Мікропластики були виявлені в деяких із найвіддаленіших середовищ світу, від засніжених вершин гори Еверест до океанських глибин Маріанської западини, проникаючи в екосистеми та навіть людські тіла.
Тепер нове дослідження під керівництвом вчених з Університету штату Пенсільванія (штат Пенсільванія) показує, що ці крихітні частинки пластику також можуть впливати на атмосферу та клімат. Дослідження показує, що мікропластик може діяти як частинки, що утворюють ядра льоду, потенційно змінюючи формування хмар, опади та навіть глобальні кліматичні моделі.
Мікропластик як зароджувач льоду
Було виявлено, що мікропластик – крихітні частинки пластику розміром менше 5 міліметрів – діє як частинки льоду, що утворюють зародки, тобто мікроскопічні аерозолі, які дозволяють кристалам льоду утворюватися в хмарах.
«Протягом останніх двох десятиліть досліджень мікропластику вчені виявили, що він є скрізь, тож це ще одна частина головоломки», — сказала Міріам Фрідман, професор хімії в Пенсільванському університеті та старший автор дослідження.
«Тепер зрозуміло, що нам потрібно краще зрозуміти, як вони взаємодіють з нашою кліматичною системою, тому що ми змогли показати, що мікропластик може ініціювати процес утворення хмар».
Як проводилося дослідження
У своїх експериментах дослідники досліджували чотири типи мікропластику: поліетилен низької щільності (LDPE), поліпропілен (PP), полівінілхлорид (PVC) і поліетилентерефталат (PET). Суспендуючи кожен пластик у маленьких краплях води та повільно охолоджуючи їх, команда спостерігала, як ці частинки впливають на утворення льоду.
Вони виявили, що краплі, що містять мікропластик, замерзали при температурах від -22 до -28 градусів за Цельсієм, що набагато вище, ніж типові -38 градусів за Цельсієм, необхідні для замерзання крапель без дефектів.
«Будь-який вид дефекту в краплі води, будь то пил, бактерії або мікропластик, може дати льоду щось утворитися — або зародитися — навколо», — сказала провідний автор дослідження Гайді Буссе, аспірантка Пенсільванського університету.
Мікропластик і погодні умови
Здатність мікропластику ініціювати утворення льоду в хмарах може мати масштабні наслідки для погоди та клімату. Коли хмари містять більше льоду, це може вплинути на структуру опадів, що часто призводить до сильніших опадів, оскільки краплі води затримуються у своєму спуску, поки вони не досягнуть більшого розміру.
«У забрудненому середовищі з великою кількістю аерозольних частинок, як-от мікропластик, ви розподіляєте доступну воду між більшою кількістю аерозольних частинок, утворюючи менші краплі навколо кожної з цих частинок», — сказав Буссе.
«Коли у вас більше крапель, ви отримуєте менше дощу, але оскільки краплі дощують лише тоді, коли вони стають достатньо великими, ви збираєте більше води в хмарі до того, як краплі стануть достатньо великими, щоб впасти, і, як наслідок, ви отримуєте сильніші опади, коли воно приходить».Мікропластик і хмарна структура
Вплив мікропластику на структуру хмар може також впливати на те, скільки сонячного випромінювання відбивається назад у космос або утримується в атмосфері Землі.
Хмари на великих висотах можуть допомогти утримувати тепло, що виділяється від Землі, що в деяких випадках може сприяти потеплінню. Фрідман підкреслив, що співвідношення рідкої води та льоду в хмарах відіграє вирішальну роль у визначенні того, чи мають хмари чистий ефект охолодження, чи зігрівання.
Оскільки мікропластик накопичується в атмосфері, його потенційний вплив на хмари змішаної фази може означати, що він уже впливає на глобальний клімат способами, які ще не повністю вивчені.
Зміна поведінки мікропластику, що старіє
Дослідники також досліджували, як «старіння навколишнього середовища» — природні процеси, яким піддаються частинки під впливом сонячного світла, озону та інших елементів в атмосфері — впливає на властивості мікропластику утворювати лід.
Аналіз показав, що старіння загалом знижує льодоутворювальну здатність LDPE, PP та PET, тоді як потенціал льодоутворення ПВХ фактично зріс через зміни на його поверхні, викликані старінням навколишнього середовища. Ця варіація свідчить про те, що з часом, коли мікропластик потрапляє в атмосферу, його вплив на формування хмар може змінитися.
«Ми знаємо, що той факт, що мікропластик може утворювати лід, має далекосяжні наслідки; ми просто ще не зовсім впевнені, що це таке», — сказав Буссе. «Ми можемо думати про це на багатьох різних рівнях, не тільки з точки зору більш потужних штормів, але також через зміни в розсіюванні світла, які можуть мати набагато більший вплив на наш клімат».
Майбутні дослідження мікропластикових добавок
Далі команда планує вивчити звичайні добавки, які містяться в пластмасах, такі як пластифікатори, щоб отримати більш повне розуміння того, як ці речовини можуть далі впливати на поведінку атмосфери. Багато пластмас містять різноманітні добавки, які можуть впливати на їхню фізичну та хімічну взаємодію в навколишньому середовищі. Аналіз цих додаткових факторів може показати більше про те, як мікропластик в атмосфері може впливати на динаміку погоди та клімату.
«Ми знаємо, що повний життєвий цикл цих пластикових виробів, які ми використовуємо щодня, може змінювати фізичні та оптичні властивості земних хмар і, отже, певним чином змінювати клімат, але нам ще потрібно багато дізнатися про те, що саме вони являють собою. робити», — сказав Буссе.
Оскільки вчені продовжують розгадувати поведінку мікропластику в атмосфері, нові відкриття можуть додати до зростаючого списку впливу, який ці частинки мають на глобальні системи – від наземних і морських екосистем до здоров’я людини, а тепер, потенційно, і клімату.
Сфера занепокоєння зростає
Мікропластики є відносно новою проблемою в атмосферних і кліматичних науках, і такі дослідники, як Фрідман, тепер починають пов’язувати їх широку присутність в атмосфері з можливим впливом на масштабні погодні умови та кліматичні системи. Дослідження підкреслює важливість розуміння повного життєвого циклу та поведінки пластику в навколишньому середовищі, особливо враховуючи наявність доказів того, що мікропластик впливає на процеси, які мають фундаментальне значення для клімату Землі.
Хоча багато чого ще невідомо, команда Фрідмана сподівається розвинути кліматичні моделі, які включають мікропластик, що дозволить вченим краще передбачити, як ці частинки можуть змінити тонкий атмосферний баланс планети. Оскільки дослідження тривають, мікропластик може не лише змінити наше розуміння забруднювачів навколишнього середовища, але й інформувати про майбутні правила, спрямовані на зменшення їх викидів і пом’якшення їхнього довгострокового впливу. Дослідження опубліковано в журналі Environmental Science and Technology: Air.