisTech-Université de Guyane (UG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA) | Géosciences Environnement Toulouse (GET) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Interactions moléculaires et réactivité chimique et photochimique (IMRCP) ; Institut de Chimie de Toulouse (ICT) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Institut Ecologie et Environnement - CNRS Ecologie et Environnement (INEE-CNRS) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de Recherche Fluides, Energie, Réacteurs, Matériaux et Transferts (FERMAT) ; Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; 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Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | ANR-17-CE34-0008-05, Agence Nationale de la Recherche | ANR-17-CE34-0008,PEPSEA,Nanoparticules de plastiques dans l'environnement: source, impact et prédiction(2017)
International audience | Each year, 5 to 10 million tons of plastic waste is dumped in the oceans via freshwaters and accumulated in huge oceanic gyres. Under the effect of several abiotic factors, macro plastic wastes (or plastic wastes with macro sizes) are fractionated into microplastics (MP) and finally reach the nanometric size (nanoplastic NP). To reveal potential toxic impacts of these NPs, two microalgae, Scenedemus subspicatus (freshwater green algae), and Thalassiosira weissiflogii (marine diatom) were exposed for up to 48 h at 1, 10, 100, 1000, and 10,000 μg/L to reference polyethylene NPs (PER) or NPs made from polyethylene collected in the North Atlantic gyre (PEN, 7th continent expedition in 2015). Freshwater filter-feeding bivalves, Corbicula fluminea, were exposed to 1000 μg/L of PER and PEN for 48 h to study a possible modification of their filtration or digestion capacity. The results show that PER and PEN do not influence the cell growth of T. weissiflogii, but the PEN exposure causes growth inhibition of S. subspicatus for all exposure concentrations tested. This growth inhibition is enhanced for a higher concentration of PER or PEN (10,000 μg/L) in S. subspicatus. The marine diatom T. weissiflogii appears to be less impacted by plastic pollution than the green algae S. subspicatus for the exposure time. Exposure to NPs does not lead to any alteration of bivalve filtration; however, fecal and pseudo-fecal production increased after PEN exposure, suggesting the implementation of rejection mechanisms for inedible particles.
显示更多 [+] 显示较少 [-]Synthetic microfibers and tyre wear particles pollution in aquatic systems: Relevance and mitigation strategies
2022
Arias, Andrés H. | Alfonso, María B. | Girones, Lautaro | Piccolo, María C. | Marcovecchio, Jorge E.
Evidence shows that the majority of aquatic field microplastics (MPs) could be microfibers (MFs) which can be originated directly from massive sources such as textile production and shedding from garments, agricultural textiles and clothes washing. In addition, wear and tear of tyres (TRWPs) emerges as a stealthy major source of micro and nanoplastics, commonly under-sampled/detected in the field. In order to compile the current knowledge in regards to these two major MPs sources, concentrations of concern in aquatic environments, their distribution, bulk emission rates and water mitigation strategies were systematically reviewed. Most of the aquatic field studies presented MFs values above 50%. MPs concentrations varied from 0.3 to 8925 particles m⁻³ in lakes, from 0.69 to 8.7 × 10⁶ particles m⁻³ in streams and rivers, from 0.16 to 192000 particles m⁻³ estuaries, and from 0 to 4600 particles m⁻³ in the ocean. Textiles at every stage of production, use and disposal are the major source of synthetic MFs to water. Laundry estimates showed an averaged release up to 279972 tons year⁻¹ (high washing frequency) from which 123000 tons would annually flow through untreated effluents to rivers, streams, lakes or directly to the ocean. TRWPs in the aquatic environments showed concentrations up to 179 mg L⁻¹ (SPM) in runoff river sediments and up to 480 mg g⁻¹ in highway runoff sediments. Even though average TRWR emission is of 0.95 kg year⁻¹ per capita (10 nm- 500 μm) there is a general scarcity of information about their aquatic environmental levels probably due to no-availability or inadequate methods of detection. The revision of strategies to mitigate the delivering of MFs and TRWP into water streams illustrated the importance of domestic laundry retention devices, Waste Water Treatment Plants (WWTP) with at least a secondary treatment and stormwater and road-runoff collectors quality improvement devices.
显示更多 [+] 显示较少 [-]Exposure to nanoplastic induces cell damage and nitrogen inhibition of activated sludge: Evidence from bacterial individuals and groups
2022
Tang, Sijing | Qian, Jin | Wang, Peifang | Lu, Bianhe | He, Yuxuan | Yi, Ziyang | Zhang, Yuhang
Wastewater treatment plants (WWTPs) are almost the only place where plastic fragments are artificially removed, resulting in mass accumulation of nanoplastics (NPs). In this research, four different concentrations (0 mg/L, 0.1 mg/L, 1 mg/L, 10 mg/L) of polystyrene nanoplastics (PS-NPs) were used to investigate the cell damage and nitrogen inhibition of activated sludge, exposed in a self-assembled SBR reactor for 30 days. Intracellular reactive oxides (ROS) and extracellular lactate dehydrogenase (LDH) increased with the rise of exposure concentration, and morphological analysis disclosed the creases, collapse, and even rupture of cell membranes. However, exposure damage (PS-NPs ≤ 1 mg/L) appeared to be reversible, attributed to that extracellular polymeric substances (EPS) secretion can thicken the three protective layers outside the membrane. PS-NPs did not disrupt the EPS chemical structure, but increased humic acid content. Prolonged exposure time (from 15 to 30 days) was directly related to the nitrogen inhibition. Due to the habitat changes under PS-NPs exposure, abundance and diversity of microorganisms in the original activated sludge decreased significantly, and the dominant phylum was occupied by Patescibacteria (PS-NPs = 10 mg/L). Changes in enzyme activities of AMO, NR, NIR, and NOR with exposure concentration may explain the conversion of nitrogen in SBR. This research broadens our horizons to understand the response mechanism of activated sludge bacteria to PS-NPs exposure individually and collectively.
显示更多 [+] 显示较少 [-]Facile nanoplastics formation from macro and microplastics in aqueous media
2022
Peller, Julie R. | Mezyk, Stephen P. | Shidler, Sarah | Castleman, Joe | Kaiser, Scott | Faulkner, Richard F. | Pilgrim, Corey D. | Wilson, Antigone | Martens, Sydney | Horne, Gregory P.
The immense production of plastic polymers combined with their discordancy with nature has led to vast plastic waste contamination across the geosphere, from the oceans to freshwater reservoirs, wetlands, remote snowpacks, sediments, air and multiple other environments. These environmental pollutants include microplastics (MP), typically defined as small and fragmented plastics less than 5 mm in size, and nanoplastics (NP), particles smaller than a micrometer. The formation of micro and nanoplastics in aqueous media to date has been largely attributed to fragmentation of plastics by natural (i.e., abrasion, photolysis, biotic) or industrial processes. We present a novel method to create small microplastics (≲ 5 μm) and nanoplastics in water from a wide variety of plastic materials using a small volume of a solubilizer liquid, such as n-dodecane, in combination with vigorous mixing. When the suspensions or solutions are subjected to ultrasonic mixing, the particle sizes decrease. Small micro- and nanoparticles were made from commercial, real world and waste (aged) polyethylene, polystyrene, polycarbonate and polyethylene terephthalate, in addition to other plastic materials and were analyzed using dark field microscopy, Raman spectroscopy and particle size measurements. The presented method provides a new and simple way to create specific size distributions of micro- and nanoparticles, which will enable expanded research on these plastic particles in water, especially those made from real world and aged plastics. The ease of NP and small MP formation upon initial mixing simulates real world environments, thereby providing further insight into the behavior of plastics in natural settings.
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