Complexe interacties tussen nanoplastics en de mariene microbiële plastisfeer

Department

Themes

Een illustratie van een microbioom op de plastisphere

Proefschrift-cover Lia Corbett

Plasticvervuiling is uitgegroeid tot een groot milieuprobleem, waarbij veel marien onderzoek zich richt op macro- en microplastics. Nanoplastics (plasticdeeltjes tussen 1 en 1000 nm) blijven echter een onderbelicht, maar schadelijk deel van het mariene plasticafval. Hoe werkt de wisselwerking van deze deeltjes met microbieel leven dat zich op drijvend plastic bevindt, en kunnen zulke interacties actief het gehele ecosysteem beïnvloeden? Op 1 april zal Lia Corbett haar proefschrift verdedigen, getiteld “Nanoplastics & the Marine Microbial Plastisphere – Towards a Better Understanding of Fate and Impact,” aan de Universiteit van Amsterdam.

 

Het lot en de impact van nanoplastics

In haar proefschrift onderzocht Lia Corbett de impact van nanoplastics op de mariene microbiële plastisfeer, de laag micro-organismen (bacteriën, protisten, algen, enz.) die zich hecht aan drijvend plastic in zee en daar biofilms vormt. Daarbij richtte zij zich in het bijzonder op de invloed van nanoplastics op het functionele metabolisme van micro-organismen, het vrijkomen van plasticadditieven in aanwezigheid en afwezigheid van een plastisfeerbacterie, en de opname van nanoplastics door uit de plastisfeer geïsoleerde protisten.

Centraal in haar proefschrift stonden verschillende hypothesen. Ten eerste dat er een dynamische wisselwerking plaatsvindt tussen nanoplastics en microbiële biofilms in de plastisfeer. Ten tweede dat deze biofilms het lot van nanoplastics beïnvloeden en dat blootstelling aan nanoplastics de samenstelling van microbiële gemeenschappen en de structuur van biofilms kan veranderen. Tot slot werd er verwacht dat de plastisfeer kan fungeren als opslagplaats voor nanoplastics, waarbij de extra accumulatie van plastic gerelateerde verontreinigingen de bestendigheid en mobiliteit van deze nanoplastics in mariene systemen vergroot.

Nieuwe inzichten in mariene nanoplastics en hun wisselwerking met microbieel leven

Een uitgebreid literatuuronderzoek toonde aan dat nanoplastics specifiek opstapelgedrag vertonen in combinatie met organisch materiaal, waarbij de plastisfeer fungeert als het dynamische knooppunt voor dergelijke interacties in de zee.

Laboratoriumexperimenten gaven nieuwe inzichten in de wisselwerking tussen nanoplastics en de plastisfeer. Specifiek dat polystyreen-nanoplastics (PS NPs) de totale mate van PHBH-biologisch afbreekbaarheid niet significant remt, maar wel de samenstelling en dynamiek van microbiële biofilms kan beïnvloeden. De experimenten lieten ook zien dat perfluoralkylcarboxylzuren (PFCAs) uit polytetrafluorethyleen (PTFE) en gefluoreerd ethyleenpropyleen (FEP) micro- en nanoplastics (MNPs) in zeewater in verschillende mate vrijkomen, afhankelijk van of een plastisfeerbacterie aanwezig was.

Daarnaast konden met kleur gemarkeerde fluorescerende nanoplastics in verschillende vormen worden gevolgd en onderscheiden, na opname door uit de plastisfeer geïsoleerde protisten, eencellige micro-organismen.

Complexe ecologische rol

Al met al laten deze bevindingen zien dat microbiële gemeenschappen een complexe en actieve rol spelen bij het bepalen van het lot van nanoplastics. De methoden die in Corbetts proefschrift zijn toegepast – waaronder het gebruik van natuurlijke microbiële gemeenschappen, het volgen van functionele eindpunten en het toepassen van ecologisch relevante nanoplastic concentraties – bieden waardevolle instrumenten om het onderzoek naar nanoplastics onder realistische mariene omstandigheden verder te ontwikkelen.