Microplastics in a Portuguese coastal area: distribution patterns on surface waters and sediments, ingestion by wild marine fish, and relative contribution as a contamination pathway

Abstract

Five decades have passed since the first detection of microplastics (MPs) in the marine environment. However, research on this “invisible” pollution was only triggered in the beginning of the XXI century. Despite the remarkable progress, there are still questions remaining and, most important, preventive measures to be taken. Regarding the evaluation of MPs pollution in the Portuguese coast, the assessment of temporal changes (supported by regular sampling) has rarely been performed and subtidal data scarcely collected. In order to address the lacking data and to better understand the consequences of the anthropogenic pressures resulting from this coastal nation, this thesis primary tasks consisted of collecting and analyzing baseline data from the nearshore subtidal at a segment of the Portuguese west coast, both from water surface and sediments. Findings obtained from the study area, which comprises the Sado river estuary and Arrábida marine Park (where multiple socioeconomic activities take place), intend to trigger and support the improvement of waste management in the region. Moreover, owing to the fish samples (Boops boops (Linnaeus, 1758)) collected concurrently with the previous tasks, an evaluation of this species potential to be used as an indicator of MPs pollution in this coastal area, was conducted, consisting of this thesis third objective. Subsequently, with the purpose of understanding the effects occurring in the wild, due to MPs ingestion, a short-term experimental assay was conducted with larvae of Sparus aurata L., 1758 exposed to environmentally realistic conditions: besides being fed with MPs, they were reared in artificial seawater contaminated with nonylphenol (an endocrine disrupting compound). Additional aims, accomplished throughout the thesis, were to raise awareness about plastic pollution and to disseminate main findings with society. Most initiatives were conducted with local citizens and stakeholders from the municipalities located near the study area: Setúbal and Sesimbra.

Passaram cinco décadas desde a primeira deteção de microplásticos (MPs) no ambiente marinho. No entanto, a investigação sobre esta poluição “invisível” só se desencadeou no início do século XXI. Apesar do progresso notável, ainda existem muitas incertezas e, mais importante, medidas preventivas por tomar. Quanto à avaliação da poluição por MPs na costa portuguesa, a investigação de variações temporais (suportada por amostragens regulares) foi raramente efetuada, assim como amostragens no subtidal. De forma a responder às lacunas identificadas e para melhor compreender as consequências das pressões antropogénicas resultantes desta nação costeira, definiram-se como tarefas prioritárias desta tese a recolha e análise de dados do subtidal de um segmento da costa oeste portuguesa, tanto da superfície da água como dos sedimentos. Pretende-se que os resultados obtidos sobre a área de estudo, que compreende o estuário do rio Sado e o parque marinho da Arrábida (onde decorrem múltiplas atividades socioeconómicas), possam desencadear e fundamentar o melhoramento da gestão de resíduos da região. Adicionalmente, devido à recolha de amostras de peixes (Boops boops (Linnaeus, 1758)) efetuada em simultâneo com as amostragens anteriores, foi possível avaliar o potencial desta espécie como indicador de poluição por MPs nesta área costeira, consistindo no terceiro objetivo desta tese. Posteriormente, com o objetivo de compreender os efeitos que ocorrem na natureza devido à ingestão de MPs, foi realizado um ensaio experimental de curta duração com larvas de Sparus aurata L., 1758 expostas a condições ambientalmente realistas: além dos MPs incluídos nas dietas, foram mantidas em água do mar artificial contaminada com nonilfenol (um composto disruptor endócrino). Ao longo do desenvolvimento da tese procurou-se contribuir para a sensibilização da sociedade sobre esta problemática e divulgar as principais conclusões. A maioria das iniciativas foi direcionada aos cidadãos e stakeholders locais, dos municípios próximos à área de estudo: Setúbal e Sesimbra.