Chmury chemikaliów z mikropastiku. Jeden czynnik odgrywa znaczącą rolę

Mikroplastik uwalnia do wody złożone chmury chemikaliów, których skład zmienia się pod wpływem światła słonecznego.
Badania wykazują, że różne rodzaje tworzyw sztucznych generują unikalne mieszanki substancji, coraz bardziej aktywne biologicznie wraz z degradacją plastiku.
Te niewidzialne smugi chemiczne mogą wpływać na ekosystemy wodne, zaburzać cykle składników odżywczych i oddziaływać z innymi zanieczyszczeniami.
Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu

Mikroplastik jest już wszędzie – zarówno w przedmiotach codziennego użytku, naszym organizmie czy w środowisku. Jak okazuje się mikroplastik w wodzie uwalnia całe smugi chemikaliów. Są one zaskakująco złożone, często bogatsze i bardziej aktywne biologicznie niż naturalna materia organiczna. Zawierają też dodatki – rozbite fragmenty polimerów oraz utlenione cząsteczki.

Wzięto mikroplastik pod lupę

Jak można przeczytać czasopiśmie New Contaminants, badania dotyczyły czterech powszechnych rodzajów plastiku i porównały uwalniane przez nie substancje chemiczne z naturalnie występującą rozpuszczoną materią organiczną w rzekach. Łącząc modelowanie kinetyczne ze spektroskopią fluorescencyjną, spektrometrią mas o wysokiej rozdzielczości i analizą w podczerwieni, zespół wykazał, że każdy rodzaj plastiku uwalnia swoją unikalną mieszaninę chemiczną. Te zmieniają się wraz ze stopniowym rozkładem powierzchni plastiku przez światło słoneczne.

Mikroplastiki nie tylko zanieczyszczają środowiska wodne w postaci widocznych cząsteczek. Tworzą również niewidoczną chmurę chemiczną, która zmienia się pod wpływem czynników atmosferycznych

Naukowcy twierdzą, że motorem tego procesu jest przede wszystkim światło słoneczne, a cząsteczki uwalniane z tworzyw sztucznych różnią się od tych naturalnie produkowanych w rzekach i glebach.

Mikroplastik zanieczyszcza morza i oceany na całym świecie. Przenika także do narządów człowieka.123RF/PICSEL

Jak słońce wpływa na mikroplastik w wodzie

Aby lepiej zrozumieć wpływ światła na rozkład plastiku, naukowcy poddali polietylen, politereftalan etylenu, kwas polimlekowy i polibutylenoadypinian-ko-tereftalan na działanie wody, zarówno w ciemności, jak i w świetle ultrafioletowym, przez 96 godzin. Ekspozycja na światło słoneczne gwałtownie zwiększyła ilość rozpuszczonego węgla organicznego uwalnianego przez testowane plastiki. Tworzywa sztuczne oznaczone jako biodegradowalne, w tym PLA i PBAT, uwolniły największe ilości, co odzwierciedla ich mniej stabilną strukturę chemiczną.

Modelowanie kinetyczne wykazało, że proces uwalniania przebiegał zgodnie z zachowaniem zerowego rzędu. Oznacza to, że szybkość była kontrolowana przez ograniczenia fizyczne i chemiczne na powierzchni tworzywa sztucznego, a nie przez ilość materiału już rozpuszczonego w wodzie. Pod wpływem światła ultrafioletowego naukowcy zidentyfikowali dyfuzję filmu jako główny czynnik spowalniający proces uwalniania.

Szczegółowe analizy chemiczne wykazały, że DOM z MPs zawiera szeroką gamę cząsteczek pochodzących z dodatków do tworzyw sztucznych, monomerów, oligomerów i fragmentów powstałych w wyniku reakcji fotooksydacji. Tworzywa sztuczne o strukturze aromatycznej, takie jak PET i PBAT, generowały szczególnie złożone mieszaniny chemiczne.

W miarę starzenia się tworzyw sztucznych naukowcy zaobserwowali wzrost liczby grup funkcyjnych zawierających tlen. Ta zmiana wskazywała na powstawanie alkoholi, karboksylanów, eterów i karbonyli. Wykryto również dodatki chemiczne, takie jak ftalany, co jest zgodne z ich stosunkowo słabym wiązaniem w tworzywach sztucznych.

Pomiary fluorescencji ujawniły kolejną uderzającą różnicę. Zawartość substancji organicznych w mikroorganizmach (MP) była zbliżona do materii organicznej wytwarzanej przez mikroby, a nie do materii organicznej pochodzącej z roślin lądowych i gleb. Ten wzór silnie kontrastuje z naturalną rozpuszczoną materią organiczną występującą w rzekach. Z czasem równowaga substancji białkowych, ligninowych i taninowych uległa zmianie w zależności od rodzaju plastiku i poziomu nasłonecznienia.

Niewidzialny plastik zagrożeniem dla środowiska

Zmieniające się mieszaniny chemiczne uwalniane przez mikroplastiki mogą wpływać na ekosystemy wodne na wiele sposobów. Mikroplastik DOM składa się w dużej mierze z małych, biologicznie dostępnych cząsteczek, które mogą stymulować lub hamować wzrost mikroorganizmów, zakłócać cykle składników odżywczych lub wchodzić w interakcje z metalami i innymi zanieczyszczeniami. Wcześniejsze badania wykazały, że mikroplastik DOM może wytwarzać reaktywne formy tlenu, wpływać na powstawanie produktów ubocznych dezynfekcji i zmieniać sposób, w jaki zanieczyszczenia wiążą się z cząsteczkami w wodzie.

Nasze odkrycia podkreślają wagę uwzględnienia pełnego cyklu życia mikroplastiku w wodzie, w tym niewidocznych, rozpuszczonych substancji chemicznych, które uwalnia

Ponieważ DOM MP jest chemicznie złożony i stale się zmienia, naukowcy sugerują, że narzędzia sztucznej inteligencji mogłyby pomóc w prognozowaniu zachowania się tych substancji w wodach naturalnych. Takie modele mogłyby usprawnić ocenę ryzyka związanego ze zdrowiem ekosystemów, transportem zanieczyszczeń i obiegiem węgla.