Ученые обнаружили микропластик, крошечные кусочки пластика размером менее 5 миллиметров, в некоторых из самых нетронутых мест на Земле, от глубин Марианской впадины до снега на Эвересте и облаков на вершинах гор Китая и Японии. Микропластик был обнаружен в мозге человека, животах морских черепах и корнях растений.
Новое исследование, проведенное учеными из Университета штата Пенсильвания, показывает, что микропластик в атмосфере может влиять на погоду и климат.
Исследование, опубликованное в журнале ACS ES&T Air, продемонстрировало, что микропластик действует как частицы, образующие зародыши льда, микроскопические аэрозоли, которые способствуют образованию ледяных кристаллов в облаках.
Это означает, что микропластик может повлиять на характер осадков, прогнозирование погоды, моделирование климата и даже безопасность полетов, влияя на то, как атмосферные ледяные кристаллы формируют облака, объяснила соавтор исследования профессор Мириам Фридман из Университета штата Пенсильвания.
«За последние два десятилетия исследований микропластика ученые обнаружили, что он повсюду, так что это еще один кусочек головоломки», — сказал Фридман. «Теперь ясно, что нам нужно лучше понять, как он взаимодействует с нашей климатической системой, потому что мы смогли показать, что процесс образования облаков может быть вызван микропластиком».
В контролируемой среде лаборатории исследователи изучали замораживающую активность четырех различных типов микропластика: полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), полипропилен (ПП), поливинилхлорид (ПВХ) и полиэтилентерефталат (ПЭТ). Команда суспендировала четыре типа пластика в небольших каплях воды и медленно охлаждала капли, чтобы наблюдать, как микропластик влияет на образование льда.
Они обнаружили, что средняя температура, при которой замерзали капли, была на 5–10 градусов выше, чем у капель без микропластика. Обычно атмосферная капля воды без каких-либо дефектов замерзает при температуре около -38°C, объяснила соавтор исследования Хайди Буссе из Университета штата Пенсильвания.
Любой дефект в капле воды, будь то пыль, бактерии или микропластик, может дать льду что-то, вокруг чего он может образоваться — или зародиться — вокруг него. Эта крошечная структура как раз достаточна, чтобы заставить каплю воды замерзнуть при более высоких температурах.
«В случае с нашим микропластиком 50% капель замерзали при -22°C для большинства исследованных пластиков», — сказала Буссе. «Оказывается, если вы вводите что-то нерастворимое, вы вводите дефект в эту каплю, и она может образовывать зародыши льда при более высоких температурах».
Что означает это открытие для погоды и климата, не совсем ясно, объяснила Фридман, но это говорит о том, что микропластик, вероятно, уже оказывает влияние. Она добавила, что облака смешанной фазы, такие как пухлые кучевые облака, похожие на одеяло слоистые облака и темные, зловещие нимбовые облака, содержат комбинацию жидкой и замерзшей воды. Эти облака могут быть широко распространены по всей атмосфере, включая классические облака в форме «наковальни», которые могут образовываться во время гроз.
«Когда воздушные потоки таковы, что капли поднимаются в атмосферу и охлаждаются, именно тогда микропластик может влиять на погодные условия и образовывать лед в облаках», — говорит Фридман. «В загрязненной среде с большим количеством аэрозольных частиц, таких как микропластик, вы распределяете имеющуюся воду среди большего количества аэрозольных частиц, образуя более мелкие капли вокруг каждой из этих частиц. Когда у вас больше капель, вы получаете меньше дождя, но поскольку капли выпадают только после того, как становятся достаточно большими, вы собираете больше воды в облаке до того, как капли станут достаточно большими, чтобы упасть, и, как следствие, вы получаете более сильные осадки, когда они приходят».
В целом облака охлаждают Землю, отражая солнечное излучение, но определенные облака на определенных высотах могут оказывать согревающий эффект, помогая улавливать энергию, излучаемую Землей. Количество жидкой воды по сравнению с количеством льда важно для определения того, в какой степени облака будут оказывать согревающий или охлаждающий эффект. Если микропластик влияет на формирование облаков смешанной фазы, он, вероятно, также влияет на климат, но крайне сложно смоделировать их общий эффект.
«Мы знаем, что тот факт, что микропластик может образовывать ядро льда, имеет далеко идущие последствия, мы просто пока не совсем уверены, какие именно», — сказала Буссе. «Мы можем думать об этом на многих разных уровнях, не только с точки зрения более мощных штормов, но и через изменения в рассеянии света , которые могут иметь гораздо большее влияние на наш климат».
Исследователи также обнаружили, что старение под воздействием окружающей среды, естественные фотохимические процессы, которые испытывают аэрозольные частицы с течением времени, могут существенно изменить то, как частицы взаимодействуют с газами и парами в атмосфере. Команда смоделировала старение под воздействием окружающей среды, подвергая микропластик воздействию света, озона и кислот, чтобы увидеть, изменило ли это их способность образовывать лед.
Они обнаружили, что все протестированные пластики могли образовывать лед, но старение в целом снижало способность LDPE, PP и PET к образованию льда. Напротив, старение увеличивало способность ПВХ к образованию льда из-за небольших изменений на его поверхности, вызванных старением.
Далее команда собирается изучить различные добавки, которые обычно добавляют в пластмассы, такие как пластификаторы, чтобы лучше понять, как обычно используемые пластмассы могут влиять на атмосферу Земли.
«Мы знаем, что полный жизненный цикл этих пластиковых изделий, которые мы используем каждый день, может изменить физические и оптические свойства облаков Земли и, следовательно, каким-то образом изменить климат, но нам еще многое предстоит узнать о том, что именно они делают», — сказала Буссе.
