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Prevalence and impacts of pollution by plastic debris along shores of south Portugal and Morocco
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Abstract(s)
Given the ongoing increase of plastic waste, plastic debris is now considered an emerging pollutant in the marine environment. Around the world, plastics make up the largest portion of marine debris. The presence of big-sized plastic (i.e. macroplastics; >5mm) in the marine environment represents an ecological and aesthetic concern, with economic repercussions for the tourist industry and a hazard for health and numerous marine-industries. Once in the marine environment, plastic debris is washed ashore where they are prone to fragmentation due to the combined photo-oxidative processes and higher temperatures (relatively to cool temperatures of the sea). There is increasing evidence that macroplastics can break down through UV radiation and wave action into small sized plastic particles, known as microplatics (<5mm). Because of their small size, they become bioavailable to organisms throughout the food-web where they can have direct adverse effects by not being digestible, containing harsh chemicals (persistent organic pollutants), and being transported to upper trophic levels. Few and geographically restricted studies on plastic contamination have been carried in southern Europe. Importantly, the incidence and impact of plastic debris targeting large stretches of coastlines and along southern Portugal and Morocco remains largely unknown.
This thesis can be subdivided into two main studies: a large scale and a mesoscale study. Both sets of experiment considered various types of material with a particular focus on plastic. The general aim of the large scale study was to describe marine debris pollution on the beach, particularly plastic debris, along the south of Portugal and Morocco Atlantic coastline. This was done by assessing (a) the debris composition and (b) the prevalence of microplastics in sediment. The overall aim of the mesoscale study was to determine plastic pollution and marine debris within Ria Formosa Natural Park and its temporal variability. This was done by comparing coastal, exposed sites with lagoon beach locations and assessing the seasonal prevalence of the debris composition.
For the large scale study, plastic was the most abundant debris material and most debris had an undifferentiated source. Predominant winds and coast exposure were the factors that best explained the distribution. Filament was the most consistent and abundant type of microplastic across the study. However fragment also contributed substantially at all sites, being predominant at MA, SA, PA and SB sites. Overall, plastic contamination on the form of debris and microplastic is abundantly present throughout the study area but its distribution is not even and lacks a geographical pattern. For the mesoscale study, exposure and site had a significant effect over debris material composition and source, while seasonality did not. Abundance of debris was very distinct between exposures, with sheltered sites having larger abundance than exposed sites. Debris was most abundant in sheltered PF, and least abundant in exposed PF. Exposed sites were dominated mostly by plastic material while sheltered sites were dominated mostly by ceramic. Sheltered sites were all statistically different while one pair of exposed sites was not statistically different in material composition. Most of the debris had an undifferentiated source across all levels (exposure, site, month). Also, most debris items belonged to smaller size categories (meso or macro) across all sites. On the sheltered side of the lagoon where wave action has less strength there is a potential for higher retention of debris, which would partly explain the disparity in abundance between exposures. In addition, the sheltered sites tend to have house constructions built above the beach, made of ceramic bricks with asbestos roofs (a potentially toxic material). Both materials were present on sheltered sites. This and the similarity between sources of debris and local activities at each site suggest that contamination on the sheltered side of Ria Formosa is highly linked to the land-based activities occurring at each site. Such knowledge suggests that tailormade local strategies for debris mitigation might optimize debris removal and prevention on sheltered sites of Ria Formosa.
Com o contínuo aumento da produção de plástico, os detritos marinhos são agora considerados um contaminante emergente no ambiente marinho. Por todo o mundo, a maioria dos detrítos marinhos são compostos por plástico. A presença de plásticos grandes (macroplásticos, >5mm) no ambiente marinho representa uma preocupação ecológica e estética, com implicações económicas sérias, tanto a nível de turismo, como outras industrias dependentes do mar, como a pesca. Uma vez no ambiente marinho, os detrítos marinhos são levados até à praia onde são mais susceptiveis a fragmentar devido aos efeitos combinados de processos foto-oxidativos e temperaturas relativamente altas (comparativamente à temperatura do mar). Existe evidência que os macroplásticos (>5mm) podem ser degradados em microplásticos (<5mm) através de efeitos combinados como a radiação UV, temperatura e acção mecânica das ondas. Devido ao seu tamanho reduzido, os microplásticos estão disponíveis para organismos de toda a rede trófica, onde podem provocar efeitos adversos por não serem digeríveis (afectando o sistema digestivo, podendo ter efeitos na sobrevivência e capacidade reprodutora de diferentes organismos) e por conterem químicos como os poluentes orgânicos persistentes (POP), afetando o individuo e podendo potencialmente ser transportado para outros níveis tróficos quando o individuo é predado. Alguns estudos locais foram feitos previamente em Portugal, e até à data nenhum em Marrocos, pelo que o conhecimento sobre a incidência de plásticos (macroplasticos e microplásticos) continua em grande parte por descobrir. Os objectivos deste estudo consistem em avaliar a prevalência e o impacto de macro e microplástico nas praias ao longo das costas do Sul de Portugal e Marrocos. Mais especificamente, o estudo foi desenvolvido numa a) escala espacial larga ao longo do sul de portugal e costa Atlântica marroquina, e b) mesoscala, dentro do sistema lagonar costeiro Ria Formosa, no sul de Portugal,. O debris marinho foi estudado através de um procedimento de amostragem “standing-stock” efectuado mensalmente na Ria Formosa (em 3 locais dentro de dois níveis de exposição na lagoa costeira) e desempenhado com uma só amostragem na costa portuguesa e marroquina. (em 8 locais). A prevalência de microplásticos no sedimento foi tambem feita para o estudo de larga escala onde se avaliou a quantidade e qualidade (categorias) dos microplásticos. No estudo de larga escala, o padrão de ventos predominantes e a exposição da praia foram os factores que melhor explicaram a variabilidade entre sítios. As categorias de microplásticos mais abundantes foram filamentos e fragmentos. O local com a maior abundância de debris marinho, tanto na análise de “standing-stock” como na análise de microplástico foi RA, com uma diferença de ordens de magnitude comparativamente aos restantes locais amostrados. Uma vez que não há estudos prévios sobre a contaminação de detrítos marinhos em Marrocos, este estudo pode funcionar como uma primeira avaliação. É de particular interesse porque recentemente o governo marroquino tomou medidas para diminuir a poluição de plástico no país ao limitar o acesso a sacos de plástico. No estudo de mesoescala, os factores que melhor explicaram a variabilidade entre locais foram a exposição e o tipo de actividades locais. Na exposição interna das ilhas do sistema lagonar costeiro, o material mais abundante foi cerâmica devido à grande presença de peças de tijolo, enquanto que na exposição exterior o material dominante foi plástico. Também presente no interior das ilhas, estavam numerosos fragmentos de amianto, um material tóxico para o ambiente e saúde humana que terá chegado à praia como debris de construção, abrasividade do mar sobre as casas construidas no local, ou como consequência das recentes demolições de construções na Ria Formosa, nomeadamente no local de amostragem Praia de Faro Interior. A diversidade de actividades a ocorrer em cada local de amostragem corresponde à diversidade de tipos de debris encontrados. As actividades que determinaram a predominância de diferentes materiais encontrados foram actividades recreativas na praia (onde plástico de pacotes e pontas de cigarro são encontrados), pesca (onde plásticos de cabos e redes de aquacultura de ostras e de armações para pesca são encontradas), residência/construção de habitação (materiais de construção e materiais utilizados no dia-a-dia tais como molas de roupa). Isto sugere que a maioria das fontes de poluição de debris na zona menos exposta da Ria Formosa são baseadas em terra. Temporalmente, alguns materiais tiveram mais flutuação de abundância que outros, não demonstrando um padrão temporal. Esta variabilidade reforça a importância de ter múltiplos pontos de amostragem num local e de analisar a sazonalidade para ter uma avaliação mais real da verdadeira condição de poluição de debris marinho numa área para evitar subestimação ou sobrestimação de certas categorias e fontes de poluição.
Com o contínuo aumento da produção de plástico, os detritos marinhos são agora considerados um contaminante emergente no ambiente marinho. Por todo o mundo, a maioria dos detrítos marinhos são compostos por plástico. A presença de plásticos grandes (macroplásticos, >5mm) no ambiente marinho representa uma preocupação ecológica e estética, com implicações económicas sérias, tanto a nível de turismo, como outras industrias dependentes do mar, como a pesca. Uma vez no ambiente marinho, os detrítos marinhos são levados até à praia onde são mais susceptiveis a fragmentar devido aos efeitos combinados de processos foto-oxidativos e temperaturas relativamente altas (comparativamente à temperatura do mar). Existe evidência que os macroplásticos (>5mm) podem ser degradados em microplásticos (<5mm) através de efeitos combinados como a radiação UV, temperatura e acção mecânica das ondas. Devido ao seu tamanho reduzido, os microplásticos estão disponíveis para organismos de toda a rede trófica, onde podem provocar efeitos adversos por não serem digeríveis (afectando o sistema digestivo, podendo ter efeitos na sobrevivência e capacidade reprodutora de diferentes organismos) e por conterem químicos como os poluentes orgânicos persistentes (POP), afetando o individuo e podendo potencialmente ser transportado para outros níveis tróficos quando o individuo é predado. Alguns estudos locais foram feitos previamente em Portugal, e até à data nenhum em Marrocos, pelo que o conhecimento sobre a incidência de plásticos (macroplasticos e microplásticos) continua em grande parte por descobrir. Os objectivos deste estudo consistem em avaliar a prevalência e o impacto de macro e microplástico nas praias ao longo das costas do Sul de Portugal e Marrocos. Mais especificamente, o estudo foi desenvolvido numa a) escala espacial larga ao longo do sul de portugal e costa Atlântica marroquina, e b) mesoscala, dentro do sistema lagonar costeiro Ria Formosa, no sul de Portugal,. O debris marinho foi estudado através de um procedimento de amostragem “standing-stock” efectuado mensalmente na Ria Formosa (em 3 locais dentro de dois níveis de exposição na lagoa costeira) e desempenhado com uma só amostragem na costa portuguesa e marroquina. (em 8 locais). A prevalência de microplásticos no sedimento foi tambem feita para o estudo de larga escala onde se avaliou a quantidade e qualidade (categorias) dos microplásticos. No estudo de larga escala, o padrão de ventos predominantes e a exposição da praia foram os factores que melhor explicaram a variabilidade entre sítios. As categorias de microplásticos mais abundantes foram filamentos e fragmentos. O local com a maior abundância de debris marinho, tanto na análise de “standing-stock” como na análise de microplástico foi RA, com uma diferença de ordens de magnitude comparativamente aos restantes locais amostrados. Uma vez que não há estudos prévios sobre a contaminação de detrítos marinhos em Marrocos, este estudo pode funcionar como uma primeira avaliação. É de particular interesse porque recentemente o governo marroquino tomou medidas para diminuir a poluição de plástico no país ao limitar o acesso a sacos de plástico. No estudo de mesoescala, os factores que melhor explicaram a variabilidade entre locais foram a exposição e o tipo de actividades locais. Na exposição interna das ilhas do sistema lagonar costeiro, o material mais abundante foi cerâmica devido à grande presença de peças de tijolo, enquanto que na exposição exterior o material dominante foi plástico. Também presente no interior das ilhas, estavam numerosos fragmentos de amianto, um material tóxico para o ambiente e saúde humana que terá chegado à praia como debris de construção, abrasividade do mar sobre as casas construidas no local, ou como consequência das recentes demolições de construções na Ria Formosa, nomeadamente no local de amostragem Praia de Faro Interior. A diversidade de actividades a ocorrer em cada local de amostragem corresponde à diversidade de tipos de debris encontrados. As actividades que determinaram a predominância de diferentes materiais encontrados foram actividades recreativas na praia (onde plástico de pacotes e pontas de cigarro são encontrados), pesca (onde plásticos de cabos e redes de aquacultura de ostras e de armações para pesca são encontradas), residência/construção de habitação (materiais de construção e materiais utilizados no dia-a-dia tais como molas de roupa). Isto sugere que a maioria das fontes de poluição de debris na zona menos exposta da Ria Formosa são baseadas em terra. Temporalmente, alguns materiais tiveram mais flutuação de abundância que outros, não demonstrando um padrão temporal. Esta variabilidade reforça a importância de ter múltiplos pontos de amostragem num local e de analisar a sazonalidade para ter uma avaliação mais real da verdadeira condição de poluição de debris marinho numa área para evitar subestimação ou sobrestimação de certas categorias e fontes de poluição.
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Detritos marinhos Lixo marinho Microplástico Plástico