Co się dzieje, gdy światło słoneczne rozbija plastik w oceanie?

Według badaczy z bostońskiego Northeastern University, każdego roku do oceanów przedostaje się 4 do 10 milionów ton plastiku, z czego większość unosi się w prądach subtropikalnych. Zespół naukowy pod kierownictwem profesora Arona Stubbinsa postanowił sprawdzić, co się dzieje, gdy tworzywa sztuczne zaczynają się rozpadać na czynniki pierwsze? Odkryto, że podczas ich degradacji pod wpływem światła słonecznego powstają setki substancji chemicznych, co może to mieć negatywny wpływ na obieg węgla w oceanie i jego chemię, a także potencjalne konsekwencje dla zdrowia ludzkiego.

Tworzywa sztuczne to polimery utworzone z długich łańcuchów węglowych, które czynią je z jednej strony stałymi, a z drugiej hydrofobowymi, czyli nierozpuszczalnymi w wodzie. Polietylen, polipropylen i spieniony polistyren stanowią około 70% tworzyw sztucznych produkowanych na świecie, co przekłada się na ich dominującą obecność w oceanach. Polietylen i polipropylen są również szczególnie powszechne w subtropikalnych wirach, gdzie prądy oceaniczne zmieniają się w taki sposób, że pływające materiały gromadzą się w swego rodzaju plamie. Spieniony polistyren w końcu nasiąka wodą i tonie, więc zwykle nie przedostaje się do wód przybrzeżnych.

Chociaż tworzywa sztuczne są w stanie wytrzymać setki lat, nie oznacza to, że nie ulegają degradacji – szczególnie pod wpływem intensywnych promieni ultrafioletowych pochodzących ze słońca padającego na subtropikalne oceany. Profesor Stubbins i doktorantka Lixin Zhu postanowili dowiedzieć się, jakie substancje chemiczne powstają w wyniku fotodegradacji polietylenu, polipropylenu i spienionego polistyrenu. Aby to zrobić, zebrali mikroplastik z oceanu i pocięli inne plastikowe pojemniki zakupione w sklepach, takie jak butelka szamponu i pojemnik na żywność, na 3-milimetrowe kawałki. Zamknęli je w kwarcowych słoikach do połowy wypełnionych wodą morską zebraną z południowego Atlantyku.

Następnie badacze zmierzyli ilość tworzyw sztucznych i skład chemiczny rozpuszczonego węgla organicznego w słoikach. Część próbek umieszczono w ciemności, a część na świetle. Po dwóch miesiącach badacze ponownie zmierzyli ilość plastiku i skład chemiczny rozpuszczonego węgla organicznego w słoikach, odkrywając, że w tych pod światłem było mniej plastiku i więcej rozpuszczonego węgla organicznego. To wskazuje, że światło słoneczne zaczęło rozpuszczać tworzywa sztuczne, tworząc nowe związki chemiczne. Stubbins odkrył, że z tworzyw sztucznych wystawionych na działanie światła powstało od 319 do 705 związków chemicznych. Spieniony polistyren wytworzył większą różnorodność substancji chemicznych niż polietylen i polipropylen.

Powstałe związki chemiczne mogą zmieniać skład środowiska morskiego, w szczególności skład „mikrowarstwy” na powierzchni oceanów na świecie, która odgrywa ważną rolę w wymianie materiałów – w tym aerozoli, substancji chemicznych i gazów śladowych – pomiędzy atmosferą a ocean. Chociaż wiele rozpuszczonych substancji chemicznych wytwarzanych w wyniku degradacji tworzyw sztucznych jest zużywanych przez mikroorganizmy, niektóre nie są zużywane i w rzeczywistości mogą hamować rozwój bakterii, co może zmieniać ekologię drobnoustrojów.

Zbadanie obu potencjalnych skutków to jeden z kolejnych etapów badań. Ponadto naukowcy badają niektóre wytwarzane chemikalia i tempo reakcji chemicznych zachodzących podczas degradacji tworzyw sztucznych. Tymczasem polipropylen i polietylen wytworzyły rozpuszczone kwasy tłuszczowe przypominające materiał macierzysty. Jednak te chemikalia mogą być wykorzystywane jako żywność przez mikroorganizmy w oceanie.

„Dzisiaj wiemy, że tworzywa sztuczne są wszędzie na Ziemi, a zrozumienie tego, w jaki sposób przemieszczają się po planecie i jak rozkładają się, jest ważne, jeśli chcemy zrozumieć, w jaki sposób my i inne organizmy jesteśmy na nie narażeni” – mówi Stubbins.

Źródło: www.northeastern.edu
Zdjęcie: www.pixabay.com