Provtagningsmetoder för mikroplast >300 μm i ytvatten : En jämförelsestudie mellan pump och trål

Mikroplast (MP) är en föroreningstyp som medför stora utmaningar för provtagning och analys. För att kunna förbättra framtida miljöövervakning så jämfördes här två vanliga metoder för provtagning av mikroplast >300 μm; mantatrål och pump. Sex provreplikat för vardera metod togs under vindstilla förhållanden på ett och samma område under en dag. Provtagningsvolymen för varje replikat var 20 m3 för pumpen och ca 60 m3 för trålen. Efterföljande analys gjordes med visuell bedömning av en och samma person där antropogena partiklar delades in i elva kategorier. I pumpproverna hittades mellan 0 och 8 MPs som i volym räknat gav ett medelvärde av 0,17 MP/m3. I trålproverna varierade antalet mellan 9 och 33 MP som i volym räknat gav en signifikant högre koncentration än i trålproverna med ett medelvärde av 0,32 MP/m3. Resultaten innebar även att för att uppnå en statistisk power på 60 % så skulle tio pumpreplikat behövas för att mäta skillnaden mellan det undersökta området och ett område utan mikroplast. För trålen skulle motsvarande kräva 2 replikat. Alternativt kan en större provvolym ge en ökad säkerhet i och med att fördelningsdata då närmar sig en normalfördelning. Variationerna i mätosäkerhet mellan metoderna bedöms framförallt vara relaterad till skillnad i provvolym och skulle också kunna kompenseras genom ökad pumpvolym, vilket skulle gå något snabbare jämfört med att göra fler replikat. Sammansättningen av MP varierade en del mellan replikaten men bestod främst av expanderad cellplast, filmer, filament, och fragment. I vartdera pumpprov var det i genomsnitt 1,3 filmer och 0,33 expanderade cellplastpartiklar medan trålen hade i genomsnitt 2,5 filmer och 9,2 expanderade cellplastpartiklar. Per volymenhet utgjorde filmer den största delen av MP i prover tagna med pump (40 %), medan cellplast dominerade i trålproverna (46 %). Cellplast tycks därmed provtas mer effektivt med trål vilket kan bero på att den flyter på det översta ytlagret som trålen provtar. Pumpen ligger något lägre i ytskiktet och jämförelsestudien indikerar att de båda provtagarna har en mer jämförbar provsammansättning för partiklar med en mer neutral flytkraft. I denna studie erhölls dock inte tillräckligt stort antal partiklar av olika plasttyper för att tillåta mer ingående statistiska jämförelser mellan provsammansättningarna. Sannolikheten för att få falska nollvärden ökar vid lägre partikelantal vilket börjar få en signifikant effekt under 5 partiklar per prov. Oavsett vilken metod som används är det viktigt att tillräckligt stor volym provtas för att besvara frågeställningar som skillnader mellan olika områden och skillnader mellan olika sorters plast. Bakgrund och syfte med rapporten Även om metoder för provtagning, extraktion och identifikation av mikroplast har utvecklats snabbt under senare år så återstår ännu flera utmaningar. Flertalet studier publicerar förekomst av mikroplast i sjöar och hav. En av de utmaningarna består i hur vi på ett representativt sätt ska kunna provta en förorening som är så pass heterogen, både till form och också utbredning. En annan frågeställning är huruvida det går att jämföra resultat från två olika provtagningsmetoder. Här jämför vi två metoder som ofta används för att provta mikroplast med storlek över 300 μm i ytvatten; en mantatrål och en pump. Under en dag (10 oktober 2017) togs 6 replikat per metod på samma plats i Gullmarsfjorden utanför Lysekil. Genom att räkna mikroplast och annat mikroskräp i proverna var syftet att undersöka skillnader mellan replikat och skillnader mellan metoderna. Jämförelsen har gjorts på uppdrag av Naturvårdsverket och Havs- och vattenmyndigheten som ett led i arbetet med att utveckla övervakning av mikroskräp.Sampling and analyzing microplastics (MPs) comes with a unique set of challenges and currently a wide variety of methods are developed and applied. In order to facilitate future environmental monitoring we compared two methods that are often used for sampling MPs >300 μm; a manta trawl and a filtering pump. Six replicates per method were taken during calm weather conditions in the same location on the same day. The volume per replicate was 20 m3 for the pump and approximately 60 m3 for the trawl. Following analysis was done with visual sorting in a stereo microscope. The same person analyzed all samples and the anthropogenic particles were divided into eleven classification categories. In the pump samples zero to eight MPs were found per sample, rendering an arithmetic mean of 0.17 MPs/m3. In the trawl samples the numbers varied between 9 and 33 MPs, which corresponded to a significantly higher concentration per volume than the pump with an arithmetic mean of 0.32 MPs/m3. The results also indicated that in order to reach a statistical power of 60%, ten pump replicates would be needed to measure a difference between the examined area and an uncontaminated area. For the trawl a corresponding number of two replicates would be required. Alternatively a higher sample volume can be applied, which would render a higher certainty as the distribution data would approach a Gaussian distribution. A higher sampling volume would also lower the measurement uncertainty as it would decrease fluctuations in the counting statistics. Variations in measurement uncertainty between the methods was hypothesized to be primarily related to the differences in sample volume and could also be compensated through increasing the volume sampled, which would be somewhat faster than increasing the amount of replicates. The composition of MPs in the study varied between the replicates but mainly consisted of expanded cellular plastics, films, filaments and fragments. Each pump sample had on average 1.3 films and 0.33 expanded cellular plastics whereas each trawl sample had on average 2.5 films and 9.2 expanded cellular plastics. Per unit of volume the majority of the particles in the pump samples (40%) consisted of films, whereas the particles in the trawl predominantly consisted of expanded cellular plastics (46%). Expanded cellular plastics therefore seem to be sampled more efficiently by trawls, which could be because they float on top of the surface, the pump samples a bit lower in the surface water and the results in this study show that the sample compositions were more comparable for particles with more neutral buoyancy. Not enough particles were however obtained to allow for a more in-depth analysis of the compositional differences. The probability of false null-values increase with a lower true value of numbers of particles per sample and this starts to have a significantly negative effect below five particles per sample. Regardless of which method that is used it is therefore crucial to sample a sufficient number of particles (volume times concentration) suitable for comparing spatial, temporal or compositional differences. Background and purpose of the report Even if methods for sampling, extraction and identification of microplastics have developed rapidly during recent years several challenges remain. One of the challenges that remain is how to sample a group of contaminants that is as heterogeneous, both concerning shape and distribution, as microplastics. Additionally it is important to know to what extent results from different types of sampling devices can be compared. Here we compare two methods that are often used to sample microplastics above 300 μm in surface waters; a manta trawl and a pump. During one day (10th of October 2017) six replicates per sampling method was taken in the same spot in Gullmarsfjorden outside Lysekil. Through counting microplastics and other types of microlitter in the samples the aim was to compare differences between replicates and methods. This study was commissioned by the Swedish Environmental Protection Agency and the Swedish Agency for Marine and Water Management, as a step in the work to develop monitoring of microlitter