Grand Challenge review understreger den globale virkning af mikroplast

Professor Rob Hale fra William &Mary's Virginia Institute of Marine Science er hovedforfatter af en ny "Grand Challenges"-opgave bestilt for at markere 100-årsdagen for American Geophysical Union, verdens største sammenslutning af jord- og rumforskere med mere end 60, 000 medlemmer i 137 lande.

Papiret, "Et globalt perspektiv på mikroplastik, " er medforfatter af VIMS doktorand Meredith Seeley og seniorforsker Dr. Mark LaGuardia, sammen med Drs. Lei Mai og Eddy Zeng fra Jinan University i Guangzhou, Kina.

"Mikroplast" er mikroskopiske partikler fremstillet til produkter som ansigtsscrubs, eller produceret, når det er fysisk, kemisk, og biologiske kræfter nedbryder større stykker plastikrester. Der har været udbredt bekymring blandt videnskabsmænd og offentligheden om, at disse små syntetiske fragmenter påvirker marine økosystemer.

AGU's administrerende direktør/CEO Chris McEntee siger, at de store udfordringer "repræsenterer en særlig samling af gennemgangspapirer med åben adgang med det fælles mål at transformere jord- og rumvidenskaben for at imødekomme dagens udfordringer og morgendagens muligheder. De udforsker, hvor større forskning og opdagelser er nødvendige for at løse grundlæggende spørgsmål i vores forståelse af Jorden og solsystemet."

Ikke kun et havproblem

Holdets papir vises i januarudgaven af Journal of Geophysical Research:Oceans , men Hale er hurtig til at understrege, at mikroplast også er et problem uden for havmiljøet.

"Det er ikke kun et havproblem, " siger Hale. "Der er voksende beviser for, at mikroplast er fordelt over landoverfladen og i luften. Vi åbner endelig de andre kasser og opdager et ret betydeligt fodaftryk."

Ja, den brede karakter af den mikroplastiske trussel er et hovedfokus i forfatternes manuskript. "Vi understreger, at mikroplast er et globalt fænomen, som ikke kan forstås tilstrækkeligt eller behandles i sammenhæng med havmiljøet alene, " siger Hale. "Der produceres plastik, Brugt, og kasseret på land, og spredes gennem jord, floder, og atmosfæren. Katten er allerede ude af sækken, hvis du taler om at håndtere disse materialer, efter de har nået havet."

Forskerne bemærker, at problemets globale omfang også strækker sig til den sociale sfære. "Vi er nødt til at erkende, at mikroplastikforurening er et internationalt problem, der ikke respekterer politiske grænser, " siger Seeley. "Som med klimaændringer og artsforvaltning, udviklede og nye lande bliver nødt til at samarbejde for at finde retfærdige løsninger."

Ikke alt plastik er det samme

Et andet mål med artiklen er at opnå en bredere anerkendelse af, at "plast" er en samlebetegnelse for en kompleks række af materialer, der varierer i kemisk sammensætning, størrelse, struktur, og form - inklusive pellets, fragmenter, og fibre. Yderligere kompleksitet er, at plast ofte er tilsat additiver, herunder flammehæmmere og UV-hæmmere, som i sig selv kan have miljø- og sundhedseffekter.

"Folk antager ofte, at al plast er ens og opfører sig identisk i miljøet, " siger Hale, "men det er slet ikke tilfældet. For at løse nøglespørgsmål og afbøde mulige påvirkninger, alle – producenter, videnskabsmænd, sundhedsspecialister, ingeniører, økonomer, politiske beslutningstagere, og andre - skal samarbejde for bedre at forstå sammensætningen og arten af ​​plastprodukter og deres tilsætningsstoffer."

Forskerne understreger også, at mikroplastikkens egenskaber kan og ændrer sig under og efter brug. "Kompleksiteten af ​​mikroplast bliver endnu mere indviklet, når de kommer ind i miljøet og begynder at blande sig og forvitre, " siger LaGuardia. "Vi er nødt til bedre at forstå disse kompleksiteter, især i overgangszoner som flodmundinger."

For at opnå den forståelse, Forfatterne anbefaler, at forskersamfundet bevæger sig ud over studier af individuelle levesteder, størrelsesintervaller, polymertyper, eller former; og i mere holistiske undersøgelser af mikroplastiks skiftende egenskaber og deres indvirkning på økosystemernes sundhed og processer.

Behov for bedre værktøjer

Forskernes tredje hovedbudskab er, at en omfattende forståelse af mikroplastproblematikken, og de mest effektive svar, vil kræve bedre analytiske værktøjer.

"For at forstå de reelle virkninger af mikroplastik, " siger Hale, "Vi er nødt til at forbedre vores sampling og analytiske evner, inklusive evnen til at studere nanoplast og forvitrede materialer." Nanoplast er partikler endnu mindre end mikroplastik, med størrelser fra 1 nanometer til 1, 000 nanometer eller en mikron. En DNA-streng er omkring 2,5 nanometer på tværs.

Hale siger, at de nuværende avancerede instrumenter, såsom FTIR og Raman mikroskoper, "giv rigtig god information, når du sætter fokus på en enkelt mikroplastikpartikel." Problemet, han siger, er, at mange prøver indeholder tusindvis af forskellige partikler, og mange af disse partikler er virkelig, rigtig lille.

"Der er en afbrydelse, " siger Hale. "Meget af vores teknologi kan ikke komme ned til ting under 10 mikron, og med hensyn til virkninger på organismer, vi tror, ​​at mindre partikler kan være mere giftige." Forsøger at bygge bro over dette hul, VIMS modtog for nylig finansiering fra NOAA Marine Debris-programmet til at undersøge interaktioner mellem partikler mindre end 10 mikron og smitsomme sygdomme hos fisk.

Virkninger på menneskers sundhed?

Forfatternes bekymringer vedrørende mikroplastik omfatter potentielle indvirkninger på menneskers sundhed.

"Der har været bekymringer omkring indtagelse af mikroplastik fra fisk og skaldyr, men indendørsmiljøet er vores største direkte trussel, " siger Hale. "Mange mennesker i udviklede lande bruger næsten al deres tid indendørs, i rum, der i stigende grad er lufttætte og isolerede med ting som polystyrenskum. Vores eksponering for mikroplast fra indånding og indtagelse af indendørs støv kan have toksikologiske konsekvenser, men der har været meget lidt forskning."

For at imødekomme disse bekymringer, Hale og kolleger hos VIMS anskaffer sig et time-of-flight massespektrometer, som forhåbentlig vil give dem mulighed for bedre at analysere kemiske kontaminanter forbundet med mikroplastik, såvel som dem, der findes i andre miljøprøver.

"Dette vil hjælpe os med at begynde at gå efter alle disse ukendte tilsætningsstoffer i plast og åbne den Pandoras æske lidt bedre, " siger Hale. "Jeg tror, ​​det er der, handlingen virkelig er med hensyn til menneskers sundhed."