Sollys kan nedbryde havplastik til titusindvis af kemiske forbindelser

Sollys blev engang troet kun at fragmentere plastik i havmiljøet til mindre partikler, der kemisk ligner det originale materiale og varer ved for evigt. Imidlertid, Forskere har for nylig erfaret, at sollys også kemisk omdanner plastik til en række polymer-, opløst-, og gasfasede produkter.

Nu, en ny undersøgelse viser, at denne kemiske reaktion kan producere titusindvis af vandopløselige forbindelser, eller formler. Opdelingen i så mange formler, i løbet af få uger, er mindst ti gange mere kompleks end tidligere forstået.

"Den voksende evidens for, at fotokemisk omdannelse af plast er en vigtig transformationsproces i overfladevand, udfordrer en udbredt antagelse om plastens persistens i miljøet, "ifølge avisen, Plastformulering er en ny kontrol over dens fotokemiske skæbne i havet, udgivet i Miljøvidenskab og -teknologi .

Det videnskabelige samfund, politiske beslutningstagere, industri, og andre "antager, at eksponering for sollys blot fysisk fragmenterer makroplast til mikroplastik, som efterfølgende forbliver evigt i miljøet, " hedder det i avisen, hvis hovedforfatter er Anna Walsh, en studerende ved Massachusetts Institute of Technology-Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) Joint Program in Chemical Oceanography. De nye resultater, sammen med dem fra litteraturen, "udfordrer grundlæggende denne retningslinje og indikerer, at sollys ikke kun hjælper med fysisk fragmentering af plastik, det ændrer det kemisk, producerer en række transformationsprodukter, der ikke længere ligner modermaterialet."

"Det er forbløffende at tænke på, at sollys kan nedbryde plastik, som i det væsentlige er en forbindelse, der typisk har nogle tilsætningsstoffer blandet i, i titusindvis af forbindelser, der opløses i vand, " siger medforfatter Collin Ward, assisterende videnskabsmand i WHOI's Marine Chemistry and Geochemistry Department.

"Vi skal ikke kun tænke på skæbnen og virkningerne af den første plastik, der bliver lækket ud i miljøet, men også om transformationen af ​​disse materialer, " Ward noter. "Vi ved ikke rigtig endnu, hvilken påvirkning disse produkter kan have på akvatiske økosystemer eller for biogeokemiske processer såsom kulstofkredsløb. Mens plastik, der nedbrydes hurtigere end forventet, kan virke som en god ting, det er uklart, hvordan disse kemikalier kan påvirke miljøet."

Undersøgelsen undersøgte nedbrydningen under sollys af fire forskellige engangsplastikposer af polyethylen til forbrugere fra tre store detailhandlere, der fremstiller en masse plastikposer – Target, CVS, og Walmart – og sammenlignede dem med ren polyethylenfilm. Mest plastik, inklusive disse forhandlertasker, er ikke kun en ren basisharpiks, men de omfatter snarere en kompleks formulering af kemiske tilsætningsstoffer for at få plasten til at opføre sig eller se ud på en bestemt måde. Op til omkring en tredjedel af massen af ​​hver af forhandlernes plastikposer var uorganiske tilsætningsstoffer.

De organiske forbindelser produceret af sollys blev analyseret på National High Magnetic Field Laboratory, som har designet og udviklet et massespektrometer udstyret med en 21 tesla magnet, der opnår den højeste masseopløsning og nøjagtighed i verden. I det væsentlige, instrumentet er verdens smarteste skala, giver videnskabsmanden mulighed for at bestemme sammensætningen af ​​de sollysproducerede formler.

Forskere fandt ud af, at under sollys, de fire forhandlertasker producerede mellem ca. 5, 000 formler (til Target-posen) til 15, 000 formler (til Walmart-tasken), mens den rene polyethylenfilm producerede omkring 9, 000 formler. Forskeren fandt også ud af, at sammensætningen af ​​de fremstillede formler var forskellig mellem ren plast og forbrugerplast.

Mange tidligere undersøgelser af havplast har generelt brugt rene polymerer, som er dårlige proxyer for plastik i havmiljøet. Papiret opfordrer forskersamfundet til at "omfavne de forskellige formuleringer og sollysdrevne transformationer af plastik i havet" for at opnå en omfattende og præcis forståelse af skæbnen og virkningerne af havplastikforurening.

"Hvis målet er at forstå skæbnen og virkningerne af disse materialer, vi er nødt til at studere plastik, der er repræsentativt for dem, der rent faktisk lækker ud i miljøet, samt studere de forvitringsprocesser, der virker på dem, " siger Ward.

"Jeg er begejstret for dette arbejde, fordi det giver brugbare og opnåelige tilgange til fremstilling af mindre persistent plast i fremtiden, " siger medforfatter Christopher Reddy, seniorforsker i WHOI's Marine Chemistry and Geochemistry Department. ""Ved blot at ændre ingredienserne i deres opskrifter, plastindustrien kan gøre deres produkter mere modtagelige for nedbrud, når produktet når sin brugbare levetid."

"Der er meget plads til, at den akademiske verden og industrien kan samarbejde om dette problem, " tilføjer Ward. "En logisk måde at løse problemet hurtigere på er at arbejde med de mennesker, der udvikler materialerne og forstår deres sammensætninger. Ideelt set vi kan finde ud af, hvordan plastik kan omformuleres enten for at accelerere dets nedbrydning til produkter, der er godartede, eller for at minimere produktionen af ​​forbindelser, der ikke er godartede."

Et tidligere papir af Ward, Reddy, og hovedforfatter Taylor Nelson, en postdoc investigator i WHOI's Marine Chemistry and Geochemistry Department, viser, at biofilm, der vokser på plastik i havet, afskærmer lys fra at nå plastoverfladen og kan bremse plastisk nedbrydning af sollys. Ligesom avisen ledet af Walsh, Nelsons papir viste også, at sammensætningen af ​​plastik, herunder tilstedeværelsen af ​​tilsætningsstoffer, påvirket omfanget af denne effekt.