Desarrollo y optimización de un dispositivo pasivo para la investigación de partículas plásticas en la atmósfera

Abstract

La contaminación por microplásticos es uno de los mayores desafíos ambientales de este siglo. Estudios recientes han detectado microplásticos en la atmósfera de áreas urbanas y remotas, lo que sugiere un posible transporte atmosférico a larga distancia y, por lo tanto, existe un interés creciente en comprender y analizar el destino, transporte y el efecto de los microplásticos atmosféricos en el medio ambiente. Esta investigación tiene como primer objetivo es optimizar y evaluar las tasas de acumulación de partículas plásticas de muestreadores pasivos de aire optimizados mediante el uso de disco de poliuretano (Puf-Disk) con diferentes densidades (0,012 y 0,020 g/cm3) en ambientes interiores y exteriores en la ciudad de Concepción durante periodos de exposición de 14 y 31 días. Esto proporcionó un gran conjunto de datos de 18 eventos de muestreo pasivo que permitió optimizar un método de muestreo de microplásticos atmosféricos. Los resultados mostraron que el uso del muestreador clásico capturo 1,25 veces más partículas en comparación con el muestreador colector, al mismo tiempo, Puf-Disk con una densidad menor acumulo 1,25 veces mayor cantidad de partículas en comparación con una densidad mayor. Posteriormente, se comparó la eficiencia de dos métodos de extracción de partículas de los Puf-Disk (manual y con baño ultrasónico), resultando el segundo ser más eficiente. Las partículas obtenidas se les realizo una caracterización física (forma, tamaño y color) mediante microscopía óptica y una caracterización química para identificar la estructura polimérica de la muestra, mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y análisis con imagen Hiperespectral. Ambos métodos resultaron ser un buen complemento para la identificación química de partículas. Los hallazgos relacionados con esta investigación de tesis demostraron que la forma de partículas con mayor frecuencia corresponde a fibras de tamaño entre 0.5 a 1 mm. Además, que el 25% del total de muestras analizadas fueron de plástico, específicamente poliéster, PET, nailon, entre otros. Este estudio señala la necesidad de estudiar con certeza la existencia, el transporte y los posibles efectos que estos pueden tener en el ámbito urbano y en particular para la salud humana. Otros trabajos están en proceso para darle seguimiento.

Microplastic pollution is one of the greatest environmental challenges of this century. Recent studies have detected microplastics in the atmosphere of urban and remote areas, suggesting possible long-range atmospheric transport, and therefore there is a growing interest in understanding and analyzing the fate, transport and effect of atmospheric microplastics in the environment. This research has as its first objective to optimize and evaluate the accumulation rates of plastic particles from passive air samplers optimized by using polyurethane disk (Puf-Disk) with different densities (0.012 and 0.020 g/cm3) in indoor and outdoor environments in the city of Concepción during exposure periods of 14 and 31 days. This provided a large data set of 18 passive sampling events that allowed the optimization of an atmospheric microplastics sampling method. The results showed that the use of the classical sampler captured 1.25 times more particles compared to the collector sampler, at the same time, Puf-Disk with a lower density accumulated 1.25 times more particles compared to a higher density. Subsequently, the efficiency of two methods of particle extraction from the Puf-Disk (manual and ultrasonic bath) was compared, with the latter proving to be more efficient. The particles obtained were physically characterized (shape, size and color) by optical microscopy and chemically characterized to identify the polymeric structure of the sample by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and hyperspectral imaging analysis. Both methods proved to be a good complement for the chemical identification of particles. The findings related to this thesis research showed that the most frequent particle shape corresponds to fibers of size between 0.5 to 1 mm. In addition, 25% of the total samples analyzed were plastic, specifically polyester, PET, nylon, among others. This study points out the need to study with certainty the existence, transport and possible effects that these can have in the urban environment and in particular for human health. Further work is in progress to follow up on this study.