Исследование, опубликованное исследователями Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI), показывает, что полистирол, один из самых распространенных в мире пластиков, может разлагаться под воздействием солнечного света в течение десятилетий или столетий, а не тысяч лет, как считалось ранее. Исследование опубликовано 10 октября 2019 года в журнале Environmental Science and Technology Letters..
«В настоящее время политики обычно предполагают, что полистирол сохраняется в окружающей среде вечно», - говорит Коллин Уорд, морской химик из WHOI и ведущий автор исследования.«Это часть оправдания написания политики, которая его запрещает. Одним из наших мотивов для этого исследования было понять, действительно ли полистирол служит вечно. окружающая среда может быть короче и, вероятно, более сложной, чем мы думали ранее. Шанс причинения вреда окружающей среде в течение десятилетий все еще существует».
Полистирол регулярно обнаруживается в Мировом океане с 1970-х годов. Идея о том, что солнечный свет разлагает пластмассы, не нова, говорит Уорд: «Вы только посмотрите на пластиковые игрушки для детских площадок, скамейки в парке или садовые стулья, которые могут быстро выгореть на солнце». Исследование WHOI показывает, что солнечный свет не только вызывает физическое разрушение пластмасс, но и заставляет их химически разлагаться на растворенный органический углерод и следовые количества двуокиси углерода на уровнях, слишком низких, чтобы повлиять на изменение климата. Как только пластик претерпевает эту трансформацию, его первоначальная форма исчезает из окружающей среды и становится совершенно новыми побочными продуктами, невидимыми невооруженным глазом. Он добавляет, что рассмотрение того, как происходит это преобразование, будет важной частью оценки того, сколько пластика фактически находится в окружающей среде.
Предыдущие оценки скорости разрушения полистирола основывались на другом наборе предположений, говорит Уорд. Прошлые исследования в основном были сосредоточены на роли микробов в их деградации, а не на рассмотрении других факторов, таких как солнечный свет. В этом нет ничего удивительного, говорит Крис Редди, морской химик из WHOI и соавтор статьи. Пластик - это просто еще одна форма органического углерода, и, по-видимому, микробы «съели бы его», но он предупреждает, что микробы также умны и избирательны. Химическая структура полистирола сложна и громоздка с кольцевой основой, которая блокирует микробы или просто делает пластик не стоящим усилий.
«Хотя кольцеобразная основа полистирола делает его сложной мишенью для микробов, его форма и размер идеально подходят для улавливания определенных частот солнечного света», - добавляет Уорд. Поглощение этой энергии может разорвать углеродные связи.
В лаборатории исследователи проверили, может ли солнечный свет преобразовывать полистирол, подвергая воздействию пять различных образцов имеющегося в продаже полистирола. Группа погрузила каждого из них в герметичные стеклянные контейнеры с водой и направила на них свет от солнечного симулятора, лампы, которая воспроизводит частоты солнечного света. Затем ученые собрали CO2 и соединения, растворенные в воде.
С помощью различных химических инструментов, включая ускорительный масс-спектрометр размером с комнату, Уорд и его коллеги проследили происхождение атомов углерода, обнаруженных как в CO2, так и в фильтрованной воде. «Для этого мы использовали несколько методов, и все они указывали на один и тот же результат: солнечный свет может превратить полистирол в CO2. Но нам нужно больше исследований, чтобы понять, что происходит с другими продуктами. которые растворяются в воде», - говорит Уорд.
Исследование также показало, что добавки к полистиролу, которые могут определять его цвет, гибкость и другие физические характеристики, играют важную роль в разрушении.«Кажется, что разные добавки поглощают солнечные лучи разной частоты, что влияет на скорость разрушения пластика», - говорит Редди.