A matéria prima das indústrias transformadoras de utensílios plásticos são os pellets de plástico, que recebem quantidades significativas de aditivos os quais possuem metais pesados e elementos tóxicos. Devido à perda desses pellets durante os processos de produção e transporte, tais contaminantes são liberados no ambiente. Este estudo investiga as interações entre os metais dissolvidos em pellets coletados em diferentes praias do litoral de São Paulo. Especificamente, o estudo comparou a realização do método em grânulos virgens, ou seja, aqueles obtidos a partir de uma fábrica de moldagem com os recolhidos das praias. Foram quantificados os elementos: Al, Cr, Cu, Fe, Mn, Sn, Ti e Zn empregando a técnica de espectrometria de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES). Os polímeros foram solubilizados via digestão ácida (EPA3050B). As concentrações dos metais exibiram um elevado grau de variabilidade, sendo Al e Fe os elementos de maiores concentrações 58,63 mg kg-1, praia de Tabatinga e 391,56 mg kg-1, praia de Itaguaré, respectivamente. Diferenças de afinidades entre os metais para os pellets coletados no ambiente e aqueles obtidos diretamente a partir de uma processadora de plásticos (virgem) também foram identificados. A adsorção de metais em pellets coletados é maior em relação aos pellets virgens, isso ocorre devido ao desenvolvimento de sítios de adsorção na superfície para realização de foto-oxidação, incrustação e deposição de sedimentos finos e/ou partículas durante a exposição a condições ambientais. Este estudo demonstrou que pellets de plástico têm o potencial acumular e transportar metais no ambiente marinho, mesmo em pequena quantidade. Eles podem ser considerados como um vetor para o transporte de metais no meio ambiente, e podem ter o potencial de acumular metais em organismos após a ingestão. / The raw material of plastic industries is plastic pellets, which receive significant amounts of additives which contain heavy metals and toxic elements. Due to the loss of these pellets during the processes of production and transportation, such contaminants are released into the environment. This study investigates the interactions between metals dissolved in pellets collected in different beaches of the coast of São Paulo state. Specifically, the study compared the performance of the method in virgin granules, ie, those obtained from a molding factory with those collected from the beaches. The following elements quantified: Al , Cr , Cu , Fe , Mn , Sn , Ti and Zn in samples of virgin pellets supplied by Braskem, manufacturer of resins, employing the technique of Inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy ( ICP - OES .) The polymers were solubilized via acid digestion (EPA3050B). The metal concentrations exhibited a high degree of variability being Al and Fe elements with higher concentrations: 58.63 mg kg-1 at Tabatinga beach and Fe 391.56 mg kg-1, at Itaguaré beach. Affinity differences between metals for pellets collected in the environment and those obtained directly from a processor of plastics (virgin) were also identified. The maximum adsorption for virgin pellets ranged between 14.09 mg kg-1 (polyethylene, used as control) to 58.63 mg kg-1 for Al. However, for the other elements except Fe, the concentrations were below the limit of quantification. The metal adsorption on pellets collected is greater compared to virgin pellets. This is due to the development of viable local surface for performing photo-oxidation, scaling and deposition of fine sediments and/or particles during exposure to environmental conditions. This study demonstrated for the first time, that the plastic pellets have the potential to accumulate metals and transporting the marine environment, even in small quantities. They can be considered as a vector for the transport of metals in the environment and may have the potential to accumulate metal to organisms bodies after ingestion.

A matéria prima das indústrias transformadoras de utensílios plásticos são os pellets de plástico, que recebem quantidades significativas de aditivos os quais possuem metais pesados e elementos tóxicos. Devido à perda desses pellets durante os processos de produção e transporte, tais contaminantes são liberados no ambiente. Este estudo investiga as interações entre os metais dissolvidos em pellets coletados em diferentes praias do litoral de São Paulo. Especificamente, o estudo comparou a realização do método em grânulos virgens, ou seja, aqueles obtidos a partir de uma fábrica de moldagem com os recolhidos das praias. Foram quantificados os elementos: Al, Cr, Cu, Fe, Mn, Sn, Ti e Zn empregando a técnica de espectrometria de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES). Os polímeros foram solubilizados via digestão ácida (EPA3050B). As concentrações dos metais exibiram um elevado grau de variabilidade, sendo Al e Fe os elementos de maiores concentrações 58,63 mg kg-1, praia de Tabatinga e 391,56 mg kg-1, praia de Itaguaré, respectivamente. Diferenças de afinidades entre os metais para os pellets coletados no ambiente e aqueles obtidos diretamente a partir de uma processadora de plásticos (virgem) também foram identificados. A adsorção de metais em pellets coletados é maior em relação aos pellets virgens, isso ocorre devido ao desenvolvimento de sítios de adsorção na superfície para realização de foto-oxidação, incrustação e deposição de sedimentos finos e/ou partículas durante a exposição a condições ambientais. Este estudo demonstrou que pellets de plástico têm o potencial acumular e transportar metais no ambiente marinho, mesmo em pequena quantidade. Eles podem ser considerados como um vetor para o transporte de metais no meio ambiente, e podem ter o potencial de acumular metais em organismos após a ingestão. / The raw material of plastic industries is plastic pellets, which receive significant amounts of additives which contain heavy metals and toxic elements. Due to the loss of these pellets during the processes of production and transportation, such contaminants are released into the environment. This study investigates the interactions between metals dissolved in pellets collected in different beaches of the coast of São Paulo state. Specifically, the study compared the performance of the method in virgin granules, ie, those obtained from a molding factory with those collected from the beaches. The following elements quantified: Al , Cr , Cu , Fe , Mn , Sn , Ti and Zn in samples of virgin pellets supplied by Braskem, manufacturer of resins, employing the technique of Inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy ( ICP - OES .) The polymers were solubilized via acid digestion (EPA3050B). The metal concentrations exhibited a high degree of variability being Al and Fe elements with higher concentrations: 58.63 mg kg-1 at Tabatinga beach and Fe 391.56 mg kg-1, at Itaguaré beach. Affinity differences between metals for pellets collected in the environment and those obtained directly from a processor of plastics (virgin) were also identified. The maximum adsorption for virgin pellets ranged between 14.09 mg kg-1 (polyethylene, used as control) to 58.63 mg kg-1 for Al. However, for the other elements except Fe, the concentrations were below the limit of quantification. The metal adsorption on pellets collected is greater compared to virgin pellets. This is due to the development of viable local surface for performing photo-oxidation, scaling and deposition of fine sediments and/or particles during exposure to environmental conditions. This study demonstrated for the first time, that the plastic pellets have the potential to accumulate metals and transporting the marine environment, even in small quantities. They can be considered as a vector for the transport of metals in the environment and may have the potential to accumulate metal to organisms bodies after ingestion.

Os grânulos plásticos são encontrados no ambiente marinho e, em função de suas características podem concentrar e transportar poluentes orgânicos. A Enseada de Santos representa um polo de grande importância econômica para o estado de São Paulo, devido à existência do Porto de Santos e do complexo industrial de Cubatão nos seus arredores. Essa região foi escolhida para o desenvolvimento deste estudo por possuir uma grande quantidade de grânulos na superfície arenosa de suas praias. O presente estudo teve como objetivos: (1) avaliar uma proposta metodológica para a coleta de grânulos plásticos, baseada no uso de transectos perpendiculares à linha da água compostos por escavações (amostragens) equidistantes; e (2) analisar a concentração, composição e fontes de contaminação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) nos grânulos coletados em praias arenosas, considerando diferentes escalas espaciais e a influência do tipo de resina que os grânulos são produzidos, bem como o tempo de exposição destes no ambiente. O resultado da avaliação da proposta metodológica determinou o diâmetro do trado que fornece a melhor combinação entre tempo e volume de sedimento coletado, além da confirmação da profundidade de maior ocorrência dos grânulos na coluna sedimentar, bem como a constatação de que transectos tornam-se inviáveis para este procedimento. É sugerido, então, o desenvolvimento de estudos futuros a fim de encontrar o melhor desenho amostral, uma vez que não foi eficaz a realização de transectos, para a amostragem de grânulos plásticos em profundidade. De acordo com os resultados das análises, a concentração e composição de HPAs nos grânulos plásticos variaram de forma expressiva entre os pontos amostrais em uma mesma praia, de forma que, para a obtenção da real variabilidade de poluentes em uma praia, são necessárias coletas em diversos pontos amostrais, a fim de evitar uma equivocada extrapolação dos resultados. As análises dos grânulos coletados em diferentes profundidades no sedimento arenoso indicam resultados semelhantes, com uma alta variabilidade na composição e concentração de HPAs. Entre as resinas, houve diferença na concentração de HPAs (polietileno > polipropileno) e no tempo de exposição, com maiores concentrações nos grânulos mais escuros, ou seja, mais tempo expostos no ambiente. A contaminação na área de coleta é oriunda da mistura de compostos provenientes de fontes petrogênicas e pirolíticas e as análises da potencial toxicidade dos HPAs em grânulos, em geral, indicam um risco iminente aos organismos. São necessários, no entanto, estudos complementares também para a investigação da possibilidade de bioacumulação dos poluentes em organismos. / Plastic pellets are easily found in marine environment and due to its characteristics they may concentrate and bring organic pollutants. Santos bay represents a major economic center for the state of São Paulo because of Santos Port and the Cubatão industrial complex in its surroundings. This place was chosen for the development of the study for the great number of pellets found in the sandy surface of its beaches. This study aimed at (1) evaluating a sampling methodology for plastic pellets based on the use of transects perpendicular to the seawater line and made by diggings equally distant from one another (samplings). It also aimed at (2) analyzing the concentration, composition and sources of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) contamination on the pellets sampled on sandy beaches, considering different spatial scales and resin kinds which the plastic pellets were made from as well as their exposure time in the environment. As a result of the evaluation of sampling methodology the sampler diameter was defined which provides the best combination between the time and the volume of sampled sediment. Apart from that the depth of the major occurrence of plastic pellets in the sedimentary column was confirmed and it was established that transects are impracticable for this kind of procedure. The development of future studies in order to figure out the best sample design is suggested once the use of transects was not efficient for plastic pellets sampling in depth. According to analyses results the PAHs concentration and composition on the plastic pellets vary largely among sampling sites on the same beach. In order to obtain real pollutant variability on one beach, samples taken from different sampling sites are necessary to avoid a wrong over sizing of results. The plastic pellets analyses taken from different depths in sandy sediment showed similar results to those from the surface with a high variability in PAH concentration and composition. Among the resins there was a difference on PAH concentration (polyethylene > polypropylene) and exposure time, showing larger concentrations on darker pellets, that is longer exposed in the environment. The contamination in the studied area comes from the mixture of compounds from petrogenic and pyrolitic sources and the PAHs potential toxicity in plastic pellets analyses generally reflect an imminent risk to organisms. Complementary studies are also necessary to investigate the possibility of pollutant bioaccumulation in organisms.

Microplastic pollution (particles < 5mm) is one of the most widespread impacts from modern society. Here, microplastic impacts were investigated through experimental assessments considering different exposure scenarios using mussels and micro-PVC as models. These aimed to investigate mussels\' physiological signs of stress under acute and chronic exposures and microplastics transference, assimilation and retention along food chains. In acute exposures, PVC intake affected mussels\' physiology over time, also influenced by plastics additives and particle concentration. Interactions among exposure factors (time, presence of additives and concentration) were more relevant than their individual effect, indicating the singularity of each contamination scenario. Long-term contact did not affect mussels, indicating the influence of time to acclimation. Microplastics were not assimilated and retained along food chains, but only biotransferred from prey tissues to predators\' tract, showing the influence of prey contamination on the effectiveness of microplastics biotransference. To evaluate risks in nature, microplastic ingestion was investigated in mussels from the Santos Estuary. Santos Estuary contained microplastics in 75% of sampled mussels, an issue of environmental and human concern. This study illustrated that microplastics impacts on mussels vary with microplastics characteristics, exposure scenario and species vulnerability, highlighting the need for more toxicological and risk evaluation studies. / Os microplásticos (< 5mm) são um dos impactos mais difundidos da sociedade moderna. Aqui, eles foram estudados em ensaios experimentais, considerando diferentes composições de exposição de mexilhões à micro-PVCs. O objetivo foi investigar: sinais fisiológicos de estresse sob exposições aguda e crônica; e transferência, assimilação e retenção de microplásticos em cadeias tróficas. Para avaliar seus potenciais riscos na natureza, a ingestão por mexilhões também foi investigada no Estuário de Santos. As exposições agudas afetaram a fisiologia dos mexilhões, sendo influenciadas pelo tempo e concentração de exposição, e pela presença de aditivos plásticos. Interações entre esses fatores (tempo, concentração e aditivos) foram mais relevantes do que eles individualmente, sugerindo a singularidade dos cenários de poluição. A exposição de longo prazo não afetou os mexilhões, indicando a influência do tempo na aclimatação ao microplástico. O PVC não foi assimilado e retido nas cadeias tróficas, mas biotransferido do tecido das presas para o trato dos predadores, mostrando a influência do estado da presa na efetividade da biotransferência dos microplásticos. Dentre os mexilhões coletados, 75% estavam contaminados, revelando uma importante questão socioambiental. Esse trabalho ilustrou a complexidade dos impactos dos microplásticos para a biota marinha, ressaltando a necessidade de mais estudos sobre seus riscos.

Microplastic pollution (particles < 5mm) is one of the most widespread impacts from modern society. Here, microplastic impacts were investigated through experimental assessments considering different exposure scenarios using mussels and micro-PVC as models. These aimed to investigate mussels\' physiological signs of stress under acute and chronic exposures and microplastics transference, assimilation and retention along food chains. In acute exposures, PVC intake affected mussels\' physiology over time, also influenced by plastics additives and particle concentration. Interactions among exposure factors (time, presence of additives and concentration) were more relevant than their individual effect, indicating the singularity of each contamination scenario. Long-term contact did not affect mussels, indicating the influence of time to acclimation. Microplastics were not assimilated and retained along food chains, but only biotransferred from prey tissues to predators\' tract, showing the influence of prey contamination on the effectiveness of microplastics biotransference. To evaluate risks in nature, microplastic ingestion was investigated in mussels from the Santos Estuary. Santos Estuary contained microplastics in 75% of sampled mussels, an issue of environmental and human concern. This study illustrated that microplastics impacts on mussels vary with microplastics characteristics, exposure scenario and species vulnerability, highlighting the need for more toxicological and risk evaluation studies. / Os microplásticos (< 5mm) são um dos impactos mais difundidos da sociedade moderna. Aqui, eles foram estudados em ensaios experimentais, considerando diferentes composições de exposição de mexilhões à micro-PVCs. O objetivo foi investigar: sinais fisiológicos de estresse sob exposições aguda e crônica; e transferência, assimilação e retenção de microplásticos em cadeias tróficas. Para avaliar seus potenciais riscos na natureza, a ingestão por mexilhões também foi investigada no Estuário de Santos. As exposições agudas afetaram a fisiologia dos mexilhões, sendo influenciadas pelo tempo e concentração de exposição, e pela presença de aditivos plásticos. Interações entre esses fatores (tempo, concentração e aditivos) foram mais relevantes do que eles individualmente, sugerindo a singularidade dos cenários de poluição. A exposição de longo prazo não afetou os mexilhões, indicando a influência do tempo na aclimatação ao microplástico. O PVC não foi assimilado e retido nas cadeias tróficas, mas biotransferido do tecido das presas para o trato dos predadores, mostrando a influência do estado da presa na efetividade da biotransferência dos microplásticos. Dentre os mexilhões coletados, 75% estavam contaminados, revelando uma importante questão socioambiental. Esse trabalho ilustrou a complexidade dos impactos dos microplásticos para a biota marinha, ressaltando a necessidade de mais estudos sobre seus riscos.

Os grânulos plásticos são encontrados no ambiente marinho e, em função de suas características podem concentrar e transportar poluentes orgânicos. A Enseada de Santos representa um polo de grande importância econômica para o estado de São Paulo, devido à existência do Porto de Santos e do complexo industrial de Cubatão nos seus arredores. Essa região foi escolhida para o desenvolvimento deste estudo por possuir uma grande quantidade de grânulos na superfície arenosa de suas praias. O presente estudo teve como objetivos: (1) avaliar uma proposta metodológica para a coleta de grânulos plásticos, baseada no uso de transectos perpendiculares à linha da água compostos por escavações (amostragens) equidistantes; e (2) analisar a concentração, composição e fontes de contaminação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) nos grânulos coletados em praias arenosas, considerando diferentes escalas espaciais e a influência do tipo de resina que os grânulos são produzidos, bem como o tempo de exposição destes no ambiente. O resultado da avaliação da proposta metodológica determinou o diâmetro do trado que fornece a melhor combinação entre tempo e volume de sedimento coletado, além da confirmação da profundidade de maior ocorrência dos grânulos na coluna sedimentar, bem como a constatação de que transectos tornam-se inviáveis para este procedimento. É sugerido, então, o desenvolvimento de estudos futuros a fim de encontrar o melhor desenho amostral, uma vez que não foi eficaz a realização de transectos, para a amostragem de grânulos plásticos em profundidade. De acordo com os resultados das análises, a concentração e composição de HPAs nos grânulos plásticos variaram de forma expressiva entre os pontos amostrais em uma mesma praia, de forma que, para a obtenção da real variabilidade de poluentes em uma praia, são necessárias coletas em diversos pontos amostrais, a fim de evitar uma equivocada extrapolação dos resultados. As análises dos grânulos coletados em diferentes profundidades no sedimento arenoso indicam resultados semelhantes, com uma alta variabilidade na composição e concentração de HPAs. Entre as resinas, houve diferença na concentração de HPAs (polietileno > polipropileno) e no tempo de exposição, com maiores concentrações nos grânulos mais escuros, ou seja, mais tempo expostos no ambiente. A contaminação na área de coleta é oriunda da mistura de compostos provenientes de fontes petrogênicas e pirolíticas e as análises da potencial toxicidade dos HPAs em grânulos, em geral, indicam um risco iminente aos organismos. São necessários, no entanto, estudos complementares também para a investigação da possibilidade de bioacumulação dos poluentes em organismos. / Plastic pellets are easily found in marine environment and due to its characteristics they may concentrate and bring organic pollutants. Santos bay represents a major economic center for the state of São Paulo because of Santos Port and the Cubatão industrial complex in its surroundings. This place was chosen for the development of the study for the great number of pellets found in the sandy surface of its beaches. This study aimed at (1) evaluating a sampling methodology for plastic pellets based on the use of transects perpendicular to the seawater line and made by diggings equally distant from one another (samplings). It also aimed at (2) analyzing the concentration, composition and sources of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) contamination on the pellets sampled on sandy beaches, considering different spatial scales and resin kinds which the plastic pellets were made from as well as their exposure time in the environment. As a result of the evaluation of sampling methodology the sampler diameter was defined which provides the best combination between the time and the volume of sampled sediment. Apart from that the depth of the major occurrence of plastic pellets in the sedimentary column was confirmed and it was established that transects are impracticable for this kind of procedure. The development of future studies in order to figure out the best sample design is suggested once the use of transects was not efficient for plastic pellets sampling in depth. According to analyses results the PAHs concentration and composition on the plastic pellets vary largely among sampling sites on the same beach. In order to obtain real pollutant variability on one beach, samples taken from different sampling sites are necessary to avoid a wrong over sizing of results. The plastic pellets analyses taken from different depths in sandy sediment showed similar results to those from the surface with a high variability in PAH concentration and composition. Among the resins there was a difference on PAH concentration (polyethylene > polypropylene) and exposure time, showing larger concentrations on darker pellets, that is longer exposed in the environment. The contamination in the studied area comes from the mixture of compounds from petrogenic and pyrolitic sources and the PAHs potential toxicity in plastic pellets analyses generally reflect an imminent risk to organisms. Complementary studies are also necessary to investigate the possibility of pollutant bioaccumulation in organisms.

Tesis por compendio / [ES] Los microplásticos (MPs) son partículas de material plástico menores que 5 mm que están siendo identificadas en el agua, tierra y aire. La presencia de estos contaminantes emergentes en el medio ambiente supone una preocupación global actualmente, ya que no se sabe con exactitud su concentración y composición debido a la falta de protocolos de cuantificación e identificación estandarizados en los diferentes medios donde se encuentran. Igualmente, se desconoce el alcance de los efectos negativos que podrían provocar en el medio ambiente. La presente tesis estudia la presencia de microplásticos en diferentes corrientes de agua residual y natural, así como en fangos de depuración generados en las estaciones depuradoras de aguas residuales. El objetivo principal de la tesis consiste en evaluar diferentes protocolos para la extracción de microplásticos contenidos en muestras con diferentes características, así como su cuantificación e identificación. Para ello, se propusieron metodologías para la extracción de microplásticos en matrices con elevada carga orgánica (licor mezcla, fango digerido anaeróbicamente y fango deshidratado) y también en efluentes residuales, así como en aguas naturales tratadas (potables) y sin tratar. Asimismo, se evaluaron los posibles efectos de la presencia de microplásticos en un proceso de depuración mediante un reactor biológico de fangos activos, así como la distribución de estas micropartículas en el fango y en el efluente depurado. Además, se contempló también la posible fragmentación de microplásticos en nanoplásticos (NPs) en un sistema de depuración de aguas residuales y, por lo tanto, también se evaluaron los posibles efectos de los nanoplásticos en la biomasa de los fangos activos. Se observó que cuanto mayor era la concentración de carga orgánica en una muestra más difícil era el proceso tanto de purificación de la muestra como de identificación de microplásticos. Por lo tanto, para las muestras de fango fue necesario aplicar protocolos más complejos de extracción de microplásticos. La peroxidación, demostró ser un tratamiento eficaz de todas las muestras estudiadas, resultando en la reducción de la materia orgánica y en la mejora de la identificación visual. En los ensayos con el reactor biológico se observó una acumulación significativa de microplásticos en el licor mezcla (fango activo) frente al efluente. Esta acumulación de microplásticos en el fango puede suponer la contaminación de los suelos agrícolas cuando estos son aplicados como fertilizantes. Con el objetivo de mitigar la contaminación de suelos agrícolas por microplasticos presentes en fangos, se propuso el uso de la técnica de ultrasonidos para la extracción de estas micropartículas presentes en el licor de mezcla. Mediante esta técnica, cantidades significativas de microplasticos fueron separadas de la matriz orgánica de los fangos, que es la que se aplica al campo. Finalmente, se estudió la presencia de microfibras en aguas naturales y potables mediante a técnica de tinción con Rojo Nilo con el objetivo de investigar la viabilibilidad y limitaciones de este método. Se observó que la emisión de fluorescencia, por parte de microfibras vírgenes y microfibras separadas de estas muestras de agua, puede manifestar diferentes comportamientos de fluorescencia lo cual podría estar relacionado con el grado de degradación de los materiales de las microfibras. / [CA] Els microplàstics (MPs) són partícules de material plàstic menors que 5 mm que estan siguent identificades en l'aigua, terra i aire. Actualment, la presència d'aquests contaminants emergents en el medi ambient suposa una preocupació global, ja que no se sap amb exactitud la seua concentració i composició a causa de la falta de protocols de quantificació i identificació estandarditzats en els diferents medis on es troben. Igualment, es desconeix l'abast dels efectes negatius que podrien provocar en el medi ambient. La present tesi estudia la presència de microplàstics en diferents corrents d'aigua residual i natural, així com en fangs de depuració generats en les estacions depuradores d'aigües residuals. L'objectiu principal de la tesi consisteix a avaluar diferents protocols per a l'extracció de microplàstics continguts en mostres amb diferents característiques, així com la seua quantificació i identificació. Per a això, es van proposar metodologies per a l'extracció de microplàstics en matrius amb elevada càrrega orgànica (licor mescla, fang digerit anaeróbicamente i fang deshidratat) i també en efluents residuals, així com en aigües naturals tractades (potables) i sense tractar. Així mateix, es van avaluar els possibles efectes de la presència de microplàstics en un procés de depuració mitjançant un reactor biològic de fangs actius, així com la distribució d'aquestes micropartícules en el fang i en l'efluent depurat. A més, es va contemplar també la possible fragmentació de microplàstics en nanoplásticos (NPs) en un sistema de depuració d'aigües residuals i, per tant, també es van avaluar els possibles efectes dels nanoplásticos en la biomassa dels fangs actius. Es va observar que com més gran era la concentració de càrrega orgànica en una mostra, més difícil era el procés tant de purificació de la mostra com d'identificació de microplàstics. Per tant, per a les mostres de fang va ser necessari aplicar protocols més complexos d'extracció de microplàstics. La peroxidació, va demostrar ser un tractament eficaç de totes les mostres estudiades, resultant en la reducció de la matèria orgànica i en la millora de la identificació visual. En els assajos amb el reactor biològic es va observar una acumulació significativa de microplàstics en el licor mescla (fang actiu) enfront de l'efluent. Aquesta acumulació de microplàstics en el fang pot suposar la contaminació dels sòls agrícoles quan aquests són aplicats com a fertilitzants. Amb l'objectiu de mitigar la contaminació de sòls agrícoles per microplàstics presents en fangs, es va proposar l'ús de la tècnica d'ultrasons per a l'extracció d'aquestes micropartícules presents en el licor de mescla. Mitjançant aquesta tècnica, quantitats significatives de microplàstics van ser separades de la matriu orgànica dels fangs, que és la que s'aplica al camp. Finalment, es va estudiar la presència de microfibres en aigües naturals i potables mitjançant a tècnica de tinció amb Rojo Nil amb l'objectiu d'investigar la viabilibilitat i limitacions d'aquest mètode. Es va observar que l'emissió de fluorescència, per part de microfibres verges i microfibres separades d'aquestes mostres d'aigua, pot manifestar diferents comportaments de fluorescència la qual cosa podria estar relacionada amb el grau de degradació dels materials de les microfibres. / [EN] Microplastics (MPs) are particles of plastic material smaller than 5 mm that are being identified in water, soil, and air. The presence of these emerging contaminants in the environment is currently a global concern since their concentration and composition are unknown exactly due to the lack of standardized quantification and identification protocols in the different media where they are found. Likewise, the extent of the negative effects that they could cause in the environment is unknown. This thesis studies the presence of microplastics in different streams of wastewater and natural water, as well as in sewage sludge generated in wastewater treatment plants. The main objective of the thesis is to evaluate different protocols for the extraction of microplastics contained in samples with different characteristics, as well as their quantification and identification. For this, methodologies were proposed for the extraction of microplastics in matrices with a high organic load (mixed liquor, anaerobically digested sludge, and dehydrated sludge) and also in wastewater, as well as in treated (potable) and untreated natural waters. Likewise, the possible effects of the presence of microplastics in a depuration process using an activated sludge biological reactor were evaluated and the distribution of these microparticles in the sludge and in the final effluent. In addition, the possible fragmentation of microplastics into nanoplastics (NPs) in a wastewater treatment system was also considered and, therefore, the possible effects of nanoplastics on the biomass of activated sludge were also evaluated. It was observed that the higher the concentration of organic load in a sample, the more difficult the process of both sample purification and microplastic identification. Therefore, for the sludge samples, it was necessary to apply more complex microplastic extraction protocols. Peroxidation proved to be an effective treatment for all the samples studied, resulting in the reduction of organic matter and the improvement of visual identification. In the tests with the biological reactor, a significant accumulation of microplastics was observed in the mixed liquor (activated sludge) compared to the effluent. This accumulation of microplastics in the sludge can lead to the contamination of agricultural soils when they are applied as fertilizers. To mitigate the contamination of agricultural soils by microplastics present in sludge, the use of the ultrasound technique was proposed for the extraction of these microparticles present in the mixed liquor. Through this technique, significant amounts of microplastics were separated from the organic matrix of the sludge, which is what is applied to the field. Finally, the presence of microfibers in natural and drinking water was studied using the Nile Red staining technique to investigate the feasibility and limitations of this method. It was observed that the fluorescence emission by virgin microfibers and microfibers separated from these water samples can show different fluorescence behaviors which could be related to the degree of degradation of the microfiber materials. / Authors thank the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities for the financial support (Reference of the project: RTI2018-096916-B-I00) / Bretas Alvim, C. (2022). Caracterización de microplásticos en aguas naturales y residuales, y su influencia y separación en procesos biológicos de depuración [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/185696 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] Se ha demostrado que los pavimentos permeables conforman una herramienta eficiente para la mejora de la calidad del agua de escorrentía urbana. No obstante, su funcionamiento puede verse afectado negativamente cuando reciben escorrentías con una elevada carga de sedimento en suspensión, llegando a colmatar la estructura. Además, la fuerte correlación que existe entre el comportamiento de sólidos en suspensión y microplásticos, sugiere pensar que los pavimentos permeables pueden representar un gran potencial para evitar que estos contaminantes alcancen el medio ambiente. De este modo, la presente Tesis Doctoral trata de profundizar en el conocimiento del comportamiento hidráulico de los pavimentos permeables, así como en su capacidad para el tratamiento de la escorrentía urbana, poniendo especial énfasis en la gestión de contaminantes emergentes como los microplásticos. La Tesis Doctoral se presenta en formato por compendio de 4 artículos. El Artículo 1 revisa el estado actual de las normas y criterios de diseño de estructuras de pavimento permeable que recogen las principales guías básicas españolas para el diseño de SUDS. Además, discute las principales y más recientes innovaciones llevadas a cabo en España en el ámbito de esta técnica. Por último, se identifican las principales barreras que impiden formalizar la implementación de los pavimentos permeables en las ciudades, y propone una serie de recomendaciones para ser incorporadas a los documentos de referencia para el diseño de estas estructuras. Con el objetivo de contribuir a resolver las limitaciones identificadas en el capítulo anterior, el Artículo 2 examina el comportamiento hidrológico y ambiental de un pavimento permeable de asfalto poroso, sometido a colmatación prolongada en el tiempo, empleando sedimentos reales de diferentes características físicas y ambientales. Finalmente, se estudia la movilización (distribución y destino) de los sedimentos empleados en la investigación, en función de los procesos de filtración, retención y producción de escorrentía superficial. Los SUDS se confirman como herramientas eficaces en la gestión de contaminantes presentes en las escorrentías urbanas. El reciente descubrimiento de la fuerte correlación entre uno de los contaminantes que más eficientemente retienen (sólidos en suspensión), y los microplásticos, plantea la cuestión sobre cómo responderán ante la presencia de este contaminante emergente. El Artículo 3, muestra una exhaustiva revisión y recopilación del potencial de las diferentes tipologías de SUDS para la gestión de microplásticos presentes en la escorrentía urbana. Además, analiza la capacidad de retención de microplásticos de las técnicas estudiadas, así como la distribución de partículas en su estructura. Por último, se identifican posibilidades de mejora en su diseño. A pesar de que todavía falta mucho por investigar en este campo, cada vez son más los trabajos que estudian los SUDS como herramienta de control de microplásticos. Humedales artificiales, estanques, o elementos de biorretención y filtración, son las tipologías de más analizadas hasta el momento, siendo muy escasos los estudios que se han centrado de los pavimentos permeables. Con el objetivo de ampliar y contribuir al conocimiento respecto de esta técnica, el Artículo 4 examina de manera experimental el comportamiento de varias estructuras piloto de pavimento permeable para el control de microplásticos. Además, determina la capacidad de retención de microplásticos, a nivel global y capa por capa, estudiando la influencia de varios factores como el modo de entrada de agua y de microplásticos en el pavimento permeable, el tipo de superficie permeable empleada, el número de capas de geotextil dispuestas, y la incorporación de material adsorbente en la estructura. / [CA] Ha quedat demostrat que els paviments permeables són una eina eficient per a millorar la qualitat de l'aigua de l'escorrentia urbana. No obstant això, el seu funcionament pot veure's afectat negativament quan reben escorrenties amb una elevada càrrega de sediments en suspensió, arribant a colmatar l'estructura. A més, la forta correlació que existeix entre el comportament dels sòlids en suspensió i els microplàstics suggereix que els paviments permeables poden representar un gran potencial per a evitar que aquests contaminants arriben al medi ambient. D'aquesta manera, aquesta Tesi Doctoral tracta d'aprofundir en el coneixement del comportament hidràulic dels paviments permeables, així com en la seua capacitat per al tractament de l'escorrentia urbana, posant especial èmfasi en la gestió de contaminants emergents com els microplàstics. La Tesi Doctoral es presenta en format de compendi de 4 articles. L'Article 1 revisa l'estat actual de les normes i criteris de disseny d'estructures de paviment permeable que recullen les principals guies bàsiques espanyoles per al disseny de SUDS. A més, discuteix les principals i més recents innovacions realitzades a Espanya en l'àmbit d'aquesta tècnica. Finalment, s'identifiquen les principals barreres que impedeixen formalitzar la implementació dels paviments permeables a les ciutats i es proposen una sèrie de recomanacions per a ser incorporades als documents de referència per al disseny d'aquestes estructures. Amb l'objectiu de contribuir a resoldre les limitacions identificades en el capítol anterior, l'Article 2 examina el comportament hidrològic i ambiental d'un paviment permeable d'asfalt porós, sotmès a colmatació prolongada en el temps, emprant sediments reals de diferents característiques físiques i ambientals. Finalment, s'estudia la mobilització (distribució i destí) dels sediments emprats en la investigació, en funció dels processos de filtració, retenció i producció d'escorrentia superficial. Els SUDS es confirmen com a eines eficaces en la gestió de contaminants presents en les escorrenties urbanes. El recent descobriment de la forta correlació entre un dels contaminants que més eficientment reté (sòlids en suspensió) i els microplàstics planteja la qüestió de com respondran davant la presència d'aquest contaminant emergent. L'Article 3 mostra una exhaustiva revisió i recopilació del potencial de les diferents tipologies de SUDS per a la gestió de microplàstics presents en l'escorrentia urbana. A més, analitza la capacitat de retenció de microplàstics de les tècniques estudiades, així com la distribució de partícules en la seua estructura. Finalment, s'identifiquen possibilitats de millora en el seu disseny. Malgrat que encara falta molt per investigar en aquest camp, cada vegada hi ha més treballs que estudien els SUDS com a eina de control de microplàstics. Aiguamolls artificials, estanys o elements de biorretenció i filtració són les tipologies més analitzades fins al moment, sent molt escassos els estudis que s'han centrat en els paviments permeables. Amb l'objectiu d'ampliar i contribuir al coneixement respecte d'aquesta tècnica, l'Article 4 examina de manera experimental el comportament de diverses estructures pilot de paviment permeable per al control de microplàstics. A més, determina la capacitat de retenció de microplàstics, a nivell global i capa per capa, estudiant la influència de diversos factors com el mode d'entrada d'aigua i de microplàstics en el paviment permeable, el tipus de superfície permeable emprada, el nombre de capes de geotèxtil disposades i la incorporació de material adsorbent en l'estructura. / [EN] Permeable pavements have been demonstrated as an efficient tool for improving the quality of urban runoff water. However, their performance can be negatively affected when they receive runoff with a high suspended sediment load, leading to clogging of the structure. Additionally, the strong correlation between the behavior of suspended solids and microplastics suggests that permeable pavements may hold significant potential in preventing these contaminants from reaching the environment. Thus, this doctoral thesis aims to deepen our understanding of the hydraulic behavior of permeable pavements, as well as their capacity for treating urban runoff, with a special focus on managing emerging contaminants such as microplastics. The thesis is presented in the form of a compendium of four articles. Article 1 reviews the current state of norms and design criteria for permeable pavement structures, based on the main Spanish guidelines for Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS) design. It also discusses recent innovations in Spain related to this technique. Finally, it identifies key barriers hindering the implementation of permeable pavements in cities and proposes recommendations to be incorporated into reference documents for their design. To address the limitations identified in the previous chapter, Article 2 examines the hydrological and environmental behavior of porous asphalt permeable pavement subjected to prolonged clogging over time. Real sediments with different physical and environmental characteristics are used in the investigation. The study also analyzes the mobilization (distribution and fate) of sediments based on filtration, retention, and surface runoff production processes. SUDS are confirmed as effective tools for managing contaminants in urban runoff. The recent discovery of a strong correlation between one of the most efficient contaminants retained (suspended solids) and microplastics raises questions about how permeable pavements will respond to the presence of this emerging pollutant. Article 3 provides a comprehensive review and compilation of the potential of different SUDS typologies for managing microplastics in urban runoff. It also examines the microplastic retention capacity of the studied techniques and the distribution of particles within their structure. Finally, possibilities for improvement in their design are identified. Although much research remains to be done in this field, there is a growing body of work studying SUDS as a tool for microplastic control. With the aim of expanding knowledge in this area, Article 4 experimentally examines the behavior of several pilot permeable pavement structures for microplastic control. It determines the global and layer-by-layer microplastic retention capacity, studying the influence of factors such as water and microplastic entry mode, type of permeable surface used, number of geotextile layers, and the incorporation of adsorbent material into the structure. / García Haba, E. (2024). Análisis del comportamiento hidráulico y ambiental a largo plazo de pavimentos permeables y de su potencial para el control de microplásticos en la gestión avanzada de escorrentías urbanas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207352 / Compendio