Блог

Jun 06, 2023

Передовой аналитический подход для оценки долгосрочных

npj Materials Degradation, том 7, Номер статьи: 59 (2023) Цитировать эту статью 668 Доступы Показатели Подробности Определение опасностей, создаваемых микропластиком (МП, <5 мм), требует понимания

npj Materials Degradation, том 7, Номер статьи: 59 (2023 г.) Цитировать эту статью

668 Доступов

Подробности о метриках

Определение опасностей, связанных с микропластиком (МП, <5 мм), требует понимания процессов разложения пластика под воздействием сил выветривания окружающей среды. Однако, несмотря на предполагаемые риски, существует ограниченная информация о естественном выветривании микропластика в морской среде. Наши результаты, полученные в экологически реалистичных условиях, показывают, что длительное морское выветривание привело к значительной деградации пластиковых поверхностей и объемных фаз, которая варьировалась в зависимости от времени и типа пластикового полимера. Пластмассы подверглись биообрастанию, измененной морфологии поверхности, термической стабильности и химической сигнатуре. Вторичные микронанопластики (МНЧ, <1 мкм) образовывались из выветриваемых пластиковых поверхностей, что подтверждается значительным уменьшением размера гранул PCL и ПВХ. Используя реальные данные, мы обнаружили, что пластиковые поверхности могут разрушаться со скоростью до 469,73 мкм в год, что в 12 раз превышает предыдущие оценки. Наши временные ряды предоставляют ценную информацию для разработки систем оценки рисков, связанных с пластиком, и будущей политики в отношении пластмасс.

Пластмассы являются крупными загрязнителями окружающей среды: по оценкам, 79% всех пластиковых отходов попадают на свалки и в окружающую среду1, становясь загрязнителем, вызывающим растущую обеспокоенность. При нынешних темпах глобального потребления пластика масса морского пластика, по оценкам, утроится с 50 миллионов тонн (МТ) в 2015 году до 150 МТ в 2025 году2,3, что будет иметь серьезные последствия для здоровья и функционирования экосистем морской среды. Попадая в окружающую среду, пластик постоянно подвергается воздействию атмосферных воздействий, в результате чего образуются микропластики (МП размером <5 мм) и потенциально токсичные побочные продукты процесса разложения пластика4. Пластмассы постоянно взаимодействуют с окружающей средой, что приводит к трансформации открытых поверхностей и усилению их токсичного воздействия. Факторы окружающей среды, такие как тепло, влажность, ультрафиолетовое (УФ) излучение, озон, механические воздействия, химические вещества и микроорганизмы, способствуют разложению пластика. Хотя условия, необходимые для полной минерализации пластика в нетоксичные соединения, маловероятны или происходят медленно4,5, выветривание является одним из наиболее важных процессов, влияющих на судьбу морского пластика, и его еще предстоит понять. Разложение пластика в морской среде происходит на несколько порядков медленнее, чем в наземной, из-за более низких температур и интенсивности ультрафиолетового излучения на поверхности моря5. Здесь пластик находится в постоянном контакте с водой, растворенными химическими и биологическими соединениями и микробами, которые могут выступать катализаторами процесса разложения6.

Текущие знания о выветриваемом пластике в основном основаны на моделировании старения и наблюдениях за пластиком, собранным в полевых условиях, которым не хватает необходимой информации о временных масштабах. Исследования искусственного старения предоставляют доказательства воздействия процессов выветривания, включая шелушение, растрескивание и изменение шероховатости поверхности7, а также выброс микроскопических пластиковых частиц8. Лишь немногие исследования изучали естественное поведение пластиковых материалов при атмосферных воздействиях9,10,11, однако большинство из них ограничены в своих масштабах и сосредоточены на небольшом количестве типов пластиковых полимеров и/или на относительно коротких временных рамках. Из-за отсутствия передовых аналитических инструментов предыдущие исследования не смогли полностью охарактеризовать поведение экологических пластиков под воздействием атмосферных воздействий, что не позволило глубоко понять их экологический риск. Изменения свойств поверхности, включая гидрофобность/гидрофильность, поверхностный заряд и шероховатость, могут влиять на адсорбцию химических загрязнителей, взаимодействие с природными коллоидами и наличие микробных биопленок12,13. В то же время объемные свойства пластиков (например, степень кристалличности, коэффициент диффузии и молекулярная структура) могут глубоко влиять на механическую стабильность пластиковых частиц и химические процессы адсорбции-десорбции14.