Το ηλιακό φως προκαλεί τη διαρροή ενός μεταβαλλόμενου μείγματος διαλυμένων χημικών ουσιών από τα μικροπλαστικά σε ποτάμια και ωκεανούς, δημιουργώντας αόρατη ρύπανση πολύ πέρα από τα ίδια τα πλαστικά σωματίδια. Αυτά τα χημικά ρεύματα διαφέρουν από τη φυσική οργανική ύλη και μπορεί να επηρεάζουν αθόρυβα την υδρόβια ζωή, τη χημεία του νερού αλλά και την υγεία των ανθρώπων που πίνουν το νερό.
Ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα μικροπλαστικά (MP) που παρασύρονται από ποτάμια, λίμνες και ωκεανούς απελευθερώνουν συνεχώς ένα σύνθετο μείγμα διαλυμένων οργανικών χημικών ουσιών στο νερό. Αυτή η χημική διαρροή συνεχίζεται με την πάροδο του χρόνου και γίνεται πολύ πιο έντονη όταν τα πλαστικά εκτίθενται στο ηλιακό φως. Τα νέα ευρήματα προσφέρουν την πιο λεπτομερή εικόνα σε μοριακό επίπεδο μέχρι στιγμής για το πώς σχηματίζεται και αλλάζει η διαλυμένη οργανική ύλη που προέρχεται από μικροπλαστικά, γνωστή ως MP DOM, σε φυσικά υδάτινα περιβάλλοντα.
Η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο New Contaminants, εξέτασε τέσσερις κοινούς τύπους πλαστικού και συνέκρινε τις χημικές ουσίες που απελευθέρωναν με τη φυσική διαλυμένη οργανική ύλη που βρίσκεται στα ποτάμια. Συνδυάζοντας την κινητική μοντελοποίηση με τη φασματοσκοπία φθορισμού, τη φασματομετρία μάζας υψηλής ανάλυσης και την υπέρυθρη ανάλυση, η ομάδα έδειξε ότι κάθε τύπος πλαστικού απελευθερώνει το δικό του μοναδικό χημικό μείγμα. Αυτές οι χημικές υπογραφές μεταβάλλονται καθώς το ηλιακό φως διασπά σταδιακά τις πλαστικές επιφάνειες.
«Τα μικροπλαστικά δεν μολύνουν μόνο τα υδάτινα περιβάλλοντα ως ορατά σωματίδια. Δημιουργούν επίσης ένα αόρατο χημικό ρεύμα που αλλάζει καθώς αλλάζουν οι καιρικές συνθήκες», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Jiunian Guan του Northeast Normal University. «Η μελέτη μας δείχνει ότι το ηλιακό φως είναι ο κύριος μοχλός αυτής της διαδικασίας και ότι τα μόρια που απελευθερώνονται από τα πλαστικά είναι πολύ διαφορετικά από αυτά που παράγονται φυσικά σε ποτάμια και εδάφη».
Για να κατανοήσουν καλύτερα πώς το φως επηρεάζει την διάσπαση των πλαστικών, οι ερευνητές εξέθεσαν μικροπλαστικά πολυαιθυλενίου, τερεφθαλικού πολυαιθυλενίου, πολυγαλακτικού οξέος και πολυβουτυλενικού αδιπικού κοβαλτίου τερεφθαλικού σε νερό τόσο υπό σκοτεινές όσο και σε υπεριώδεις συνθήκες για έως και 96 ώρες. Η έκθεση στο ηλιακό φως αύξησε απότομα την ποσότητα διαλυμένου οργανικού άνθρακα που απελευθερώθηκε από κάθε πλαστικό που δοκιμάστηκε. Τα πλαστικά που χαρακτηρίστηκαν ως βιοδιασπώμενα, συμπεριλαμβανομένων των PLA και PBAT, απελευθέρωσαν τις μεγαλύτερες ποσότητες, αντανακλώντας τις λιγότερο σταθερές χημικές δομές τους.
Η κινητική μοντελοποίηση αποκάλυψε ότι η διαδικασία απελευθέρωσης ακολούθησε συμπεριφορά μηδενικής τάξης. Αυτό σημαίνει ότι ο ρυθμός ελέγχθηκε από φυσικά και χημικά όρια στην πλαστική επιφάνεια και όχι από το πόσο υλικό ήταν ήδη διαλυμένο στο νερό. Υπό υπεριώδες φως, οι ερευνητές αναγνώρισαν τη διάχυση της μεμβράνης ως τον κύριο παράγοντα που επιβραδύνει τη διαδικασία απελευθέρωσης.
Λεπτομερείς χημικές αναλύσεις έδειξαν ότι το MP DOM περιέχει ένα ευρύ φάσμα μορίων που προέρχονται από πλαστικά πρόσθετα, μονομερή, ολιγομερή και θραύσματα που σχηματίζονται μέσω φωτοοξειδωμένων αντιδράσεων. Τα πλαστικά με αρωματικές δομές, όπως το PET και το PBAT, παρήγαγαν ιδιαίτερα σύνθετα χημικά μείγματα.
Καθώς τα πλαστικά συνέχισαν να υφίστανται τις καιρικές συνθήκες, οι ερευνητές παρατήρησαν αύξηση στις λειτουργικές ομάδες που περιέχουν οξυγόνο. Αυτή η μετατόπιση υποδείκνυε τον σχηματισμό αλκοολών, καρβοξυλικών, αιθέρων και καρβονυλίων. Ανιχνεύτηκαν επίσης χημικά πρόσθετα όπως οι φθαλικές ενώσεις, γεγονός που ευθυγραμμίζεται με τη σχετικά ασθενή πρόσδεσή τους μέσα στα πλαστικά υλικά.
Οι μετρήσεις φθορισμού αποκάλυψαν μια άλλη εντυπωσιακή διαφορά. Το MP DOM έμοιαζε πολύ με οργανικό υλικό που παράγεται από μικρόβια και όχι με οργανική ύλη που προέρχεται από χερσαία φυτά και εδάφη. Αυτό το μοτίβο έρχεται σε έντονη αντίθεση με τη φυσική διαλυμένη οργανική ύλη που βρίσκεται στα ποτάμια. Με την πάροδο του χρόνου, η ισορροπία των πρωτεϊνικών, λιγνινικών και τανινικών ουσιών μεταβλήθηκε ανάλογα με τον τύπο του πλαστικού και το επίπεδο έκθεσης στο ηλιακό φως.
Τα μεταβαλλόμενα χημικά μείγματα που απελευθερώνονται από τα μικροπλαστικά θα μπορούσαν να επηρεάσουν τα υδάτινα οικοσυστήματα με πολλαπλούς τρόπους. Το MP DOM αποτελείται σε μεγάλο βαθμό από μικρά, βιολογικά προσβάσιμα μόρια που μπορούν να διεγείρουν ή να καταστείλουν την μικροβιακή ανάπτυξη, να διαταράξουν τους κύκλους των θρεπτικών συστατικών ή να αλληλεπιδράσουν με μέταλλα και άλλους ρύπους. Προηγούμενη έρευνα έχει δείξει ότι το MP DOM μπορεί να παράγει δραστικά είδη οξυγόνου, να επηρεάσει τον σχηματισμό υποπροϊόντων απολύμανσης και να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο οι ρύποι προσκολλώνται στα σωματίδια στο νερό.
«Τα ευρήματά μας υπογραμμίζουν τη σημασία της εξέτασης του πλήρους κύκλου ζωής των μικροπλαστικών στο νερό, συμπεριλαμβανομένων των αόρατων διαλυμένων χημικών ουσιών που απελευθερώνουν», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Shiting Liu. «Καθώς η παγκόσμια παραγωγή πλαστικών συνεχίζει να αυξάνεται, αυτές οι διαλυμένες ενώσεις μπορεί να έχουν αυξανόμενη περιβαλλοντική σημασία».
Επειδή το MP DOM είναι χημικά πολύπλοκο και αλλάζει συνεχώς, οι ερευνητές προτείνουν ότι τα εργαλεία μηχανικής μάθησης θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην πρόβλεψη του τρόπου με τον οποίο συμπεριφέρονται αυτές οι ουσίες στα φυσικά νερά.
Οι συγγραφείς επισημαίνουν επίσης ότι η ροή μικροπλαστικών σε ποτάμια και ωκεανούς παραμένει σε μεγάλο βαθμό ανεξέλεγκτη. Καθώς τα πλαστικά συνεχίζουν να θρυμματίζονται και να αποικοδομούνται υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός, η απελευθέρωση μικροπλαστικών (MPs DOM) αναμένεται να αυξηθεί. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αυτές οι χημικές ουσίες εξελίσσονται σε διαφορετικά στάδια της διάσπασης των πλαστικών θα είναι απαραίτητη για την αξιολόγηση των μακροπρόθεσμων περιβαλλοντικών τους επιπτώσεων.
Περισσότερες πληροφορίες: Shiting Liu, Xiamu Zelang, Chao Ma, Zhuoyu Li, Xinyue Wang, Hanyu Ju, Jingjie Zhang, Jiunian Guan. Molecular-level insights into derivation dynamics of microplastic-derived dissolved organic matter. New Contaminants, 2025; 1 (1): 0 DOI: 10.48130/newcontam-0025-0016.