Spektralne badania laboratoryjne środowiskowych próbek tworzyw sztucznych z regionów polarnych - analiza porównawcza dla północnej (Longyearbyen, Svalbard) i południowej (Falklandy) hemisfer

Wzrost produkcji tworzyw sztucznych przyczynił się do zwiększenia problemu odpadów polimerowych. Obecnie zanieczyszczenie odpadami z tworzyw sztucznych stanowi globalny problem. Cząstki polimerowe zostały wykryte we wszystkich miejscach na świecie, zarówno w górach, jak i oddalonych rejonach polarnych. Trafiając do mórz i oceanów, które są ich końcowymi zbiornikami, stanowią olbrzymie zagrożenie dla całych morskich ekosystemów. Ponadto, z czasem, polimerowe odpady ulegają degradacji, tworząc mikro- i nanoplastik. Mimo istnienia badań nad cyklem życia polimerowych odpadów, nie wszystkie mechanizmy są jeszcze dobrze poznane. Niniejsza praca koncentruje się na problematyce zanieczyszczenia środowisk polarnych mikroplastikiem. Celem pracy była analiza porównawcza składu chemicznego, morfologii i degradacji odpadów polimerowych pochodzących z Arktyki (Longyearbyen, Svalbard) i Antarktyki (Falklandy). Do analizy wykorzystano metody spektroskopowe, przede wszystkim spektroskopie Ramana i FTIR. Odpady polimerowe znaleziono zarówno na obszarze Arktyki, jak i Antarktyki. Wszystkie próbki zostały scharakteryzowane i zidentyfikowane spektralnie. Większość zidentyfikowanych polimerów na obu półkulach stanowiły PE i PP. Obszar Svalbardu wykazywał jednak większą różnorodność rodzajów znalezionych tam polimerów. Dodatkowo próbki analizowano pod kątem degradacji. Na obu obszarach znaleziono tworzywa na różnym poziomie starzenia. Na Svalbardzie próbki wykazywały wyższy poziom autofluorescencji w porównaniu do próbek z Falklandów. Za główny czynnik zanieczyszczający badane rejony uznano wpływ turystyki oraz rybołówstwo. Na zakończenie porównano metody badań spektralnych oraz wskazano kierunki przyszłych badań na temat wpływu promieniowania UVB na degradację materiałów polimerowych.

The increase in plastic production has significantly contributed to the growing problem of polymer waste. Today, plastic pollution represents a global issue. Polymer particles have been detected in all parts of the world, from mountainous regions to remote polar areas. Once they reach seas and oceans (their final sinks) they pose a major threat to entire marine ecosystems. Moreover, over time, polymer waste undergoes degradation, leading to the formation of micro- and nanoplastics. Despite existing studies on the life cycle of polymer waste, not all degradation mechanisms are fully understood yet. This thesis focuses on the issue of microplastic pollution in polar environments. The aim of the study was a comparative analysis of the chemical composition, morphology and degradation level of polymer waste collected from the Arctic (Longyearbyen, Svalbard) and the Antarctic region (Falkland Islands). Spectroscopic methods were used for the analysis, primarily Raman and FTIR spectroscopy. Polymer waste was found in both study areas. All samples were spectrally characterized and identified. The majority of polymers identified in both areas were polyethylene (PE) and polypropylene (PP), although a greater diversity of polymer types was observed in Svalbard. Additionally, the samples were analyzed in terms of thier degradation level. Poylmers at different stages of weathering were found in both study areas. Samples from Svalbard exhibited a higher level of autofluorescence compared to those from Falkland Islands. Tourism and fishing were identified as the main sources of pollution in the studied areas. Finally, the applied spectroscopic methods were compared, and future research directions were suggested, particularly regarding the effects of UVB radiation on the degradation of polymeric materials.