Effects of Microplastic Particles and Microplastic Leachate on the Germination and Growth of Lolium multiflorum

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202101261353
Title: Effects of Microplastic Particles and Microplastic Leachate on the Germination and Growth of Lolium multiflorum
Author: Vikfors, Sofia
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202101261353
http://hdl.handle.net/10138/325250
Thesis level: master's thesis
Degree program: Ympäristömuutoksen ja globaalin kestävyyden maisteriohjelma
Master's Programme in Environmental Change and Global Sustainability
Magisterprogrammet i miljöförändringar och global hållbarhet
Specialisation: Ympäristömuutos
Environmental Change
Miljöförändring
Abstract: Microplastics (MPs) are widespread environmental pollutants that have been detected in virtually all environmental compartments. Despite this, research has mainly focused on the impacts of microplastic on shorelines and at sea. The effects of MPs on terrestrial ecosystems has been sparsely investigated, and there are only a few studies on direct effects on terrestrial plants. Although plastic polymers are considered inert and non-hazardous, toxic additives are often added to the polymers during manufacture which may leach out into the environment, displaying ecotoxic effects. In this work, the effects of microplastic particles and microplastic leachate on the germination and growth of Lolium multiflorum (Italian ryegrass) was investigated. High density polyethylene (HDPE), which is one of the plastic polymers with the largest annual production, was chosen as the plastic material for investigation. New MPs, artificially aged MPs, MPs from the Lahti region, and MPs from Port Elizabet, South Africa was used in parallel to compare the effects of ageing and regional environmental factors on the ecotoxicity of MPs. The total germination percentage, mean germination rate, synchronization index, germination index, and time to 50% germination was investigated, as well as the root lengths, shoot lengths, root/shoot ratio, and fresh weights of the seedlings. The results showed that exposure to new and Lahti MPs and leachates severely inhibited the extent and speed of the germination of L. multiflorum, whereas all categories of MPs and leachates inhibited the growth to some extent. Most severe inhibition in germination and growth was seen for the new MP and new leachate, followed by Lahti MP and Lahti leachate. The root growth, shoot growth, and plant biomass were also severely reduced for these exposure media. For the aged and Port Elizabeth material, there were slight but significant (p < 0.05) inhibition in root lengths and fresh weights, but no significant inhibition in the germination parameters. These findings indicate that ageing severely reduces the ecotoxic effects of MPs, and that regional environmental factors affect the ecotoxicity of MPs. Microplastics from Port Elizabeth were significantly less toxic to L. multiflorum than MPs from the Lahti region, possibly due to the warmer climate in South Africa. Another explanation could be that the plastic material collected in Port Elizabeth wast older than the one from Lahti. There was little to no difference in germination and growth between seeds exposed to MPs or leachates of the same origin, indicating that it is the substances leaching out of the MPs that are responsible for their ecotoxicity.Mikroplast (MP) är en utbredd miljöförorening som har upptäckts i praktiskt taget alla avdelningar av miljön. Trots detta har forskning huvudsakligen fokuserat på effekterna av mikroplast på strandlinjer och till havs. Effekterna av mikroplaster på land har studerats sparsamt och det finns bara några få studier som direkt undersöker deras effekter på landväxter. Även om plastpolymerer anses vara inerta och icke-toxiska, adderas ofta giftiga tillsatser till polymererna under tillverkningen vilka kan läcka ut miljön och uppvisa ekotoxiska effekter. I detta arbete undersöktes effekterna av mikroplastpartiklar och mikroplasteluenter på grobarheten och tillväxten av Lolium multiflorum (italienskt rajgräs). Högdensitetspolyeten (HDPE), som är en av plastpolymererna med den största årliga produktionen, valdes som plastmaterial för undersökning. Ny MP, artificiellt åldrad MP, MP från Lahti-regionen och MP från Port Elizabeth, Sydafrika användes parallellt för att jämföra effekterna av åldrande och regionala miljöfaktorer på mikroplasternas ekotoxicitet. Total groningsprocent, genomsnittlig groningshastighet, synkroniseringsindex, groningsindex och tid till 50% groning undersöktes, såväl som plantornas rotlängd, skottlängd, rot/skottförhållande och färsk vikt. Resultaten visade att exponering för mikroplastpartiklar och mikroplasteluenter av två ursprung; ny och Lahti, kraftigt hämmade omfattningen och hastigheten av L. multiflorums grobarhet, medan alla kategorier av partiklar och eluenter hämmade dess tillväxt i viss utsträckning. Den allvarligaste hämningen av grobarhet och tillväxt sågs för ny MP och nya eluenter, följt av partiklar och eluenter från Lahti. Rottillväxten, skottillväxten och växtbiomassan reducerades också kraftigt för dessa exponeringsmedier. För det åldrade och Port Elizabeth-materialet sågs en liten men signifikant (p < 0,05) hämning i rotlängd och färsk vikt, men ingen signifikant hämning i grobarhetsparametrarna. Dessa resultat tyder på att åldrande kraftigt minskar mikroplastens ekotoxiska effekter och att regionala miljöfaktorer påverkar mikroplastens ekotoxicitet. MP från Port Elizabeth var signifikant mindre giftiga för L. multiflorum än MP från Lahti-regionen, möjligen på grund av det varmare klimatet i Sydafrika. En annan förklaring kan vara att det plastmaterial som samlats in i Port Elizabeth var äldre än det från Lahti. Det fanns liten till ingen skillnad i grobarhet och tillväxt mellan plantor utsatta för partiklar eller eluenter av samma ursprung, vilket tyder på att det är ämnena som läcker ut från mikroplasten som är ansvariga för deras ekotoxicitet.
Subject: microplastics
leachate
HDPE
germination
growth
germination rate
synchronization index
germination index
T50


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Vikfors_Sofia_Pro_Gradu_2020.pdf 947.6Kb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record