Naukowcy z północno-wschodniego regionu odkryli w 2021 r Szacuje się, że co roku do oceanu przedostaje się od 4 do 10 milionów ton plastikowego węgla. Większość z nich unosi się w prądach subtropikalnych.
Teraz naukowcy pod kierunkiem profesora Aarona Stebbinsa z Northeastern University sprawdzili, co dzieje się, gdy tworzywa sztuczne ulegają rozkładowi.
„Odkryliśmy, że podczas rozkładu plastiku pod wpływem światła słonecznego powstają setki substancji chemicznych” – mówi Stebbins, profesor nauk o morzu i środowisku, inżynierii lądowej i środowiskowej oraz chemii i biologii chemicznej na Northeastern University. „Może to mieć wpływ na obieg węgla w oceanach i chemię morza, a także potencjalne konsekwencje dla zdrowia ludzkiego”.
Tworzywa sztuczne to polimery złożone z długich łańcuchów węglowych, co nadaje im sztywność, ale także sprawia, że są hydrofobowe, czyli nierozpuszczalne w wodzie. Dlatego często lądują w oceanie. Trzy rodzaje tworzyw sztucznych – polietylen, polipropylen i spieniony polistyren – są szczególnie popularnymi atrakcjami morskimi; Łącznie stanowią one blisko 70% tworzyw sztucznych produkowanych na świecie.
Polietylen i polipropylen są również szczególnie powszechne w subtropikalnych wirach, gdzie prądy oceaniczne krążą w taki sposób, że pływające materiały gromadzą się w swego rodzaju plamie. (Spieniony polistyren w końcu nasiąka wodą i tonie, więc zwykle nie może przedostać się poza wody przybrzeżne, zauważa Stebbins.)
Póki możemy Słyszymy o tworzywach sztucznych, które wytrzymują setki latNie oznacza to, że plastik w ogóle się nie rozkłada, zwłaszcza pod wpływem intensywnych promieni ultrafioletowych słońca, które uderzają w subtropikalne oceany.
Dlatego Stebbins i jego współpracownik ze stopniem doktora Lixin Zhu postanowili odkryć substancje chemiczne powstające w wyniku fotodegradacji polietylenu, polipropylenu i spienionego polistyrenu.
Aby to zrobić, zebrali mikroplastik z oceanu i pocięli inne plastikowe pojemniki zakupione w sklepach, takie jak butelka szamponu i pojemnik na żywność, na 3-milimetrowe kawałki. Zamknęli je w kwarcowych słoikach (ze szklanych bloków promieni UV; dlatego nie nabawimy się poparzeń słonecznych od siedzenia w oknie, zauważa Stebbins) wypełnionych do połowy wodą morską zebraną z południowego Atlantyku.
Następnie badacze zmierzyli ilość tworzyw sztucznych i skład chemiczny rozpuszczonego węgla organicznego w słoikach.
Niektóre okazy umieszczono następnie w ciemności, a inne w świetle, pod czymś, co Stebbins określił jako solarium. Dwa miesiące później badacze ponownie zmierzyli ilość tworzyw sztucznych i skład chemiczny rozpuszczonego węgla organicznego w słoikach.
Odkryli, że w słoikach trzymanych pod światłem było mniej plastiku, a więcej rozpuszczonego węgla organicznego, co wskazuje, że światło słoneczne zaczyna rozpuszczać plastik i przekształcać go w nowe produkty chemiczne.
„Utrata tworzyw sztucznych na skutek działania światła słonecznego jest znacząca, dlatego niektórzy sugerują czyszczenie powierzchni oceanu w celu usunięcia mikroplastików” – mówi Stebbins. „Ale te badania sugerują, że jeśli zaprzestaniemy wprowadzania tworzyw sztucznych do oceanów, światło słoneczne usunie małe cząsteczki plastiku z wód powierzchniowych w ciągu kilku dekad.
„Musimy jednak również wiedzieć, co dzieje się ze związkami chemicznymi wytwarzanymi przez plastik pod wpływem światła słonecznego, dlatego zbadaliśmy również chemię rozpuszczonego węgla organicznego – zupy molekularnej, która powstaje, gdy plastik rozpuszcza się w wodzie morskiej” – kontynuuje Stebbins.
Stebbins odkrył, że z tworzyw sztucznych wystawionych na działanie światła powstało od 319 do 705 produktów chemicznych.
Spieniony polistyren zapadł się i wytworzył większą „różnorodność chemikaliów” niż polietylen i polipropylen.
„Gdy ulegną fotodegradacji – zwłaszcza polistyrenu – chemikalia mogą się ze sobą wiązać i wytwarzać setki różnych substancji chemicznych” – mówi Stebbins.
Stebbins twierdzi, że te dodatkowe chemikalia zawarte w plastiku mogą mieć wpływ.
Po pierwsze, może zmienić skład chemiczny środowiska morskiego, zwłaszcza skład „drobnej warstwy” na powierzchni oceanów świata, która odgrywa ważną rolę w wymianie materiałów – w tym aerozoli, substancji chemicznych i gazów śladowych – pomiędzy atmosferą i ziemia. Ocean.
„Ta cienka warstwa pokrywa cały ocean, co stanowi 70% powierzchni Ziemi” – zauważa Stebbins. „Jeśli zmienisz skład chemiczny tej warstwy, zmienisz barierę między morzem a powietrzem i zmienisz wymianę materiałów, w tym gazów aktywnych klimatycznie”.
Po drugie, chociaż wiele rozpuszczonych substancji chemicznych wytwarzanych w wyniku rozkładu tworzyw sztucznych jest wchłanianych przez mikroorganizmy, niektóre nie są wchłaniane i w rzeczywistości mogą hamować rozwój bakterii.
„Może to zmienić środowisko mikrobiologiczne” – mówi Stebbins.
Zbadanie każdego z tych potencjalnych skutków to jeden z kolejnych etapów badań. Ponadto naukowcy badają niektóre wytwarzane chemikalia i tempo reakcji chemicznych zachodzących podczas rozkładu plastiku.
Tymczasem polipropylen i polietylen wytwarzały rozpuszczone kwasy tłuszczowe, które były „podobne do materiału macierzystego” – mówi Stebbins. Jednak te chemikalia mogą być wykorzystywane jako żywność przez mikroorganizmy w oceanie.
„Dzisiaj wiemy, że plastik jest wszędzie na Ziemi, a zrozumienie, w jaki sposób przemieszcza się po planecie i jak rozkłada się, jest ważne, jeśli chcemy zrozumieć, w jaki sposób my i inne organizmy jesteśmy na niego narażeni” – mówi Stebbins.
Cyrus Moulton jest korespondentem Northeastern Global News. Wyślij mu e-mail na adres [email protected]. Śledź go na X/Twitterze @MoultonCyrus.
„Odkrywca. Entuzjasta muzyki. Fan kawy. Specjalista od sieci. Miłośnik zombie.”
More Stories
Nowy raport WHO pokazuje, jak miasta przyczyniają się do postępu w zapobieganiu chorobom niezakaźnym i urazom
Naukowcy identyfikują „najlepszy punkt” bezpiecznej operacji po zawale serca
Badanie wykazało, że 20% dzieci chorych na zapalenie płuc nie otrzymuje antybiotyków