Advanced

Organic matter reduces acute toxicity for Daphnia magna exposed to polystyrene nanoparticles

Torstensson, Oscar LU (2018) MVEM12 20181
Studies in Environmental Science
Abstract
The global production and use of plastic is increasing and a substantial part will end up in aquatic environments where it will degrade into micro- and nanoplastic particles (NPPs). NPPs will interact with naturally occurring biomolecules present in aquatic environments which in turn will affect the properties of the particles. The purpose of this study was thus to investigate how organic matter affects the toxicity of 53 nm polystyrene nanoparticles (PS-NPs). The mortality and reproduction of Daphnia magna, exposed to PS-NPs with and without organic matter were observed during short- and long term experiments. Furthermore, the size and aggregation of the PS-NPs, were determined using Dynamic Light Scattering (DLS) in a variety of... (More)
The global production and use of plastic is increasing and a substantial part will end up in aquatic environments where it will degrade into micro- and nanoplastic particles (NPPs). NPPs will interact with naturally occurring biomolecules present in aquatic environments which in turn will affect the properties of the particles. The purpose of this study was thus to investigate how organic matter affects the toxicity of 53 nm polystyrene nanoparticles (PS-NPs). The mortality and reproduction of Daphnia magna, exposed to PS-NPs with and without organic matter were observed during short- and long term experiments. Furthermore, the size and aggregation of the PS-NPs, were determined using Dynamic Light Scattering (DLS) in a variety of conditions, including organic matter, to evaluate how the organic matter affects the physical properties of the particles. The organic matter reduced the acute toxicity observed at a PS-NP concentration of 3.2 mg/L. The PS-NPs aggregated in the exposure media but were stabilized by the organic matter which limited the diameter of the aggregates to 200 nm – 300 nm. Enhanced mortality was observed at a PS-NP concentration of 0.32 mg/L in the first long term toxicity test but not in the second. The protective effect of the organic matter was not seen in the long term experiments and the reproduction was not affected in any of the treatments. We provide pristine knowledge about how organic matter might reduce the toxicity and affect the properties of NPPs in natural environments and highlight the importance of assessing NPP toxicity under more environmentally realistic conditions. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Organiskt material reducerar den akuta toxiciteten för djurplankton exponerade för nanoplastpartiklar.

Produktionen och användningen av plast har ökad de senaste åren vilket gör att mer och mer plast kommer hamn i våra naturliga vattensystem. Väl ute i naturen kommer plasten brytas ner till mindre bitar och bilda så kallade nanoplastpartiklar. Oron för negativa ekologiska effekter av dessa små plastartiklar är stor men ännu är kunskapen mycket begränsad.

I naturen kommer nanoplastpartiklar (NPP) sammanstöta och reagera med organiskt material som finns i alla naturliga vattenmiljöer. Detta gör att egenskaperna av NPP kan förändras och därför undersökte vi hur organiskt material påverkar egenskaperna och toxicitet av NPP. Det organiska... (More)
Organiskt material reducerar den akuta toxiciteten för djurplankton exponerade för nanoplastpartiklar.

Produktionen och användningen av plast har ökad de senaste åren vilket gör att mer och mer plast kommer hamn i våra naturliga vattensystem. Väl ute i naturen kommer plasten brytas ner till mindre bitar och bilda så kallade nanoplastpartiklar. Oron för negativa ekologiska effekter av dessa små plastartiklar är stor men ännu är kunskapen mycket begränsad.

I naturen kommer nanoplastpartiklar (NPP) sammanstöta och reagera med organiskt material som finns i alla naturliga vattenmiljöer. Detta gör att egenskaperna av NPP kan förändras och därför undersökte vi hur organiskt material påverkar egenskaperna och toxicitet av NPP. Det organiska materialet reducerade den akuta toxiciteten av NPP och gjorde så att de observerade djurplanktonen överlevde längre. Det organiska materialet påverkade däremot inte toxiciteten (överlevnad och reproduktion) på lång sikt. Partiklarna klumpade ihop sig till större så kallade aggregat så fort de blandades ner i vatten. Det organiska materialet gjorde så att storleken på dessa aggregat blev mindre och vi tror att detta kan vara orsaken till varför det organiska materialet reducerade den akuta toxiciteten. Studien bidrar med ny kunskap om hur toxiciteten och egenskaperna av NPP kan påverkas i naturliga vattensystem. Vi menar att det är viktigt att organiskt material inkluderas i försök där risken för plastartiklar i naturliga vattensystem ska bedömas. Om försöken utförs under förhållanden som inte speglar verkligheten på ett så bra sätt som möjligt kommer risken troligen över- eller underskattas. Studien bidrar alltså med information om hur risken för NPP i naturliga vattensystem kan bedömas på ett bättre sätt. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Torstensson, Oscar LU
supervisor
organization
course
MVEM12 20181
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Polystyrene, nano particles, toxicity, Daphnia
language
English
id
8954841
date added to LUP
2018-08-06 11:41:25
date last changed
2018-08-06 11:41:25
@misc{8954841,
  abstract     = {The global production and use of plastic is increasing and a substantial part will end up in aquatic environments where it will degrade into micro- and nanoplastic particles (NPPs). NPPs will interact with naturally occurring biomolecules present in aquatic environments which in turn will affect the properties of the particles. The purpose of this study was thus to investigate how organic matter affects the toxicity of 53 nm polystyrene nanoparticles (PS-NPs). The mortality and reproduction of Daphnia magna, exposed to PS-NPs with and without organic matter were observed during short- and long term experiments. Furthermore, the size and aggregation of the PS-NPs, were determined using Dynamic Light Scattering (DLS) in a variety of conditions, including organic matter, to evaluate how the organic matter affects the physical properties of the particles. The organic matter reduced the acute toxicity observed at a PS-NP concentration of 3.2 mg/L. The PS-NPs aggregated in the exposure media but were stabilized by the organic matter which limited the diameter of the aggregates to 200 nm – 300 nm. Enhanced mortality was observed at a PS-NP concentration of 0.32 mg/L in the first long term toxicity test but not in the second. The protective effect of the organic matter was not seen in the long term experiments and the reproduction was not affected in any of the treatments. We provide pristine knowledge about how organic matter might reduce the toxicity and affect the properties of NPPs in natural environments and highlight the importance of assessing NPP toxicity under more environmentally realistic conditions.},
  author       = {Torstensson, Oscar},
  keyword      = {Polystyrene,nano particles,toxicity,Daphnia},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Organic matter reduces acute toxicity for Daphnia magna exposed to polystyrene nanoparticles},
  year         = {2018},
}