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Publication
Role of photooxidation on the abiotic transformation of microplastics
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Authors
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Abstract(s)
Plastic pollution poses a significant threat to terrestrial and aquatic ecosystems worldwide, largely arising from inadequate recycling and waste management practices. This results in the accumulation of microplastics and nanoplastics, which can harm marine organisms and pose potential risks to human health. In this study, polyethylene (PE) and polyethylene terephthalate (PET), two of the most prevalent plastic polymers in circulation, were studied with a focus on their photodegradation in coastal environments, which is a critical abiotic process driven by sunlight radiation exposure. An advanced analytical technique, Liquid Chromatography coupled with High-Resolution Mass Spectrometry (LC-HRMS), was implemented with Atmospheric Pressure Chemical Ionization (APCI) and Electrospray Ionization (ESI) to analyze the released molecules after photooxidation. APCI enhances the detection of moderately polar compounds, whereas ESI provides greater sensitivity for polar compounds containing carboxylic acid functional groups. PET readily degrades and produces a wide range of molecules that are potential environmental contaminants. In contrast, PE is more stable because the absorbance of radiation by its structure is much lower than PET. LC-HRMS
allowed the identification of compounds uniquely correlated with each polymer's chemical structure and were therefore considered markers of these polymers in the environment. For PET the identified compounds were benzoic acid (m/z 121.030), terephthalic acid (m/z 165.019), and 4-((2-((4-carboxybenzoyl)oxy)ethoxy)carbonyl)benzoate (m/z 357.062) while for PE, dicarboxylic acids were identified, such as hexadecanedioic acid. Many other compounds were annotated. These results indicate that the identified and annotated compounds are being released from plastics and microplastics and are potential environmental
contaminants. On the other hand, by promoting the photochemical reaction on sand surfaces, the presence of microplastics and nanoplastics can be detected, specifically for PET.
A poluição por plásticos representa uma ameaça significativa para os ecossistemas terrestres e aquáticos a nível global, principalmente devido a práticas inadequadas de reciclagem e gestão de resíduos. Este cenário resulta na acumulação de microplásticos e nanoplásticos, que prejudicam a vida marinha e representam potenciais riscos para a saúde humana. Neste estudo, foram analisados o polietileno (PE) e o polietileno tereftalato (PET), dois dos polímeros plásticos mais prevalentes em circulação, com foco na sua fotodegradação em ambientes costeiros, um processo abiótico crítico impulsionado pela exposição à radiação solar. Foi implementada uma técnica analítica avançada, Cromatografia Líquida acoplada a Espectrometria de Massa de Alta Resolução (LC-HRMS), com Ionização Química à Pressão Atmosférica (APCI) e Ionização por Electrospray (ESI) para analisar as moléculas libertadas após fotoxidação. O APCI melhora a deteção de compostos moderadamente polares, enquanto o ESI proporciona maior sensibilidade para compostos polares que contêm grupos funcionais de ácido carboxílico. O PET degrada-se facilmente e produz uma ampla gama de moléculas que são potenciais contaminantes ambientais. Em contraste, o PE é mais estável porque a absorção de radiação pela sua estrutura é muito inferior à do PET. O LC-HRMS permitiu a identificação de compostos que podem estar correlacionados de forma única com a estrutura química de cada polímero e, por isso, foram considerados marcadores destes polímeros no ambiente. Para o PET, os compostos identificados foram o ácido benzóico (m/z 121,030), ácido tereftálico (m/z 165,019) e 4-((2-((4 carboxibenzoil)oxi)etoxi)carbonil)benzoato (m/z 357,062). Enquanto que para o PE, foram identificados ácidos dicarboxílicos, como, por exemplo, o ácido hexadecanedióico Muitos outros compostos foram anotados. Estes resultados indicam que os compostos identificados e anotados estão a ser libertados dos plásticos e microplásticos e são potenciais contaminantes ambientais. Por outro lado, ao promover a reação fotoquímica em superfícies de areia, nomeadamente no caso do PET, é possível detetar a presença de microplásticos e nanoplásticos.
A poluição por plásticos representa uma ameaça significativa para os ecossistemas terrestres e aquáticos a nível global, principalmente devido a práticas inadequadas de reciclagem e gestão de resíduos. Este cenário resulta na acumulação de microplásticos e nanoplásticos, que prejudicam a vida marinha e representam potenciais riscos para a saúde humana. Neste estudo, foram analisados o polietileno (PE) e o polietileno tereftalato (PET), dois dos polímeros plásticos mais prevalentes em circulação, com foco na sua fotodegradação em ambientes costeiros, um processo abiótico crítico impulsionado pela exposição à radiação solar. Foi implementada uma técnica analítica avançada, Cromatografia Líquida acoplada a Espectrometria de Massa de Alta Resolução (LC-HRMS), com Ionização Química à Pressão Atmosférica (APCI) e Ionização por Electrospray (ESI) para analisar as moléculas libertadas após fotoxidação. O APCI melhora a deteção de compostos moderadamente polares, enquanto o ESI proporciona maior sensibilidade para compostos polares que contêm grupos funcionais de ácido carboxílico. O PET degrada-se facilmente e produz uma ampla gama de moléculas que são potenciais contaminantes ambientais. Em contraste, o PE é mais estável porque a absorção de radiação pela sua estrutura é muito inferior à do PET. O LC-HRMS permitiu a identificação de compostos que podem estar correlacionados de forma única com a estrutura química de cada polímero e, por isso, foram considerados marcadores destes polímeros no ambiente. Para o PET, os compostos identificados foram o ácido benzóico (m/z 121,030), ácido tereftálico (m/z 165,019) e 4-((2-((4 carboxibenzoil)oxi)etoxi)carbonil)benzoato (m/z 357,062). Enquanto que para o PE, foram identificados ácidos dicarboxílicos, como, por exemplo, o ácido hexadecanedióico Muitos outros compostos foram anotados. Estes resultados indicam que os compostos identificados e anotados estão a ser libertados dos plásticos e microplásticos e são potenciais contaminantes ambientais. Por outro lado, ao promover a reação fotoquímica em superfícies de areia, nomeadamente no caso do PET, é possível detetar a presença de microplásticos e nanoplásticos.
Description
Keywords
Poluição por plásticos Microplásticos Fotoxidação Polietileno