模擬的陽光揭示了每年海上98％的塑料如何失蹤

數(shù)以千計(jì)的塑料碎片漂浮在海上，這會在稱為亞熱帶回旋的旋轉(zhuǎn)洋流中形成大的“垃圾碎片”。結(jié)果，對海洋生物的影響正在增加，并影響著從大型哺乳動物到海洋食物網(wǎng)底部細(xì)菌的生物。盡管海上有大量塑料積聚，但僅占向海洋輸入的塑料碎片的1-2%。這種丟失的塑料的命運(yùn)及其對海洋生物的影響在很大程度上尚不清楚。

看來，陽光驅(qū)動的光反應(yīng)可能是海上漂浮的塑料的重要沉陷。陽光還可以起到將塑料減小到小于海洋研究所捕獲的尺寸的作用。這一理論可以部分解釋每年有超過98%的進(jìn)入海洋的塑料會丟失。然而，直接，實(shí)驗(yàn)證明海洋塑料的光化學(xué)降解仍然很少。

來自佛羅里達(dá)大西洋大學(xué)港口分校海洋研究所，華東師范大學(xué)和東北大學(xué)的一組科學(xué)家進(jìn)行了一項(xiàng)獨(dú)特的研究，以幫助闡明海上遺失的塑料碎片的奧秘。他們的工作提供了有關(guān)幾種微塑料的去除機(jī)理和潛在壽命的新穎見解。

對于發(fā)表在《危險(xiǎn)材料雜志》上的這項(xiàng)研究，研究人員選擇了在海洋表面普遍發(fā)現(xiàn)的塑料聚合物，并使用太陽模擬器系統(tǒng)對其進(jìn)行了輻照。樣品在模擬陽光下照射大約兩個(gè)月，以捕獲塑料溶解的動力學(xué)。二十四小時(shí)相當(dāng)于在亞熱帶海洋回旋地表水中約一個(gè)太陽日的光化學(xué)暴露。為了評估這些塑料的物理和化學(xué)光降解作用，研究人員使用了光學(xué)顯微鏡，電子顯微鏡和傅立葉變換紅外(FT-IR)光譜。

結(jié)果表明，模擬的陽光增加了水中的溶解碳含量，并使這些微小的塑料顆粒變得更細(xì)。它還會破碎，氧化并改變輻照聚合物的顏色。去除速率取決于聚合物化學(xué)性質(zhì)。工程塑料溶液(再生塑料)的降解速度比聚丙烯(例如，消費(fèi)品包裝)和聚乙烯(例如，塑料袋，塑料薄膜以及包括瓶子的容器)降解得更快，而聚丙烯是研究中最耐光的聚合物。

根據(jù)塑性質(zhì)量損失的線性外推法，工程聚合物溶液(2.7年)和北太平洋渦流(2.8年)樣品的壽命最短，其次是聚丙烯(4.3年)，聚乙烯(33年)和標(biāo)準(zhǔn)聚乙烯( 49年)，用于板條箱，托盤，牛奶和果汁瓶以及食品包裝瓶蓋。

“對于大多數(shù)光反應(yīng)性微塑料，例如膨脹的聚苯乙烯和聚丙烯，日光可能會迅速從海水中去除這些聚合物。其他較難光降解的微塑料，例如聚乙烯，即使它們保留在海面，也可能需要數(shù)十至幾個(gè)世紀(jì)的時(shí)間才能降解。”趙士業(yè)博士，高級作者，博士后研究員，在特雷西·明瑟(Tracy Mincer)實(shí)驗(yàn)室工作，是FAU港口分校和Harriet L. Wilkes榮譽(yù)學(xué)院的生物學(xué)/生物地球化學(xué)助理教授。“此外，當(dāng)這些塑料在海上溶解時(shí)，它們會釋放出具有生物活性的有機(jī)化合物，這些化合物以總?cè)芙獾挠袡C(jī)碳來衡量，這是陽光驅(qū)動的塑料光降解的主要副產(chǎn)物。”

Zhao和合作者還檢查了塑料衍生的溶解有機(jī)碳對海洋微生物的可生化性。與天然生物不穩(wěn)定的海洋溶解有機(jī)碳相比，這些溶解有機(jī)物似乎具有廣泛的生物可降解性，并且在海洋中的下降。但是，其中一些有機(jī)物或其共浸出液可能會抑制微生物活性。海洋細(xì)菌容易利用大多數(shù)塑料光降解時(shí)釋放的溶解有機(jī)碳。

“塑料在海洋光降解過程中釋放生物抑制化合物的潛力可能影響微生物群落的生產(chǎn)力和結(jié)構(gòu)，對海洋的生物地球化學(xué)和生態(tài)產(chǎn)生未知的后果，”趙說。“我們研究中的四種聚合物之一對細(xì)菌產(chǎn)生了負(fù)面影響。需要更多的工作來確定光降解塑料釋放生物抑制化合物是普遍現(xiàn)象還是罕見現(xiàn)象。”

該研究的樣品包括回收后的塑料制成的消費(fèi)后的微塑料，例如洗發(fā)水瓶和一次性便當(dāng)盒(聚乙烯，聚丙烯和膨脹的聚苯乙烯)以及標(biāo)準(zhǔn)聚乙烯，以及從北太平洋地表水收集的塑料碎片?；剞D(zhuǎn) 隨機(jī)選擇每種聚合物類型的總計(jì)480個(gè)清潔片，稱重并分為兩組。