Nogle overraskelser om nedbrydning af mikroplast i vores oceaner

Ikke alle nyheder om plastik i havet er, hvad vi forventer. Faktisk er det måske ikke helt så slemt, som man først troede. Dette kommer som en kærkommen information, da vi fejrer National Science Week med et ocean -tema.

For nylig har forskning ledet af en ANSTO -videnskabsmand fundet ud af, at den strukturelle nedbrydning af plast i havet letter dens indtræden i den naturlige kulstofcyklus effektivt som kuldioxid.

Forskningen var en undersøgelse af fragmenteringen af ​​emballage til mikroplast i havet.

Arbejdet reducerer ikke den alvorlige trussel mod dyrelivet fra store stykker emballage, men drager vigtige konklusioner om de faktorer, der bestemmer plastens levetid i miljøet.

Undersøgelsen blev ledet af Dr. Chris Garvey (instrumentforsker ved ANSTOs australske center for neutronspredning). Chris er i øjeblikket stipendiat ved Lund Institute of Advanced Neutron og røntgenvidenskab, mens han er baseret på University of Malmö i Sverige.

Arbejdet bringer vigtig forståelse af de molekylære fysiske mekanismer, der muliggør fragmentering af plast i havet.

"Celluloseaffald, herunder pap og papir, går ind i kulstofcyklussen ved en velkendt proces. I de senere år har plast, og især polyethylen, som stammer fra fossile brændstoffer, har udskiftet papir som et barrieremateriale til emballering. Det er vigtigt at forstå, hvordan dette kulstof, fra en fossil pool, går ind i kulstofcyklussen, "sagde Garvey.

Med eksponering for UV -sollys og ilt i havet begynder plastikken naturligvis at blive sprød, revner og brydes i mindre stykker.

Garvey og hans medarbejdere ønskede at kende den molekylære proces, der førte til skørhed, og hvis disse processer bremser eller fremskynder den kemiske nedbrydning af plast.

Mikroplasten, der blev brugt i eksperimenterne, omfattede prøver, der blev indsamlet i Caribiens tropiske farvande som en del af Atlanterhavet.

Disse prøver blev sammenlignet lidt større forvitrede stykker plastik fra samme kilde og nye prøver, der var matchende kilde til de forvitrede stykker.

Mikroplast, som var omkring en millimeter i størrelse, havde været i vandet længe, ​​men der er ingen måde at vide, hvornår de kom ind i havet, udover at de repræsenterer en betydelig fragmentering af den originale emballage.

Imidlertid, sonder med analytiske teknikker, mest specielt lille og bred røntgen- og Raman-spredning, identificerede vigtige ændringer i mikrostrukturen.

Plast, i dette eksempel, polyethylen, består af ekstremt lange molekyler, der spænder over mange lag af skiftevis lag af krystallinske polymerkæder, der danner en lamellestruktur.

Dette er den normale struktur af polyethylen produceret ved sprøjtestøbning, der bruges til emballering.

Den lange tendens til langkædede molekylers naturlige tendens er at krystallisere, og denne proces frustreres af sammenfiltring af polymerkæderne mellem de krystallinske lameller.

UV -stråling i sollys får kæderne til at blive skåret. Dette har konsekvenser for den store nedbrydningsvej, der i sidste ende omdanner polymerkæderne til kuldioxid.

"Dette frigiver den kinetiske anholdelse, så polymeren begynder at krystallisere langsomt igen, og denne krystallisationsproces forstyrrer lamellestrukturen, "forklarede Garvey.

"Når lamellen forstyrres, det er ikke længere en så effektiv barriere, og ilt kan lettere diffundere ind i det, " han sagde.

I undersøgelsen af ​​polyethylen fra forskellige emballager, vidvinkel-røntgenspredning gav en indikation af nanoskala-fragmenteringen af ​​de krystallinske lag og en stigning i fraktionen af ​​krystallinsk polymer.

Småvinklet røntgenstråling viste tab af de skiftende lag af amorf og krystallinsk polymer. Lavfrekvent Raman -spredning afslørede lidt ændring i tykkelsen af ​​lamellen under nedbrydning.

Den kontinuerlige barriere af de krystallinske lameller, og dens barriere for iltdiffusion i plasten, er erstattet med fragmenterede nanodomæner, som bør give en mindre effektiv barriere for iltgennemtrængning i plasten.

Denne ændring katalyserer yderligere den yderligere nedbrydning af materialet ved oxidation.