Waterbirds as sentinelas of microplastic and plastic additive pollution in coastal systems in Southern Portugal

Abstract

Os plásticos são uma parte indispensável do nosso quotidiano. Dos sacos de plástico aos teclados, os plásticos estão presentes em quase todos os objetos do nosso dia a dia. Quando presentes no ambiente, os plásticos podem, ao longo do tempo, começar a degradar-se em inúmeros pedaços levando a uma redução gradual do seu tamanho e eventualmente originando microplásticos. Estas partículas de plástico medem entre 1 e 5mm e podem atualmente ser encontradas em quase todos os ambientes e meios. A maioria dos microplásticos carrega aditivos não quimicamente ligados. Estas substâncias químicas são utilizadas para conferir certas características aos plásticos. Os éteres difenílicos polibromados (PBDE) são uma classe de aditivos usados como retardantes de chamas, atualmente regulamentados na União Europeia, e que, quando presentes a certas concentrações têm implicações deletérias na saúde dos indivíduos expostos. Devido à sua prevalência e persistência no ambiente, ambos os contaminantes podem potencialmente ser ingeridos por diferentes organismos. Sabe-se que as aves aquáticas (aves costeiras, limícolas e oceânicas) estão expostas a este tipo de poluição de uma forma direta e/ou indiretamente. A zona sul de Portugal não é exceção à problemática da poluição por plásticos e aditivos, no entanto, as atuais lacunas de conhecimento não nos permitem responder à maioria dos desafios de monitorização impostos por este tipo de poluição. Assim, para colmatar algumas destas lacunas foi realizada pela primeira vez uma análise descritiva dos (micro)plásticos encontrados em fezes e regurgitos, de 6 espécies de aves aquáticas amostradas na Ria Formosa (Algarve) (Gaivota-de-patas-amarelas (Larus michahellis); Pernilongo (Himantopus himantopus); Alfaiate (Recurviostra avossetta); Borrelho-de-coleira-interrompida (Charadrius hiaticula); Chilreta (Sternula abifrons); Gaivota de Audouin (Ichthyaetus audouinii)). Adicionalmente, foi ainda descrito as concentrações de aditivos (PBDE 28,47, 99, 153, 154, 183) encontrados nos seus ovos. O objetivo geral passou por obter uma visão geral da contaminação por (micro)plásticos e aditivos destas espécies, em ambientes costeiros e estuarinos, de modo a auxiliar no futuro o estabelecimento de uma(s) destas 6 espécies como monitor de poluição na Ria Formosa. No total, 647 plásticos foram encontrados (307 em amostras de fezes e 336 em regurgitos). A maioria eram fibras e fragmentos, e tinham o tamanho de microplásticos. Uma grande porção eram de cor azul, transparente, vermelho e castanho. Devido a limitações de tempo, não foi possível realizar análises dos polímeros usando µ-FTIR. Nenhuma correlação foi encontrada entre o número de plásticos nas amostras de fezes e os aditivos assimilados nos ovos. Porém, todos os PBDE que foram alvo do estudo foram encontrados em concentrações e proporções similares nos ovos das espécies alvo, indicando a sua presença e persistência em ambientes estuarinos e costeiros, tal como, em diferentes predadores de topo. Um gradiente decrescente de contaminação por (micro)plásticos nas fezes das espécies ao longo de um gradiente estuário-mar não pôde ser totalmente confirmado. No entanto, o facto de as frequências de ocorrência e quantidades gerais de plásticos ao longo do gradiente serem decrescentes, faz com que este gradiente não possa ser totalmente descartado. Ao comparar as fezes de espécies que foragiam zonas mais interiores dos estuários com espécies que exploram zonas mais costeiras, é notável uma tendência decrescente. Similarmente, ao comparar-se os regurgitos de uma espécie costeira com uma com hábitos tendencialmente pelágicos, demonstrou-se os mesmos resultados. As (inesperadas) elevadas quantidades de plásticos encontradas em algumas das espécies revelam, que tal como os aditivos, estes encontram-se já disseminados em vários ambientes. A avaliação do consumo de plástico de cada espécie e as suas características intrínsecas, permitiu-nos dar um primeiro passo para identificar possíveis espécies que podem, no futuro, ser consideradas espécies sentinelas para a avaliar algumas das ainda desconhecidas tendências espácio-temporais da poluição por (micro)plásticos e os seus aditivos em ambientes costeiros e estuarinos.

Plastics are an indispensable part of our everyday lives. From plastic bags to keyboards, plastics can be found in almost all everyday items. When discarded plastics reach the environment, they progressively degrade into smaller pieces over time, eventually originating microplastics. These particles measure between 1mm and 5mm and can now be found in almost every environment. Most microplastics carry their non-chemically bound additive, a chemical substance used to enhance certain characteristics of the plastic. Polybrominated diphenyl ethers (PBDE) are a class of additives used as fire retardants, currently regulated by the European Union. PBDEs at certain thresholds have been reported to have deleterious health implications in the exposed individuals. Due to their prevalence in the environment, microplastics and their additives are ingested by a multitude of organisms. Waterbirds (shore/coastal birds and seabirds) are known to be exposed to this type of pollution either directly or indirectly. The southern part of Portugal is no exception to plastic and additive pollution. However, current knowledge gaps do not allow us to answer most of the monitoring and pollution assessment challenges posed by both types of contamination. Thus, to bridge some of these knowledge gaps a first descriptive analysis of plastics found in the faeces and regurgitates, and the additive concentrations (PBDE 28,47, 99, 153, 154, 183) found in the eggs of 6 waterbird species sampled in Ria Formosa (Algarve), was performed: Yellow-legged gull (Larus michahellis); Black-winged stilt (Himantopus himantopus); Pied avocet (Recurviostra avossetta); Kentish plover (Charadrius hiaticula); Little tern (Sternula abifrons); Audouin's gull (Ichthyaetus audouinii). The overall goal was to establish a gradient of microplastic and additive contamination across these species, in order to obtain an overall view of contamination in these coastal systems and to further help decide which of the 6 species can better suit the role of a sentinel in the future. Overall, 647 (micro)plastics were found (307 in the faeces and 336 in regurgitates). The majority were microplastics, mainly fibres and fragments. A large proportion were blue, transparent, red and brown. Analysis of the polymers resorting to µ-FTIR was not a possibility due to time constraints. No correlation was found between the amount of (micro)plastics found in the faecal samples and the additives assimilated in the eggs. However, all target PBDEs were prevalent in the eggs and in similar concentrations and proportions across species, indicating that their presence is now ubiquitous in estuarine and coastal environments and widespread in different species of top predators. Furthermore, a decreasing gradient of (micro)plastic contamination along an estuarine-sea gradient could not be confirmed. Yet, the declining frequencies of occurrence and quantity of overall plastics found suggests that, with current data, we cannot exclude the existence of such gradient. Comparing species that foraged more inland and those that foraged in transition zones, or nearer to the shore, has shown that there is indeed a downwards trend. Likewise, comparing the regurgitates of a coastal species with those that tend to have pelagic habits has revealed similar results. The (unexpected) high amount of plastics found in some of the species revealed that, similar to the additives, plastic pollution is now widespread, suggesting a growing pervasiveness. Evaluating plastic contamination and considering intrinsic characteristics of the different species allowed us to take a first step towards the identification of possible species that, in the future, can be used as efficient sentinel species to assess, some of the still unknown, spatial and temporal trends of (micro)plastic and additive pollution in coastal and estuarine environments.