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Publicação
Multi-scale approach for identifying plastics in environmental compartments and understanding transport and distribution
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 4.77 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
The vast majority of the plastic produced in the last century is accumulated in the environment,
leading to an exacerbated contamination of marine environments due to transport from land to the
ocean. Once in the ocean, and through mechanical abrasion, oxidation, and photodegradation, large
plastics degrade into microplastics (MPs) - 0.1 μm to 5 mm (European Food Safety Authority, 2016).
MPs are widely transported through water currents throughout the marine environment reaching the
water surface, water column, and sediments. Hence, they have become widespread contaminants of
emerging concern in the marine environment since they can be accumulated by aquatic species, entering
the trophic chain and becoming a potential threat to humans. Therefore, in the present research, we
aimed to decipher the transport and distribution time-courses between different organs of sentinel
aquatic organisms. For this purpose, two marine organisms placed in a microcosm: the mussel Mytilus
galloprovincialis and the polychaete Hediste diversicolor were exposed to fluorescent polystyrene
microplastics of 1 μm. MPs were spiked into the overlying seawater for the exposure, creating three
experimental groups: control, low dose (103 particles/mL), and high dose (105 particles/mL). Exposures
were performed over short- and long- exposure times (1 hour, 4 hours, 24 hours, and 72 hours).
Organisms were collected, dissected out, frozen in liquid nitrogen, and stored at - 40ºC for further
histology and fluorescent microscopy analyses (EX: 482/35 nm; DM: 506 nm; EM: 536/40 nm).
Different anatomical parts of the body were selected and processed for the polychaetes: hindgut, midgut,
and foregut. In mussels, cross-sections of the whole animal and also individualized digestive glands
and gills were obtained. As expected, no fluorescent MPs were detected in ragworms tissues.
Nevertheless, in mussels particles were found in distinct parts of the digestive tract (stomach, digestive
diverticula, gastrointestinal segments) and gills. Even if the majority of the MPs were localized in the
lumen of the digestive tract, in some cases, they were detected inside the digestive epithelium (i.e.
digestive cells). The identification of MPs and their internalization in the digestive system was
confirmed using Raman spectroscopy. The obtained data reveal a trend of decrease in MPs number in
the digestive tract (mainly in the stomach) of mussels with time, being more noticeable when comparing
mussels exposed to MPs for short times (1h, 4 h) with longer times (24 h, 72 h). Thus, the histology
with frozen sections, together with Raman microscopy, appeared to be an accurate methodology for
detecting MPs in tissues and revealing their presence in different structures of the digestive tract of
mussels. This work contributes to understanding the distribution, fate, and impact of MPs in the food
chain in the real environment.
A grande maioria do plástico produzido no último século tem sido acumulado, conduzindo a uma contaminação exacerbada de ambientes marinhos devido ao seu transporte da terra para o oceano. Uma vez no oceano, e devido a processos como: abrasão mecânica, oxidação e fotodegradação, estes, têm tendência a degradar-se gerando plásticos de dimensão mais reduzida, os microplásticos (MPs) - 0,1 μm a 5mm (Autoridade Europeia de Segurança Alimentar, 2016). Os MPs por sua vez, são facilmente transportados através de correntes de água atingindo diferentes compartimentos ( superfície da água, a coluna de água e os sedimentos) tornando-se assim contaminantes de preocupação emergente, uma vez que podem ser ingeridos e acumulados por espécies aquáticas, entrar na cadeia trófica e, consequentemente afetar os seres humanos. O presente estudo focou-se assim em decifrar o tempo de transporte e distribuição entre diferentes órgãos de organismos aquáticos sentinela. Para o efeito, dois organismos marinhos dispostos num microcosmo: Mytilus galloprovincialis e a Hediste diversicolor foram expostos a microplásticos fluorescentes de poliestireno de 1 μm. Diferentes concentrações de MPs foram adicionados à coluna de àgua, criando três grupos experimentais distintos: controlo, dose baixa (103 partículas/mL), e dose alta (105 partículas/mL). Os ensaios de exposição foram, por sua vez, realizados em tempos de exposição curtos e longos (1 hora, 4 horas, 24 horas, e 72 horas). Posteriormente, os organismos foram recolhidos, dissecados, congelados em azoto líquido e armazenados a -40ºC para análises histológicas e microscopia fluorescente (EX: 482/35 nm; DM: 506 nm; EM: 536/40 nm ). Para as análises histológicas foram selecionas e processadas diferentes partes anatómicas do corpo das poliquetas: hindgut, midgut, e foregut. Já no caso dos mexilhões, foram obtidas secções transversais e também a glândula digestiva e brânquias individualizadas. Como esperado, não foi possivel detetar a presença de MPs fluorescentes nas poliquetas, no entanto, nos mexilhões o mesmo não foi verificado tendo sido visualizados MPs em diferentes partes do tracto digestivo (estômago, diverticula digestiva, segmentos gastrointestinais) e brânquias. Apesar da maioria dos MPs terem sido localizados no lumen do tracto digestivo, em alguns casos, estes foram detectados no epitélio digestivo (células digestivas). A identificação e internalização dos MPs foi confirmada utilizando espectroscopia de Raman. Os dados obtidos revelaram uma tendência decrescente no número de MPs no tracto digestivo (principalmente no estômago) dos mexilhões ao longo do tempo, sendo esta diferença mais abrupta quando se comparam os mexilhões expostos a MPs por períodos de curta (1h, 4 h) com longa duração (24 h, 72 h). Assim, a histologia através do uso do criostáto, juntamente com a espectrocospia de Raman, evidenciou ser uma metodologia precisa para detectar MPs nos tecidos e revelar a sua presença em diferentes estruturas do tracto digestivo do mexilhão. Este trabalho contribuiu para compreender a distribuição, destino, e impacto das MPs na cadeia alimentar em ambiente real.
A grande maioria do plástico produzido no último século tem sido acumulado, conduzindo a uma contaminação exacerbada de ambientes marinhos devido ao seu transporte da terra para o oceano. Uma vez no oceano, e devido a processos como: abrasão mecânica, oxidação e fotodegradação, estes, têm tendência a degradar-se gerando plásticos de dimensão mais reduzida, os microplásticos (MPs) - 0,1 μm a 5mm (Autoridade Europeia de Segurança Alimentar, 2016). Os MPs por sua vez, são facilmente transportados através de correntes de água atingindo diferentes compartimentos ( superfície da água, a coluna de água e os sedimentos) tornando-se assim contaminantes de preocupação emergente, uma vez que podem ser ingeridos e acumulados por espécies aquáticas, entrar na cadeia trófica e, consequentemente afetar os seres humanos. O presente estudo focou-se assim em decifrar o tempo de transporte e distribuição entre diferentes órgãos de organismos aquáticos sentinela. Para o efeito, dois organismos marinhos dispostos num microcosmo: Mytilus galloprovincialis e a Hediste diversicolor foram expostos a microplásticos fluorescentes de poliestireno de 1 μm. Diferentes concentrações de MPs foram adicionados à coluna de àgua, criando três grupos experimentais distintos: controlo, dose baixa (103 partículas/mL), e dose alta (105 partículas/mL). Os ensaios de exposição foram, por sua vez, realizados em tempos de exposição curtos e longos (1 hora, 4 horas, 24 horas, e 72 horas). Posteriormente, os organismos foram recolhidos, dissecados, congelados em azoto líquido e armazenados a -40ºC para análises histológicas e microscopia fluorescente (EX: 482/35 nm; DM: 506 nm; EM: 536/40 nm ). Para as análises histológicas foram selecionas e processadas diferentes partes anatómicas do corpo das poliquetas: hindgut, midgut, e foregut. Já no caso dos mexilhões, foram obtidas secções transversais e também a glândula digestiva e brânquias individualizadas. Como esperado, não foi possivel detetar a presença de MPs fluorescentes nas poliquetas, no entanto, nos mexilhões o mesmo não foi verificado tendo sido visualizados MPs em diferentes partes do tracto digestivo (estômago, diverticula digestiva, segmentos gastrointestinais) e brânquias. Apesar da maioria dos MPs terem sido localizados no lumen do tracto digestivo, em alguns casos, estes foram detectados no epitélio digestivo (células digestivas). A identificação e internalização dos MPs foi confirmada utilizando espectroscopia de Raman. Os dados obtidos revelaram uma tendência decrescente no número de MPs no tracto digestivo (principalmente no estômago) dos mexilhões ao longo do tempo, sendo esta diferença mais abrupta quando se comparam os mexilhões expostos a MPs por períodos de curta (1h, 4 h) com longa duração (24 h, 72 h). Assim, a histologia através do uso do criostáto, juntamente com a espectrocospia de Raman, evidenciou ser uma metodologia precisa para detectar MPs nos tecidos e revelar a sua presença em diferentes estruturas do tracto digestivo do mexilhão. Este trabalho contribuiu para compreender a distribuição, destino, e impacto das MPs na cadeia alimentar em ambiente real.
Descrição
Palavras-chave
Microplastics Polystyrene Hediste diversicolor Mytilus galloprovincialis Microcosm Digestive tract