As plastic pollution increases, top marine predators such as marine mammals are becoming increasingly susceptible to plastic particles and their additives. Plastic particles have been found in gastrointestinal tracts and scat of many marine mammals, and quantifying plastic pollution in those that are pelagic can provide insight into plastic pollution in mesopelagic ecosystems that are just beginning to be analyzed. Adapting well-developed laboratory techniques for microplastic (MP) isolation (i.e. density separation and chemical digestion), I isolated MPs from the scat of the deepest diving pinniped, the northern elephant seal (NES), and found that100% of scat samples (n=11) contained high counts of MPs compared to other pinnipeds. Further, as plastic particles move through the digestive tract and potentially translocate into the circulation, body cells may be exposed to these plastic particles. Nanoplastics (NPs;<1μm) have been shown to affect cell viability and redox homeostasis in fish and human cells, while the lipophilic additives bisphenol-a (BPA) and bisphenol-s (BPS) used in plastics production are known endocrine disruptors. However, the effects of plastics (NPs) and plastics additives (BPA and BPS) have not been well-studied in marine mammals. To assess the direct impacts of NPs on marine mammal cells, I exposed fibroblasts isolated from NES skin (n=6 experiments) to polystyrene NPs of two different sizes (0.05μm and 0.5μm) and concentrations (3.64x109 and 3.64x1010 particles/mL) and did not find consistent effects on morphology and viability. Cell viability, which was quantified by an MTT assay, decreased as a result of NP exposure in two experimental replicates, but these results were not reproducible. I found that NPs did not have consistent effects on the morphology or viability of NES fibroblasts, regardless of their size or concentration. Lastly, I examined the effects of plastic additives on the physiology of marine mammal blubber tissue, the primary energy depot and reservoir of lipophilic pollutants. Precision-cut NES blubber slices were exposed to BPA and BPS, alone and in combination with the lipolytic hormone epinephrine, and I assessed their effects on the blubber transcriptome. I found that while BPA and BPS treatments alone did not have a pronounced effect on gene expression, they altered the expression of several genes associated with lipid homeostasis and adipogenesis. These data suggest that NES likely ingest MPs and maybe physiologically affected by exposure to plastic particles and their associated contaminants.

[ES] La alta escasez de agua y el constante incremento en la industrialización ha propiciado el deterioro de las reservas de agua como consecuencia de la excesiva generación y liberación de desechos contaminantes. Actualmente, se han reportado una gran variedad de contaminantes de diferente naturaleza, entre ellos se pueden mencionar los microplásticos (MPs) que han sido detectados en agua potable e incluso en animales para la ingesta humana lo cual puede acarrear graves problemas de salud. Cabe mencionar que uno de los mayores problemas a nivel medioambiental de los MPs radica en su alta estabilidad, ya que los métodos habituales utilizados para la eliminación de contaminantes no ejercen efecto. En este sentido, los Procesos de Oxidación Avanzada (POAs) han surgido como una alternativa a la eliminación de contaminantes de difícil degradación, debido a la generación principalmente de radicales hidroxilo que tienen un elevado potencial de oxidación y son muy poco selectivos. En este trabajo nos hemos centrado en el uso del proceso foto-Fenton, con sales de hierro y peróxido de hidrógeno e utilizando la luz solar como fuente de radiación, para llevar a cabo la degradación de MPs, específicamente la poliamida 6,6 (PA66), a pesar de que este polímero no es propiamente un plástico, la literatura lo considera dentro de ellos debido a su importancia como contaminante. A partir de PA66 obtenida de la industria textil, se evaluó el proceso de degradación con distintas técnicas y métodos analíticos destacando entre ellos la microscopía FESEM y la espectroscopía TF-IR. Se realizaron estudios en simulador solar en condiciones habituales de trabajo de procesos foto-Fenton (5 mg/L de Fe, 10 mg/L de H2O2 y pH = 2.8) y qué efectos podían producir tanto el tiempo de radiación como la presencia de una matriz natural como la salinidad en las aguas de tratamiento. Además, se realizaron estudios para confirmar que el proceso de degradación de la PA66 observado (numerosas imperfecciones aparecieron en la superficie del microplástico) era debido a la acción tanto del radical hidroxilo como del radical superóxido utilizando secuestrantes de ambos y comparando los procesos. Posteriormente se evaluó la degradación de la PA66 a nivel planta piloto utilizando dos diferentes fuentes de irradiación: LED vis y LED vis + solar realizando para ello, un estudio previo de diseño de experimentos tipo Doehlert para minimizar recursos y residuos y obtener las óptimas condiciones de tratamiento de la PA66 y, con base a estas condiciones se comparó la degradación de 4 diferentes MPs: PA66, poliamida 6 (PA6), aramida y poliéster (PES). Por último, se estudió la degradación de la PA66 bajo estas mismas condiciones en un periodo de 100 h. Los estudios de estabilidad mostraron que la PA66 no presenta fotólisis ni hidrólisis y los ensayos de degradación mediante el proceso foto-Fenton en un periodo de 7 h mostraron la formación de defectos sobre la superficie de la PA66 y disminución de grupos funcionales de acuerdo microscopia FESEM y FTIR, asimismo, el MP mostró cambios en su punto de fusión a diferentes tiempos de tratamiento como consecuencia de la rotura de las cadenas del polímero. Este mismo efecto se observó en un tiempo de degradación de 100 h de la PA66 con un aumento en el número y diámetro de defectos formados. La adición de NaCl a 30 g/L (alta salinidad) provocó una disminución en el daño generado debido a la reacción de los radicales hidroxilo y formación de especies reactivas con menor potencial de oxidación. La adición de 2-propanol y p-benzoquinona como atrapadores del radical hidroxilo y anión superóxido corroboraron esta suposición. La PA66 tratada en planta piloto mediante el uso de radiación LED vis + solar presentó un mayor grado de degradación en comparación con la tratada únicamente con radiación LED vis (incremento de 90 veces más el área superficial especifica de la PA66 tratada con respecto a la PA66 sin tratamiento). / [CA] L'alta escassetat d'aigua i el constant increment en la industrialització ha propiciat la deterioració dels cossos d'aigua a conseqüència de l'excessiva generació i alliberament de deixalles contaminants. Actualment, s'han reportat una gran varietat de contaminants de diferent naturalesa, entre ells es poden esmentar els microplàstics (MPs) que han sigut detectats en aigua potable i fins i tot en animals per a la ingesta humana la qual cosa pot implicar greus problemes de salut. Cal esmentar que un dels majors problemes a nivell mediambiental dels MPs radica en la seua alta estabilitat, ja que els mètodes habituals utilitzats per a l'eliminació de contaminants no exerceixen cap efecte. En aquest sentit, els Processos d'Oxidació Avançada (POAs) han sorgit com una alternativa a l'eliminació de contaminants de difícil degradació, a causa de la generació principalment de radicals hidroxil que tenen un elevat potencial d'oxidació i són molt poc selectius. En aquest treball ens hem centrat en l'ús del procés foto-Fenton, amb sals de ferro i peròxid d'hidrogen e utilitzant la llum solar com a font de radiació, per a dur a terme la degradació de MPs, específicament la poliamida 6,6 (PA66). A partir de PA66 obtinguda de la indústria tèxtil, es va avaluar el procés de degradació amb diferents tècniques i mètodes analítics destacant entre ells la microscòpia FESEM i la espectroscopía FT-IR. Es van realitzar estudis en simulador solar en condicions habituals de treball de processos foto-Fenton (5 mg/L de Fe, 10 mg/L de H2O2 i pH = 2.8) i quins efectes podien produir tant el temps de radiació com la presència d'una matriu natural com la salinitat en les aigües de tractament. A més, es van realitzar estudis per a confirmar que el procés de degradació de la PA66 observat (nombroses imperfeccions van aparèixer en la superfície del microplàstic) era degut a l'acció tant del radical hidroxil com del radical superòxid utilitzant segrestants de tots dos i comparant els processos. Posteriorment es va avaluar la degradació de la PA66 a nivell planta pilot utilitzant dues diferents fonts d'irradiació: LED vis i LED-vis + solar realitzant per a això, un estudi previ de disseny d'experiments tipus Doehlert per a minimitzar recursos i residus i obtindre les òptimes condicions de tractament de la PA66 i, amb base a aquestes condicions es va comparar la degradació de 4 diferents MPs (PA66, PA6, Aramida i PES). Finalment, es va estudiar la degradació de la PA66 sota aquestes mateixes condicions en un període de 100 h. Els estudis d'estabilitat van mostrar que la PA66 no presenta fotòlisis ni hidròlisi i els assajos de degradació mitjançant el procés foto-Fenton en un període de 7 h van mostrar la formació de defectes sobre la superfície de la PA66 i disminució de grups funcionals d'acord microscòpia FESEM i FT-IR, així mateix, el MP va mostrar canvis al punt de fusió a diferents temps de tractament a conseqüència del trencament de les cadenes del polímer. Aquest mateix efecte es va observar en un temps de degradació de 100 h de la PA66 amb un augment en el nombre de defectes formats i diàmetre dels defectes. L'addició de NaCl a 30 g/L (alta salinitat) va provocar una disminució en el mal generat a causa del secuestrament dels radicals hidroxil i formació d'espècies reactives amb menor potencial d'oxidació. L'addició de 2-propanol i p-benzoquinona com atrapadores del radical hidroxil i anió superòxid van corroborar aquesta suposició. La PA66 tractada en planta pilot mitjançant l'ús de radiació LED-vis + solar va presentar un major grau de degradació en comparació amb la tractada únicament amb radiació LED-vis (increment de 90 vegades més l'àrea superficial especifica de la PA66 tractada respecte a la PA66 sense tractament). L'avaluació de la degradació dels 4 MPs va mostrar que el PES i la aramida no són degradables en aquestes condicions i la PA6 va presentar una menor degradació que la PA66. / [EN] The high scarcity of water and the constant increase in industrialization has led to the deterioration of water bodies as a consequence of the excessive generation and release of pollutant wastes. Currently, a great variety of pollutants of different nature have been reported, among them we can mention microplastics (MPs) that have been detected in drinking water and even in animals for human consumption, which can cause serious health problems. It is worth mentioning that one of the biggest environmental problems of MPs lies in their high stability, since the usual methods used for the elimination of contaminants have no effect. In this sense, Advanced Oxidation Processes (AOPs) have emerged as an alternative for the removal of pollutants that are difficult to degrade, mainly due to the generation of hydroxyl radicals that have a high oxidation potential and are not very selective. In this work we have focused on the use of the photo-Fenton process, with iron salts and hydrogen peroxide and using sunlight as a source of radiation, to carry out the degradation of PMs, specifically polyamide 6,6 (PA66), despite that this polymer is not a plastic, literature considers it among them due to its importance as a pollutant. Using PA66 obtained from the textile industry, the degradation process was evaluated with different techniques and analytical methods, among them FESEM microscopy and TF-IR spectroscopy. Studies were carried out in a solar simulator under usual working conditions of photo-Fenton processes (5 mg/L Fe, 10 mg/L H2O2 and pH = 2.8) and it was studied the effect by the radiation time and the presence of a natural matrix such as salinity in the treatment water. In addition, studies were conducted to confirm that the PA66 degradation process observed (numerous imperfections appeared on the surface of the microplastic) was due to the action of both oxygen species (hydroxyl radical and the superoxide radical) by using scavengers of both and comparing the processes. Subsequently, PA66 degradation was evaluated at pilot plant level using two different irradiation sources: LED vis and LED vis + solar, a previous study of Doehlert type design of experiments to minimize resources and waste and obtain the optimal conditions for PA66 treatment and, based on these conditions the degradation of 4 different MPs: PA66, polyamide 6 (PA6), aramid and polyethylene (PES) was compared. Finally, the degradation of PA66 under these same conditions was studied over a period of 100 h. The stability studies showed that PA66 does not present photolysis or hydrolysis and the degradation tests by the photo-Fenton process in a period of 7 h showed the formation of defects on the surface of PA66 and decrease of functional groups according to FESEM and FTIR microscopy, also, the MP showed changes in its melting point at different treatment time as a result of the breaking of the polymer chains. This same effect was observed at a degradation time of 100 h of PA66 with an increase in the number of defects formed and in their diameters. The addition of NaCl at 30 g/L (high salinity) caused a decrease in the damage generated due to the reaction of hydroxyl radicals and formation of reactive species with lower oxidation potential. The addition of 2-propanol and p-benzoquinone as hydroxyl radical and superoxide anion scavengers corroborated this assumption. PA66 treated in pilot plant using LED vis + solar irradiation showed a higher degree of degradation compared to PA66 treated only with LED vis irradiation (90-fold increase in the specific surface area of treated PA66 with respect to untreated PA66). The evaluation of the degradation of the 4 MPs showed that PES and aramid are not degradable under these conditions and PA6 presented a lower degradation than PA66. / Marcelino Pérez, E. (2022). Proceso foto-Fenton como una alternativa en la degradación de microplásticos de poliamida presentes en aguas residuales textiles [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191335

Since the middle of the 20th century, scientists have observed that marine organisms ingest plastics in various shapes, directly or through food. Plastics smaller than 5 millimetres, called microplastics, have in recent years gained more attention and been found to accumulate environmental toxins. A family of organisms which have been found to ingest microplastics is Gammaridae, which are important as food sources and detritivores in many ecosystems. In this study, the occurrence of microplastics in marine gammarids was investigated in three rural and three urban areas, along the coast of Halland and northern Skåne. The aim was to find out if these organisms contain microplastics and to compare the occurrence in rural versus urban areas. Microplastics were found in 33 (approx. 14.9 %) of 221 samples, ranging from 0 to 3 microplastics per individual. A significant difference in the average amount of microplastics per individual was found between the rural and urban areas; the urban areas had a higher average, with one exception. In other studies, urban areas have been found to often contain more microplastics than rural areas, increasing the possibility that organisms in these areas ingest plastics. With more boat traffic and inhabitants in general, along with streams transferring plastics from inland areas, the amount of emissions in urban areas can be greater than in rural parts. The result shows that microplastics occur in marine gammarids in the 3 examined areas and that these organisms therefore may have an important part in the transfer of microplastics between trophic levels. / Sedan mitten av 1900-talet har forskare observerat att marina organismer tar in plaster i olika former, direkt eller via föda. Plastpartiklar mindre än 5 millimeter, så kallade mikroplaster, har på senare år fått större uppmärksamhet och har också visat sig kunna ackumulera miljögifter. En familj av organismer som man funnit mikroplaster i är tångmärlor (Gammaridae), vilka i många ekosystem är viktiga som födokällor och nedbrytare. I denna studie undersöktes förekomsten av mikroplaster i marina tångmärlor på tre lokaler i stadsområden respektive landsbygdsområden, längs Hallandskusten och Skånes norra kust. Syftet var att se ifall dessa organismer innehåller mikroplaster samt jämföra förekomsten i landsbygdsområden kontra stadsområden. Av 221 analyserade prov förekom mikroplaster i 33 (ca 14,9 %) och förekomsten per individ varierade från 0 till 3 mikroplaster. En signifikant skillnad i medelvärde av mikroplaster per individ fanns mellan landsbygdsområden och urbana områden; urbana områden innehöll i genomsnitt mer men med ett undantag. I andra studier har man funnit belägg för att stadsområden ofta innehåller mer mikroplaster än landsbygdsområden, något som ökar risken för att organismer i dessa områden tar in plaster. Med mer båttrafik och antal invånare överlag, tillsammans med vattendrag som för med sig plast från inlandet, kan det i dessa områden ge en större utsläppsmängd i jämförelse med i landsbygdsområden. Resultatet visar på att mikroplaster förekommer i marina tångmärlor i de undersökta områdena och att dessa organismer därmed kan vara en viktig del i överföringen av mikroplaster mellan trofiska nivåer.

Den här studien är under projektet MinShed som drivs av RISE. MinShed är ett 3årigt projekt som undersöker mikroplastemission från syntetiska textilier vid tvätt. Den här studien har som syfte att genomföra en Critical Review på tidigare studier inom ämnet: Olika syntetiska material som släpper mikroplaster via hushållstvätt. Samtliga studier har sammanfattats i en framtagen matris där information om studiernas materialdata presenteras. Den främsta anledningen till varför en sådan matris ska presenteras är för att finna textilteknologiska gap som existerar i nuvarande forskning. Vad som omfattar textilteknologi kommer förklaringar ges mer ingående under litteraturgenomgången. I dagsläget finns det inte tillräckligt spårbara material för existerande forskning, därav är det svårt att avgöra exakt vilka textilparametrar som orsakar mer eller mindre emission vid tvätt. Därför kan företag heller inte prioritera smartare designval för att reducera mikroplastemission. Av de18 undersökta studierna var det enbart 2 av dessa som hade full kontroll överprovmaterialet. Detta betyder att ytterligare forskning inom området är aktuellt. Vad som kan hindra forskningen att utvecklas är förnärvarande textilbranschen. Det finns ingen trovärdig uppsikt över textilmaterial och dess processer, vilket försvårarutförandet att spåra de textilparametrar som orsakar emission vid tvätt. För att dra slutsatser mellan emission och konstruktionsparametrar för textil så bör man i framtiden tänka på att enbart testa en parameter åt gången. Utifrån resultatet från denna studie rekommenderas en egen tillverkning av materialet för att få en spårbartextilproduktion, då det ger ett mer trovärdigt resultat på grund av mer kontroll över processerna som textiler genomgår. / This study is performed under the project MinShed run by RISE. MinShed is a 3-year project that investigates in Microplastics emissions from synthetic textiles during domestic washing. The aim of the study is to do a Critical Review on previous research in the subject: Various synthetic materials that release microplastics during domestic laundry. The previous research is presented in a matrix, where information about the presented by the investigated laundry parameters, as well as the textile parameters. The main reason why such matrix is needed is to find the gap that contains the textile parameters for the various researches. Some of the most important textile parameters will be described during the literature review. At present, there is not enough traceable material for existing research, hence it is difficult to determine exactly which textile parameters which cause during washing. Therefore, companies cannot prioritize smarter design choices in order to reduce microplastics emissions from the materials. Of the 18research studies which were analyzed, only 2 of them had full control over their sample material. This means that further research in this area is needed. What can prevent future research is currently the textile industry. There is no reliable oversight of textile materials and their processes, which makes it difficult to track textile parameters that cause emission when washing. In order to be able to draw conclusions between emission and textile design parameters, researchers should remember to test only one parameter at a time and have an inhouse or own production of the specimens, this will give a better control of the results.

Microplastics take hundreds to thousands of years to degrade in nature, and pose a threat to the environment. A photocatalytical degradation method have been developed to take advantage of solar light to degrade microplastics, however it takes several months to degrade microplastics with the process. The purpose of this study is to enhance the degradation rate of microplastics by synthesizing a material where photocatalysis is combined with Fenton reaction. A material with zinc oxide nanorods coated with tin oxide and decorated with iron particles (𝑍𝑛𝑂/𝑆𝑛𝑂2/𝐹𝑒0) was synthesized and used to degrade methylene blue, polystyrene and polypropylene. The result show that the degradation rate with a 𝑍𝑛𝑂/𝑆𝑛𝑂2/𝐹𝑒0 – sample is faster than with a 𝑍𝑛𝑂 – sample, and that it can be used to degrade polystyrene and polypropylene.Students’ view on researchers can affect the development of their interest and attitude towards science. Study visits to laboratories have been used to increase students’ interest and give them new experiences. The purpose of this study is to investigate what and how high school students learn during a study visit to a nanotechnology laboratory, and how the study visit affects high school students’ interest and motivation for research and learning. A study visit with 5 stations was organized, and students were given a questionnaire about what they learned during the study visit. Thematic analysis was used to analyze the students’ answers. The result shows that the study visit increased students’ interest in research, and the importance of designing stations so that they are connected to students’ previous knowledge and are within their proximal development zone. / Mikroplaster tar hundratals till tusentals år att bryta ner i naturen och utgör ett hot mot miljön. En fotokatalytisk nedbrytningsprocess har utvecklats där solljus utnyttjas för att bryta ner mikroplaster, dock tar det flera månader att bryta ner mikroplaster med den processen. Syftet med denna studie är att förbättra nedbrytningshastigheten av mikroplaster genom att syntetisera ett material där fotokatalys kombineras med Fenton-reaktion. Ett material med zinkoxid nanorör belagda med tennoxid och dekorerade med järnpartiklar (𝑍𝑛𝑂/𝑆𝑛𝑂2/𝐹𝑒0) syntetiserades och användes för att bryta ner metylenblått, polystyren och polypropen. Resultatet visar att nedbrytningshastigheten med 𝑍𝑛𝑂/𝑆𝑛𝑂2/𝐹𝑒0 – materialet är snabbare än med ett 𝑍𝑛𝑂 – material, och att 𝑍𝑛𝑂/𝑆𝑛𝑂2/𝐹𝑒0 – materialet kan användas för att bryta ned polystyren och polypropen.Elevers syn på forskning och forskare kan påverka utvecklingen av deras intresse och inställning till vetenskap. Studiebesök på laboratorier har använts för att öka elevernas intresse och ge dem nya erfarenheter. Syftet med denna studie är att undersöka vad och hur gymnasieelever lär sig under ett studiebesök i ett nanotekniklaboratorium och hur studiebesöket påverkar gymnasieelevernas intresse och motivation för forskning och lärande. Ett studiebesök med 5 stationer organiserades och eleverna fick ett frågeformulär om vad de lärde sig under studiebesöket. Tematisk analys användes för att analysera elevernas svar. Resultatet visar att studiebesöket ökade elevernas intresse för forskning och vikten av att utforma stationer så att de är kopplade till elevernas tidigare kunskaper och ligger inom deras proximala utvecklingszon.