Сонячне світло руйнує полістирол швидше, ніж очікувалося

October 15, 2019
Певний пластик розкладається під дією сонячного світла

Дослідження, опубліковане дослідниками з Океанографічного інституту Вудс-Хоула (WHOI) показує, що полістирол, один із найбільш поширених у світі пластиків, може розкладатися під впливом сонячного світла протягом десятиліть або століть, а не тисячі років тому. Дослідження нещодавно було опубліковано в журналі Environmental Science and Technology Letters.

Полістирол регулярно виявляють у світовому океані з 1970-х років. Ідея про те, що сонячне світло руйнує пластик, не є новою, каже Уорд: «Просто подивіться на пластикові іграшки, паркові лавки чи шезлонги, які можуть швидко вибілитися від сонця». Нове дослідження показує, що сонячне світло може не тільки фізично руйнувати пластик, але також може хімічно розщеплювати його на розчинений органічний вуглець і сліди вуглекислого газу на рівні, надто низькому, щоб вплинути на зміну клімату. Коли пластик проходить цю трансформацію, його початкова форма зникає з навколишнього середовища, створюючи абсолютно нові побічні продукти, невидимі неозброєним оком. Питання про те, як відбувається ця трансформація, стане важливою частиною оцінки того, скільки пластику насправді міститься в навколишньому середовищі.

«На даний момент політики загалом вважають, що полістирол залишатиметься в навколишньому середовищі вічно», – каже Коллін Ворд, морський хімік WHOI та провідний автор дослідження. «Це частина виправдання для заборони їх політикою». Однією з наших мотивацій для цього дослідження було зрозуміти, чи дійсно полістирол служить вічно. «Ми не кажемо, що забруднення пластиком — це не погано, ми лише кажемо, що стійкість полістиролу в навколишньому середовищі може бути коротшою та, можливо, складнішою, ніж ми розуміли досі, і ймовірність десятиліть шкоди навколишньому середовищу все ще існує».

Попередні оцінки того, як швидко розчиняється полістирол, ґрунтувалися на інших припущеннях, пояснює Уорд. Попередні дослідження були зосереджені переважно на ролі мікробів у деградації, а не на інших факторах, таких як сонячне світло. Це не дивно, додає Кріс Редді, морський хімік ВООЗ і співавтор нинішнього дослідження. Пластик — це лише інша форма органічного вуглецю, і мікроби, ймовірно, «з’їли» б його, але це попереджає, що мікроби також розумні та вибіркові. Хімічна структура полістиролу є складною та громіздкою.

"Хоча структура полістиролу є важкою мішенню для мікробів, він має ідеальну форму та розмір, щоб захопити певні частоти сонячного світла", - додає Уорд. Поглинання цієї енергії може розірвати вуглецеві зв’язки.

У лабораторії дослідники перевірили п’ять різних зразків комерційно доступного полістиролу. Вони занурили кожен зразок у герметичні скляні ємності з водою та піддали їх впливу сонячного симулятора, лампи, яка емулює частоти сонячного світла. Потім вчені зібрали CO2 і сполуки, розчинені у воді.

За допомогою різних хімічних інструментів, зокрема мас-спектрометра, Уорд і його колеги відстежили походження вуглецю атомів, знайдених як у CO2, так і в фільтрованій воді. «Ми використовували кілька методів, щоб зробити це, і всі вони вказували на той самий результат: сонячне світло може перетворити полістирол на CO2, але нам потрібні додаткові дослідження, щоб зрозуміти, що відбувається з іншими продуктами, які розчиняються у воді», — сказав Уорд.

Дослідження також виявило, що добавки до полістиролу, які можуть визначати його колір, гнучкість та інші фізичні властивості, відіграють важливу роль у деградації. «Різні добавки, здається, поглинають різні частоти сонячного світла, що впливає на швидкість розкладання пластику», — каже Редді.