Похоже, что фотореакции, вызванные солнечным светом, могут стать важным стоком плавучих пластмасс в море. Солнечный свет также может играть роль в уменьшении размеров пластика до размеров, меньших размеров, зафиксированных океанскими исследованиями. Эта теория может частично объяснить, почему более 98 процентов пластика, попадающего в океаны, пропадают каждый год.
Однако прямые экспериментальные доказательства фотохимической деградации морского пластика остаются редкими.
Группа ученых из океанографического института гавани Атлантического университета Флориды, Восточно-Китайского педагогического университета и Северо-Восточного университета провела уникальное исследование, чтобы помочь раскрыть тайну пропавших без вести пластиковых фрагментов в море. Их работа позволяет по-новому взглянуть на механизмы удаления и потенциальный срок службы нескольких избранных микропластиков.
Для исследования, опубликованного в Journal of Hazardous Materials, исследователи выбрали пластиковые полимеры, преимущественно встречающиеся на поверхности океана, и облучили их с помощью системы симулятора солнечного излучения. Образцы облучали моделированным солнечным светом в течение примерно двух месяцев, чтобы зафиксировать кинетику растворения пластика. Двадцать четыре часа были эквивалентны одному солнечному дню фотохимического воздействия в поверхностных водах субтропического океанского круговорота.
Чтобы оценить физическое и химическое фотодеградацию этих пластиков, исследователи использовали оптическую микроскопию, электронную микроскопию и инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье (FT-IR).
Результаты показали, что имитация солнечного света увеличивает количество растворенного углерода в воде и делает эти крошечные частицы пластика мельче. Он также фрагментировал, окислял и изменял цвет облученных полимеров. Скорость удаления зависит от химического состава полимера.
Технические полимерные растворы (переработанный пластик) разлагаются быстрее, чем полипропилен (e.грамм. потребительская упаковка) и полиэтилен (е.грамм. полиэтиленовые пакеты, полиэтиленовые пленки и контейнеры, включая бутылки), которые были наиболее фотостойкими полимерами, изученными.
На основе линейной экстраполяции потери пластической массы были разработаны полимерные растворы (2.7 лет) и Северо-Тихоокеанский круговорот (2.8 лет) наименьший срок службы у образцов, за ним следуют полипропиленовые (4.3 года), полиэтилен (33 года) и стандартный полиэтилен (49 лет), используемые для ящиков, лотков, бутылок для молока и фруктовых соков и крышек для упаковки пищевых продуктов.
«Для наиболее фотореактивных микропластиков, таких как пенополистирол и полипропилен, солнечный свет может быстро удалить эти полимеры из океанской воды. Другим, менее фоторазлагаемым микропластикам, таким как полиэтилен, могут потребоваться десятилетия или столетия, чтобы разложиться, даже если они останутся на поверхности моря », – сказал Шие Чжао, доктор философии.D., старший автор и научный сотрудник, работающий в лаборатории Трейси Минсер, Ph.D., доцент кафедры биологии / биогеохимии в гавани FAU и Харриет Л. Wilkes Honors College. "Кроме того, поскольку эти пластмассы растворяются в море, они выделяют биологически активные органические соединения, которые измеряются как общий растворенный органический углерод, основной побочный продукт фотодеградации пластмассы под действием солнечного света."
Чжао и его сотрудники также проверили биолабильность растворенного органического углерода, полученного из пластика, в отношении морских микробов. Эти растворенные органические вещества, по-видимому, в значительной степени поддаются биологическому разложению и являются каплей в море по сравнению с естественным биолабильным морским растворенным органическим углеродом.
Однако некоторые из этих органических веществ или их совместного выщелачивания могут подавлять микробную активность. Растворенный органический углерод, выделяющийся при фотодеградации большинства пластиков, легко утилизировался морскими бактериями.
«Потенциал того, что пластмассы выделяют биологически ингибирующие соединения во время фотодеградации в океане, может повлиять на продуктивность и структуру микробного сообщества с неизвестными последствиями для биогеохимии и экологии океана», – сказал Чжао. «Один из четырех полимеров в нашем исследовании оказал негативное влияние на бактерии. Необходима дополнительная работа, чтобы определить, является ли выделение биоингибитирующих соединений из фотодеградирующих пластиков обычным или редким явлением."
Образцы в исследовании включали пост-потребительские микропластики из переработанного пластика, такие как бутылка шампуня и одноразовая коробка для завтрака (полиэтилен, полипропилен и пенополистирол), а также стандартный полиэтилен и фрагменты пластика, собранные из поверхностных вод северной части Тихого океана. Круговорот.
В общей сложности 480 очищенных деталей каждого типа полимера были случайным образом выбраны, взвешены и разделены на две группы.