Οι φυσαλίδες αέρα στα πλαστικά απελευθερώνουν μικροπλαστικά στο νερό

Οι φυσαλίδες αέρα στα πλαστικά απελευθερώνουν μικροπλαστικά στο νερό

Οι αόρατες μικροφυσαλίδες που σχηματίζονται στα καθημερινά πλαστικά μπορούν να ρίξουν μικροσκοπικά θραύσματα, αποκαλύπτοντας μια χαμηλής ενέργειας και ευρέως διαδεδομένη οδό πλαστικής ρύπανσης που εμφανίζεται όπου το νερό συναντά το πλαστικό.

Μελέτη:Η διάβρωση που προκαλείται από μικροφυσαλίδες απελευθερώνει μικρο- και νανοπλαστικά στο νερό. Πηγή φωτογραφίας: Ennachii/Shutterstock.com

Μια νέα μελέτη με επικεφαλής ερευνητές στο Trinity College του Δουβλίνου, Ιρλανδία, αναφέρει ότι οι φυσαλίδες αέρα που σχηματίζονται σε πλαστικές επιφάνειες μπορεί να οδηγήσουν σε διάβρωση και κατακερματισμό της επιφάνειας και να πυροδοτήσουν την απελευθέρωση μικρο- και νανοπλαστικών που είχαν προηγουμένως συνδεθεί στην επιφάνεια και δύσκολα ανιχνεύσιμα στο νερό. Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικόΕπιστημονικές εξελίξεις.

Γιατί είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τις κρυφές πηγές μικροπλαστικών

Τα μικρο- και τα νανοπλαστικά (MNPs) είναι ευρέως διαδεδομένοι μικρορύποι σε υδάτινα περιβάλλοντα που έχουν επιβλαβείς επιπτώσεις στο περιβάλλον, την άγρια ​​ζωή και την ανθρώπινη υγεία. Αυτοί οι ρύποι μπορούν να ανιχνευθούν σε κάθε επίπεδο της τροφικής αλυσίδας ακόμα και σε διάφορα όργανα του ανθρώπινου σώματος. Σύμφωνα με πρόσφατους υπολογισμούς, οι άνθρωποι καταπίνουν έως και 90.000 μικροπλαστικά ετησίως μόνο μέσω του εμφιαλωμένου νερού.

Τα MNPs χαρακτηρίζονται από το μικρό τους μέγεθος σωματιδίων, τις ισχυρές ιδιότητες πρόσφυσης και την έντονη ικανότητά τους να συσσωρεύονται στον ανθρώπινο ιστό. Η συσσώρευση μικροπλαστικών στον ανθρώπινο ιστό σχετίζεται με αυξημένο κίνδυνο σοβαρών καρδιαγγειακών επιπλοκών και έχει συνδεθεί με νευροεκφυλιστικές ασθένειες.

Τα υπάρχοντα στοιχεία υποδηλώνουν ότι τα MNP απελευθερώνονται από πλαστικούς όγκους στο νερό μέσω μηχανικής υποβάθμισης ή έκθεσης στην υπεριώδη ακτινοβολία (UV). Ωστόσο, οι μελέτες που εξετάζουν την επίδραση υδρόβιων παραγόντων όπως οι φυσαλίδες αέρα, το pH και η αλατότητα στην παραγωγή MNP λείπουν σε μεγάλο βαθμό, παρά τη στενή επαφή μεταξύ πλαστικών και νερού σε υδάτινα περιβάλλοντα.

Δεδομένων των πιθανών επιπτώσεων στην υγεία των MNPs, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τους μηχανισμούς που διέπουν το σχηματισμό και την απελευθέρωση των MNPs προκειμένου να αναπτυχθούν αποτελεσματικές στρατηγικές μετριασμού. Μεταξύ των διαφόρων μηχανισμών παραγωγής MNP, ο ρόλος των φυσαλίδων αέρα έχει κερδίσει μεγάλη προσοχή.

Οι φυσαλίδες αέρα, οι οποίες σχηματίζονται κυρίως σε πλαστικές επιφάνειες υπό κατάλληλες συνθήκες νερού και επιφάνειας, μπορούν να αποσπάσουν χαλαρά σωματίδια από αυτές τις επιφάνειες και να τα μεταφέρουν στο νερό. Οι μικρές φυσαλίδες που συνδέονται με τα MNP μπορούν να αλλάξουν τις φυσικές τους ιδιότητες όπως η επιφανειακή τάση, η πυκνότητα και η συμπεριφορά μεταφοράς.

Όσον αφορά τον τρόπο δράσης, τα διαθέσιμα ευρήματα δείχνουν ότι οι τάσεις που προκαλούνται από φυσαλίδες αέρα σε πλαστικές επιφάνειες λόγω εσωτερικής πίεσης μπορεί να οδηγήσουν σε επιφανειακές ρωγμές. Λαμβάνοντας υπόψη αυτόν τον τρόπο δράσης, η παρούσα μελέτη είχε στόχο να διερευνήσει τον ρόλο των φυσαλίδων αέρα στη δημιουργία MNP στις επιφάνειες τυπικών πλαστικών.

Οι μικροφυσαλίδες διαβρώνουν τις πλαστικές επιφάνειες χωρίς εξωτερική ενέργεια

Η μελέτη διαπίστωσε ότι οι μικροσκοπικές φυσαλίδες αέρα που σχηματίζονται αυθόρμητα όταν το επιτρέπουν οι συνθήκες νερού σε τυπικές πλαστικές επιφάνειες μπορούν να διαβρώσουν επιφανειακά ελαττώματα και να πυροδοτήσουν την απελευθέρωση MNP. Αυτά τα συμβάντα συνέβησαν ανεξάρτητα και παράλληλα με τη μηχανική αποικοδόμηση όγκου ή την οξειδωτική αποικοδόμηση πλαστικών επιφανειών που προκαλείται από την υπεριώδη ακτινοβολία, αντί να αντικαταστήσουν αυτούς τους μηχανισμούς.

Ο κατακερματισμός των πλαστικών επιφανειών που προκλήθηκε από φυσαλίδες αέρα συνέβη σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών (25°C έως 95°C) και σε διάφορους τύπους νερού, συμπεριλαμβανομένου του απιονισμένου νερού, της βρύσης, του ποταμού και του θαλασσινού νερού, με ταχύτερη και πιο εκτεταμένη απελευθέρωση που παρατηρείται σε υψηλές θερμοκρασίες.

Όσον αφορά τον τρόπο δράσης, η μελέτη έδειξε ότι ο σχηματισμός, η διαστολή και η κίνηση φυσαλίδων αέρα σε πλαστικές επιφάνειες δημιουργούν τοπικές διατμητικές και τριχοειδείς τάσεις ικανές να διαλύουν και να παραμορφώνουν πολυμερές υλικό χαμηλού μοριακού βάρους σε επιφανειακά ελαττώματα που είναι μηχανικά λιγότερο σταθερά από το μεγαλύτερο μέρος του πλαστικού, με αποτέλεσμα την απελευθέρωση MNP στο νερό.

Αυτός ο μηχανισμός παραγωγής MNP μέσω φυσαλίδων αέρα είναι διαφορετικός από άλλους μηχανισμούς που έχουν μελετηθεί ευρέως. Κατά τη διάρκεια της οξειδωτικής αποικοδόμησης που προκαλείται από την υπεριώδη ακτινοβολία, απαιτείται μια συνεχής ροή φωτονίων υψηλής ενέργειας για τη διάσπαση των πολυμερών δεσμών. Αυτό συνήθως ισοδυναμεί με μήνες έως χρόνια ηλιακού φωτός ή ενεργοβόρων εργαστηριακών λαμπτήρων.

Ομοίως, η μηχανική αποικοδόμηση απαιτεί συνεχή παροχή εξωτερικής πίεσης μέσω κυμάτων, άμμου, βιομηχανικής φρεζαρίσματος ή τυρβώδους ανάμειξης για τη διάσπαση των πολυμερών δομών.

Οι φυσαλίδες αέρα, από την άλλη πλευρά, σχηματίζονται χωρίς την ανάγκη πρόσθετης μηχανικής κίνησης ή ισχύος ακτινοβολίας όταν πληρούνται οι κατάλληλες συνθήκες και δεν απαιτούν εξωτερική είσοδο ενέργειας πέρα ​​από τις ήδη υπάρχουσες διεπιφανειακές δυνάμεις. Η επιφανειακή τάση των φυσαλίδων παρέχει τοπικές δυνάμεις που αποσπούν υλικό χαμηλού μοριακού βάρους, χαμηλού κρυσταλλικού υλικού από ελαττώματα, πράγμα που σημαίνει ότι ο κατακερματισμός της επιφάνειας που οδηγεί στην ενέργεια προέρχεται απευθείας από την ελεύθερη διεπιφανειακή ενέργεια που υπάρχει ήδη στο σύστημα.

Συνολικά, αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι ο κατακερματισμός των πλαστικών επιφανειών που προκαλείται από φυσαλίδες αέρα είναι μια πραγματικά χαμηλής ενέργειας μονοπάτι για την απελευθέρωση MNP και συμβαίνει οπουδήποτε έρχονται σε επαφή νερό και πλαστικές επιφάνειες, συμπεριλαμβανομένων των καθημερινών και φυσικών υδάτινων περιβαλλόντων.

Ο σχηματισμός φυσαλίδων αέρα εξαρτάται από δύο παράγοντες: την ποιότητα του νερού και τις φυσικοχημικές ιδιότητες των πλαστικών επιφανειών. Σε υψηλές θερμοκρασίες, η διαλυτότητα του αερίου στο νερό μειώνεται, γεγονός που προάγει το σχηματισμό και την ανάπτυξη φυσαλίδων αέρα σε πλαστικές επιφάνειες. Ομοίως, υψηλότερα επίπεδα διαλυμένου οξυγόνου και χαμηλότερα επίπεδα αλατιού παρέχουν επιπλέον διαλυμένο αέριο για το σχηματισμό φυσαλίδων αέρα.

Επιπλέον, τα υδρόφοβα πολυμερή όπως το πολυπροπυλένιο και το πολυαιθυλένιο έχουν εγγενή επιφανειακά ελαττώματα και είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για το σχηματισμό φυσαλίδων αέρα λόγω της αυξημένης παγίδευσης αερίου.

Αυτοί οι μηχανισμοί υποδηλώνουν ότι ο κατακερματισμός των πλαστικών επιφανειών που προκαλείται από φυσαλίδες αέρα και η επακόλουθη απελευθέρωση MNPs μπορεί να τροποποιηθεί με συντονισμό περιβαλλοντικών παραμέτρων όπως τύπους νερού, θερμοκρασία έκθεσης, διαλυμένο οξυγόνο, αλατότητα και ακτινοβολία UV, καθώς και πλαστικές ιδιότητες όπως πλαστικοί τύποι, ελαττώματα επιφάνειας, προσκόλληση βιοφίλμ, βαθμός μοριακού βάρους και μοριακού βάρους.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι τα ευρήματά τους θα τονώσουν περαιτέρω μελέτες σχετικά με τον ρόλο των υδάτινων παραγόντων και την ανάπτυξη στρατηγικών για τον περιορισμό της απελευθέρωσης πλαστικών ρύπων.

Κατεβάστε το αντίγραφο PDF σας τώρα!

Πηγές: