Триллионы пластиковых фрагментов плавают в море, что приводит к образованию больших «мусорных пятен» во вращающихся океанских течениях, называемых субтропическими круговоротами. В результате воздействие на жизнь в океане усиливается и затрагивает организмы от крупных млекопитающих до бактерий, составляющих основу пищевой сети океана. Несмотря на такое огромное скопление пластика в море, на его долю приходится лишь 1-2 процента пластикового мусора, попадающего в океан. Судьба этого пропавшего пластика и его влияние на морскую жизнь остаются в значительной степени неизвестными.
Похоже, фотореакции, вызванные солнечным светом, могут быть важным стоком плавучего пластика в море. Солнечный свет также может сыграть свою роль в уменьшении размеров пластика до размеров, которые меньше тех, которые фиксируются океаническими исследованиями. Эта теория может частично объяснить, почему ежегодно пропадает более 98 процентов пластика, попадающего в океаны. Однако прямые экспериментальные доказательства фотохимического разложения морского пластика остаются редкостью.
Группа ученых из Океанографического института отделения гавани Атлантического университета Флориды, Восточно-китайского педагогического университета и Северо-восточного университета провела уникальное исследование, чтобы помочь раскрыть тайну пропажи пластиковых фрагментов в море. Их работа дает новое представление о механизмах удаления и потенциальном сроке службы некоторых избранных микропластиков.
Для исследования, опубликованного в Journal of Hazardous Materials, исследователи выбрали пластиковые полимеры, которые в основном встречаются на поверхности океана, и облучили их с помощью системы имитации солнечного излучения. Образцы облучали искусственным солнечным светом в течение примерно двух месяцев, чтобы зафиксировать кинетику растворения пластика. Двадцать четыре часа были эквивалентны примерно одному солнечному дню фотохимического воздействия в поверхностных водах субтропического круговорота океана. Чтобы оценить физическую и химическую фотодеградацию этих пластиков, исследователи использовали оптическую микроскопию, электронную микроскопию и инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье (FT-IR)..
Результаты показали, что имитация солнечного света увеличила количество растворенного углерода в воде и сделала эти крошечные частицы пластика еще меньше. Он также фрагментировал, окислял и изменял цвет облученных полимеров. Скорость удаления зависела от химического состава полимера. Специализированные полимерные растворы (переработанные пластмассы) разлагаются быстрее, чем полипропилен (например, полипропилен).грамм. потребительская упаковка) и полиэтилен (например, пластиковые пакеты, пластиковая пленка и контейнеры, включая бутылки), которые оказались наиболее фотостойкими изученными полимерами.
На основании линейной экстраполяции потери массы пластмассы, образцы инженерных полимеров (2,7 года) и Северо-Тихоокеанского круговорота (2,8 года) имели самый короткий срок службы, за ними следуют полипропилен (4,3 года) и полиэтилен (33 года)., и стандартный полиэтилен (49 лет), используемый для изготовления ящиков, лотков, бутылок для молока и фруктовых соков, а также крышек для упаковки пищевых продуктов.
Для большинства фотореактивных микропластиков, таких как вспененный полистирол и полипропилен, солнечный свет может быстро удалить эти полимеры из океанских вод. Другие, менее фоторазлагаемые микропластики, такие как полиэтилен, могут разлагаться от десятилетий до столетий, даже если они остаются в поверхности моря», - сказал Шие Чжао, доктор философии, старший автор и научный сотрудник, работающий в лаборатории Трейси Минсер, доктора философии, доцента биологии/биогеохимии в Harbour Branch FAU, и Гарриет Л. Колледж Уилкса с отличием. «Кроме того, поскольку эти пластмассы растворяются в море, они выделяют биологически активные органические соединения, которые измеряются как общий растворенный органический углерод, основной побочный продукт фоторазложения пластика под воздействием солнечного света».
Чжао и его сотрудники также проверили биолабильность растворенного органического углерода, полученного из пластика, на морских микробах. Эти растворенные органические вещества кажутся в целом биоразлагаемыми и представляют собой каплю в море по сравнению с естественным биолабильным морским растворенным органическим углеродом. Однако некоторые из этих органических веществ или их продукты совместного выщелачивания могут ингибировать микробную активность. Растворенный органический углерод, высвобождаемый при фоторазложении большинства пластиков, был легко использован морскими бактериями.
«Потенциал того, что пластик выделяет биоингибиторные соединения во время фоторазложения в океане, может повлиять на продуктивность и структуру микробного сообщества с неизвестными последствиями для биогеохимии и экологии океана», - сказал Чжао.«Один из четырех полимеров в нашем исследовании оказал негативное влияние на бактерии. Необходима дополнительная работа, чтобы определить, является ли высвобождение биоингибиторных соединений из фоторазлагающихся пластиков обычным или редким явлением».
Образцы в исследовании включали микропластик постпотребления из переработанного пластика, такого как бутылка шампуня и одноразовая коробка для завтрака (полиэтилен, полипропилен и пенополистирол), а также стандартный полиэтилен и фрагменты пластика, собранные с поверхности. воды Северо-Тихоокеанского круговорота. В общей сложности 480 очищенных кусков каждого типа полимера были случайным образом отобраны, взвешены и разделены на две группы.