Новое исследование показало, что эта химическая реакция может давать десятки тысяч водорастворимых соединений или формул. Разбивка на это множество формул за несколько недель по крайней мере в десять раз сложнее, чем предполагалось ранее.
«Растущее количество свидетельств того, что фотохимическое преобразование пластика является важным процессом преобразования в поверхностных водах, ставит под сомнение широко распространенное предположение о стойкости пластика в окружающей среде», – говорится в статье. Пластиковый состав является новым средством контроля его фотохимической судьбы в океане. , опубликовано в журнале Environmental Science & Technology.
Научное сообщество, политики, промышленность и другие "предполагают, что воздействие солнечного света просто физически фрагментирует макропластик до микропластика, который впоследствии навсегда сохраняется в окружающей среде", – говорится в статье, ведущим автором которой является Анна Уолш, студентка Массачусетского технологического института. -Совместная программа океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) по химической океанографии.
Новые результаты, наряду с данными из литературы, «в корне бросают вызов этому руководству и показывают, что солнечный свет не только способствует физическому дроблению пластика, но и химически изменяет его, производя набор продуктов трансформации, которые больше не похожи на исходный материал."
«Удивительно думать, что солнечный свет может разрушить пластик, который, по сути, представляет собой одно соединение, к которому обычно примешаны некоторые добавки, на десятки тысяч соединений, растворяющихся в воде», – говорит соавтор Коллин Уорд, младший научный сотрудник отдела морской химии ВОЗ. и геохимии.
«Мы должны думать не только о судьбе и воздействии исходных пластмасс, которые просачиваются в окружающую среду, но и о преобразовании этих материалов», – отмечает Уорд. «Мы еще не знаем, какое влияние эти продукты могут оказать на водные экосистемы или на биогеохимические процессы, такие как круговорот углерода.
Хотя пластик разрушается быстрее, чем ожидалось, может показаться хорошим делом, неясно, как эти химические вещества могут повлиять на окружающую среду."
В исследовании изучалось разрушение под солнечным светом четырех различных одноразовых полиэтиленовых полиэтиленовых пакетов от трех крупных розничных продавцов, которые производят много пластиковых пакетов – Target, CVS и Walmart – и сравнивалось их с чистой полиэтиленовой пленкой. Большая часть пластика, включая эти пакеты для розничной торговли, не просто чистая базовая смола, а, скорее, они содержат сложный состав химических добавок, которые заставляют пластик вести себя или выглядеть определенным образом. Примерно треть массы пластиковых пакетов розничных продавцов составляли неорганические добавки.
Органические соединения, производимые солнечным светом, были проанализированы в Национальной лаборатории сильного магнитного поля, которая спроектировала и разработала масс-спектрометр, оснащенный магнитом 21 тесла, который обеспечивает самое высокое разрешение и точность по массе в мире. По сути, прибор представляет собой самую причудливую шкалу в мире, позволяющую ученым определять состав формул, производимых солнечным светом.
Исследователи обнаружили, что под воздействием солнечного света четыре пакета розничной торговли производили от примерно 5000 формул (для сумки Target) до 15000 формул (для сумки Walmart), в то время как чистая полиэтиленовая пленка давала около 9000 формул. Ученый также обнаружил, что состав производимых формул различается между чистыми и потребительскими пластиками.
Во многих предыдущих исследованиях морского пластика обычно использовались чистые полимеры, которые плохо заменяют пластик в морской среде.
В документе содержится призыв к исследовательскому сообществу «принять различные формулировки и трансформации пластмасс в океане под воздействием солнечного света», чтобы получить всестороннее и точное понимание судьбы и последствий загрязнения морской среды пластиком.
«Если цель состоит в том, чтобы понять судьбу и влияние этих материалов, нам необходимо изучить пластмассы, которые являются репрезентативными для тех, которые действительно просачиваются в окружающую среду, а также изучить процессы выветривания, воздействующие на них», – говорит Уорд.
«Я в восторге от этой работы, потому что она предлагает действенные и достижимые подходы к созданию менее стойких пластмасс в будущем», – говорит соавтор Кристофер Редди, старший научный сотрудник отдела морской химии и геохимии ВОЗ. "" Просто изменив ингредиенты в своих рецептах, производители пластмасс могут сделать свои продукты более подверженными разрушению, когда продукт достигнет своего полезного срока службы."
«У академических кругов и промышленности есть много возможностей для сотрудничества по этой проблеме», – добавляет Уорд. «Один из логических способов решить проблему быстрее – работать с людьми, которые разрабатывают материалы и разбираются в их композициях.
В идеале мы можем выяснить, как можно изменить формулу пластика, чтобы ускорить его разложение в безвредные продукты или свести к минимуму производство небезопасных соединений."
В более ранней статье Уорда, Редди и ведущего автора Тейлора Нельсона, докторанта отдела морской химии и геохимии WHOI, показано, что биопленки, растущие на пластике в океане, экранируют свет, достигающий поверхности пластика, и могут замедлять разложение пластика под действием солнечного света. Как и статья Уолша, статья Нельсона также показала, что состав пластика, включая присутствие добавок, влияет на степень этого эффекта.
Поддержка исследований была предоставлена Институтом Сивера, Фондом семьи Герстнер, WHOI и U.S. Национальный научный фонд.