Forskere finder ud af, hvordan bittesmå plastik glider gennem miljøet

Forskere fra Washington State University har vist de grundlæggende mekanismer, der tillader små stykker plastikposer og skumemballage på nanoskala at bevæge sig gennem miljøet.

Forskerne fandt ud af, at en silicaoverflade som sand har ringe effekt på at bremse plastikkens bevægelse, men at naturligt organisk materiale, der er et resultat af nedbrydning af plante- og dyrerester, enten midlertidigt eller permanent kan fange plastikpartiklerne i nanoskala, afhængig af plasttypen.

Arbejdet, offentliggjort i tidsskriftet Vandforskning , kunne hjælpe forskere med at udvikle bedre måder at filtrere fra og rense gennemtrængende plastik fra miljøet. Forskerne inkluderer Indranil Chowdhury, adjunkt i WSU's Institut for Bygge- og Miljøteknik, sammen med Mehnaz Shams og Iftaykhairul Alam, nyuddannede på civilingeniøruddannelsen.

"Vi kigger på at udvikle et filter, der kan være mere effektivt til at fjerne disse plastik, " sagde Chowdhury. "Folk har set denne plastik slippe ud i vores drikkevand, og vores nuværende drikkevandssystem er ikke tilstrækkeligt nok til at fjerne disse mikro- og nanoskala plastik. Dette arbejde er den første grundlæggende måde at se på disse mekanismer."

Omkring 1950'erne, plast har egenskaber, der gør dem nyttige for det moderne samfund. De er vandafvisende, billig, let at fremstille og anvendelig til en lang række formål. Imidlertid, Ophobning af plastik er ved at blive en voksende bekymring rundt om i verden med gigantiske pletter af plastikaffald, der flyder i havene, og plastikaffald, der dukker op i de fjerneste områder af verden.

"Plast er en fantastisk opfindelse og så nem at bruge, men de er så vedholdende i miljøet, " sagde Chowdhury.

Efter de er brugt, plast nedbrydes gennem kemikalier, mekaniske og biologiske processer til mikro- og derefter nano-størrelse partikler mindre end 100 nanometer i størrelse. På trods af deres fjernelse i nogle spildevandsrensningsanlæg, store mængder plastik i mikro- og nanoskala ender stadig i miljøet. Mere end 90% af postevandet i USA indeholder nanoskala plast, Chowdhury sagde, og en undersøgelse fra 2019 viste, at folk spiser omkring fem gram plastik om ugen eller mængden af ​​plastik på et kreditkort. De sundhedsmæssige virkninger af en sådan miljøforurening er ikke godt forstået.

"Vi kender ikke sundhedseffekterne, og toksiciteten er stadig ukendt, men vi fortsætter med at drikke disse plastik hver dag, " sagde Chowdhury.

Som en del af den nye undersøgelse, forskerne undersøgte interaktionen med miljøet af de mindste partikler af de to mest almindelige plasttyper, polyethylen og polystyren, at lære, hvad der kan hæmme deres bevægelse. Polyethylen bruges i plastikposer, mælkekartoner og fødevareemballage, mens polystyren er en skumplast, der bruges i skumdrikkebægre og emballagematerialer.

I deres arbejde, forskerne fandt ud af, at polyethylenpartiklerne fra plastikposer let bevæger sig gennem miljøet - uanset om det er gennem en silicaoverflade som sand eller naturligt organisk materiale. Sand og plastikpartikler frastøder hinanden på samme måde som en magnets poler, så plasten ikke klæber til sandpartiklerne. Plastpartiklerne glom på naturligt organisk materiale, der er allestedsnærværende i naturligt vandmiljø, men kun midlertidigt. De kan nemt vaskes af med en ændring i kemien i vandet.

"Det er dårlige nyheder for polyethylen i miljøet, " sagde Chowdhury. "Det klæber ikke så meget til silicaoverfladen, og hvis det klæber til overfladen af ​​det naturlige organiske stof, den kan mobiliseres igen. Baseret på disse resultater, det indikerer, at polyethylenplast i nanoskala kan undslippe fra vores drikkevandsbehandlingsprocesser, især filtrering."

I tilfælde af polystyrenpartikler, forskerne fandt bedre nyheder. Mens en silicaoverflade ikke var i stand til at stoppe sin bevægelse, organisk stof gjorde. Når først polystyrenpartiklerne klæbede til det organiske stof, de blev på plads.

Forskerne håber, at forskningen i sidste ende vil hjælpe dem med at udvikle filtreringssystemer til vandbehandlingsanlæg til at fjerne nanoskala partikler af plastik.