阳光分解海洋塑料时留下潜在有害的化学副产品

东北部研究人员在2021年发现，每年估计有400万吨至1000万吨塑料碳进入海洋。其中大部分最终漂浮在副热带洋流中。

现在，由东北大学教授阿伦·斯塔宾斯领导的研究人员已经研究了塑料分解时会发生什么。

“我们发现塑料在阳光下降解时会产生数百种化学物质，”东北大学海洋与环境科学、土木与环境工程以及化学和化学生物学教授斯塔宾斯说。“这可能会对海洋碳循环和海洋化学产生影响，并对人类健康产生潜在影响。”

塑料是由长碳链形成的聚合物，这些碳链使它们成为固体，但也使其具有疏水性或无法溶解在水中。因此，它们通常最终漂浮在海洋中。三种塑料——聚乙烯、聚丙烯和发泡聚苯乙烯——是特别常见的海洋景观;合计约占世界塑料产量的70%。

聚乙烯和聚丙烯在亚热带环流中也特别常见，在亚热带环流中，洋流以漂浮物质堆积在某种斑块中的方式循环。(斯塔宾斯指出，发泡聚苯乙烯最终会被水淹没并下沉，因此通常不会越过沿海水域。)

虽然我们可能听说塑料可以持续数百年，但这并不意味着塑料根本不会降解——特别是当暴露在亚热带海洋太阳强烈的紫外线下时。

因此，斯塔宾斯和博士后研究员朱立新着手找出聚乙烯、聚丙烯和发泡聚苯乙烯的光降解产生了哪些化学物质。

为此，他们从海洋中收集了微塑料，并将商店购买的其他塑料容器(例如洗发水瓶和食品容器)切成3毫米的碎片。他们将这些密封在石英罐中(斯塔宾斯指出，玻璃可以阻挡紫外线;这就是为什么我们坐在窗户上不会被晒伤)，里面装了一半从南大西洋收集的海水。

然后研究人员测量了罐子中塑料的数量和溶解的有机碳的化学成分。

然后将一些样品放置在黑暗中，一些放置在斯塔宾斯描述的晒黑床下的明亮处。两个月后，研究人员再次测量了罐子中塑料的含量和溶解有机碳的化学成分。

他们发现，在光照下的罐子里，塑料含量减少了，溶解的有机碳增加了，这表明阳光已经开始将塑料溶解成新的化学产品。

斯塔宾斯说：“阳光下塑料的损失很重要，因为有些人建议清理海洋表面以去除微塑料。”“但这项研究表明，如果我们能够阻止塑料进入海洋，那么阳光将在几十年内从地表水中去除较小的微塑料。

“然而，我们还需要知道塑料在阳光下产生的化学物质会发生什么，这就是为什么我们还研究了溶解的有机碳的化学性质——塑料溶解在海水中时形成的分子汤，”斯塔宾斯继续说道。

Stubbins发现319至705种化学产品是由暴露在光线下的塑料形成的。

与聚乙烯和聚丙烯相比，发泡聚苯乙烯分解并产生“更多样化的化学物质”。

“一旦光降解它们(尤其是聚苯乙烯)，这些化学物质就会重新组合并产生数百种不同的化学物质，”斯塔宾斯说。

斯塔宾斯说，这些来自塑料的额外化学物质可能会产生影响。

首先，它们可能正在改变海洋环境的化学成分，特别是世界海洋表面“微层”的组成，该微层在大气和海洋之间的物质交换(包括气溶胶、化学物质和微量气体)中发挥着重要作用。海洋。

“微层覆盖了整个海洋，占地球表面的70%，”斯塔宾斯指出。“如果改变该层的化学成分，就会改变海洋和空气之间的屏障，并改变包括气候活跃气体在内的物质交换。”

其次，虽然塑料降解产生的许多溶解化学物质会被微生物消耗，但有些化学物质不会被微生物消耗，事实上，它们可能会抑制细菌生长。

“它可能会改变微生物生态，”斯塔宾斯说。

检查这两种潜在影响是研究的后续步骤。此外，研究人员正在研究产生的一些单独的化学物质以及塑料降解时发生的化学反应的速率。

与此同时，聚丙烯和聚乙烯产生了“类似于母体材料”的溶解脂肪酸，斯塔宾斯说。但这些化学物质可以被海洋中的微生物用作食物。

斯塔宾斯说：“今天我们知道塑料在地球上无处不在，如果你想了解我们和其他生物体如何接触塑料，那么了解它们如何在地球上移动以及如何分解就很重要。”