Simuleret sollys afslører, hvordan 98% af plast til søs forsvinder hvert år

Billioner af plastfragmenter flyder til søs, som får store "affaldspletter" til at danne sig i roterende havstrømme kaldet subtropiske gyrer. Som resultat, påvirkninger på havlivet er stigende og påvirker organismer fra store pattedyr til bakterier i bunden af ​​havets fødevæv. På trods af denne enorme ophobning af plast til søs, det tegner sig kun for 1 til 2 procent af plastaffaldsinput til havet. Skæbnen for denne manglende plastik og dens indvirkning på havlivet er stort set ukendt.

Det ser ud til, at sollys-drevne fotoreaktioner kan være en vigtig vask af flydende plast til havs. Sollys kan også have en rolle i at reducere plast til størrelser under dem, der er fanget af oceaniske undersøgelser. Denne teori kan delvist forklare, hvordan mere end 98 procent af plasten, der kommer ind i havene, forsvinder hvert år. Imidlertid, direkte, eksperimentelle beviser for den fotokemiske nedbrydning af havplast forbliver sjældne.

Et team af forskere fra Florida Atlantic University's Harbour Branch Oceanographic Institute, East China Normal University og Northeastern University gennemførte en unik undersøgelse for at hjælpe med at belyse mysteriet om manglende plastfragmenter til søs. Deres arbejde giver ny indsigt om fjernelsesmekanismer og potentielle levetider for nogle få udvalgte mikroplaster.

Til undersøgelsen, offentliggjort i Journal of Hazardous Materials , forskere udvalgte plastpolymerer, der forekommer på havoverfladen, og bestråler dem ved hjælp af et solsimulatorsystem. Prøverne blev bestrålet under simuleret sollys i cirka to måneder for at fange kinetikken ved plastisk opløsning. Fireogtyve timer svarede til omkring en soldag med fotokemisk eksponering i det subtropiske havgyr overfladevand. For at vurdere den fysiske og kemiske fotonedbrydning af disse plastmaterialer, forskere brugte optisk mikroskopi, elektronmikroskopi, og Fourier transformerer infrarød (FT-IR) spektroskopi.

Resultaterne viste, at simuleret sollys øgede mængden af ​​opløst kulstof i vandet og gjorde de små plastikpartikler mindre. Det fragmenterede også, oxiderede og ændrede farven på de bestrålede polymerer. Fjernelseshastigheder afhænger af polymerkemi. Konstruerede polymeropløsninger (genbrugsplast) nedbrydes hurtigere end polypropylen (f.eks. Forbrugeremballage) og polyethylen (f.eks. Plastposer, plastfilm, og beholdere inklusive flasker), som var de mest fotoresistente polymerer, der blev undersøgt.

Baseret på den lineære ekstrapolering af plastmassetab, konstruerede polymeropløsninger (2,7 år) og North Pacific Gyre (2,8 år) prøver havde den korteste levetid, efterfulgt af polypropylen (4,3 år), polyethylen (33 år), og standardpolyethylen (49 år), bruges til kasser, bakker, flasker til mælk og frugtsaft, og hætter til mademballage.

"For de mest fotoreaktive mikroplaster såsom ekspanderet polystyren og polypropylen, sollys kan hurtigt fjerne disse polymerer fra havets farvande. Andet, mindre fotoforringelig mikroplast, såsom polyethylen, kan tage årtier til århundreder at nedbrydes, selvom de forbliver på havoverfladen, "sagde Shiye Zhao, Ph.d., seniorforfatter og en post-doc-forsker, der arbejder i laboratoriet for Tracy Mincer, Ph.d., en adjunkt i biologi/biogeokemi ved FAU's Harbour Branch og Harriet L. Wilkes Honours College. "Ud over, da denne plast opløses til søs, de frigiver biologisk aktive organiske forbindelser, som måles som totalt opløst organisk kulstof, et stort biprodukt af sollys-drevet plastisk nedbrydning af plast. "

Zhao og samarbejdspartnere kontrollerede også biolabiliteten af ​​opløst organisk kulstofafledt kulstof på marine mikrober. Disse opløste organiske stoffer ser ud til at være stort set bionedbrydelige og en dråbe i havet sammenlignet med naturlig biologisk let opløst organisk kulstof. Imidlertid, nogle af disse organiske stoffer eller deres co-udvaskninger kan hæmme mikrobiel aktivitet. Det opløste organiske kulstof, der frigives som det meste plastisk nedbrydes, blev let udnyttet af havbakterier.

"Potentialet for, at plast frigiver biohæmmende forbindelser under fotonedbrydning i havet, kan påvirke mikrobiel samfunds produktivitet og struktur, med ukendte konsekvenser for havets biogeokemi og økologi, "sagde Zhao." En af fire polymerer i vores undersøgelse havde en negativ effekt på bakterier. Mere arbejde er nødvendigt for at afgøre, om frigivelse af biohæmmende forbindelser fra foto -nedbrydende plast er et almindeligt eller sjældent fænomen. "

Prøver i undersøgelsen omfattede efterforbrugermikroplast fra genbrugsplast, f.eks. En shampoo-flaske og en engangs madkasse (polyethylen, polypropylen, og ekspanderet polystyren), samt standard polyethylen, og plastfragmenter indsamlet fra overfladevandene i North Pacific Gyre. I alt 480 rensede stykker af hver polymertype blev tilfældigt udvalgt, vejet og opdelt i to grupper.