Trillioner av plastbiter flyter til sjøs, som gjør at det dannes store "søppelflekker" i roterende havstrømmer k alt subtropiske gyres. Som et resultat øker innvirkningen på livet i havet og påvirker organismer fra store pattedyr til bakterier ved bunnen av havets næringsnett. Til tross for denne enorme ansamlingen av plast til havs, utgjør den bare 1 til 2 prosent av plastrester som tilføres havet. Skjebnen til denne manglende plasten og dens innvirkning på livet i havet er stort sett ukjent.
Det ser ut til at sollysdrevne fotoreaksjoner kan være et viktig synke av flytende plast til havs. Sollys kan også ha en rolle i å redusere plast til størrelser under de som fanges opp av oseaniske studier. Denne teorien kan delvis forklare hvordan mer enn 98 prosent av plasten som kommer inn i havene forsvinner hvert år. Direkte, eksperimentelle bevis for fotokjemisk nedbrytning av marin plast er fortsatt sjelden.
Et team av forskere fra Florida Atlantic Universitys Harbour Branch Oceanographic Institute, East China Normal University og Northeastern University gjennomførte en unik studie for å hjelpe til med å belyse mysteriet med manglende plastfragmenter til sjøs. Arbeidet deres gir ny innsikt om fjerningsmekanismene og potensielle levetider til noen få utvalgte mikroplaster.
For studien, publisert i Journal of Hazardous Materials, valgte forskere ut plastpolymerer som vanligvis finnes på havoverflaten og bestrålt dem ved hjelp av et solsimulatorsystem. Prøvene ble bestrålt under simulert sollys i omtrent to måneder for å fange kinetikken til plastisk oppløsning. Tjuefire timer tilsvarte omtrent en soldag med fotokjemisk eksponering i det subtropiske havgyrene overflatevannet. For å vurdere den fysiske og kjemiske fotonedbrytningen av disse plastene brukte forskerne optisk mikroskopi, elektronmikroskopi og Fourier-transform infrarød (FT-IR) spektroskopi.
Resultatene viste at simulert sollys økte mengden oppløst karbon i vannet og gjorde de små plastpartiklene mindre. Det fragmenterte, oksiderte og endret også fargen på de bestrålte polymerene. Fjerningshastigheter var avhengig av polymerkjemi. Konstruerte polymerløsninger (resirkulert plast) brytes ned raskere enn polypropylen (f.g. forbrukeremballasje) og polyetylen (f.eks. plastposer, plastfilmer og beholdere inkludert flasker), som var de mest fotoresistente polymerene som ble studert.
Basert på lineær ekstrapolering av tap av plastmasse, hadde konstruerte polymerløsninger (2,7 år) og prøvene fra North Pacific Gyre (2,8 år) den korteste levetiden, etterfulgt av polypropylen (4,3 år), polyetylen (33 år), og standard polyetylen (49 år), brukt til kasser, brett, flasker for melk og fruktjuicer, og korker for matemballasje.
"For de mest fotoreaktive mikroplastene som ekspandert polystyren og polypropylen, kan sollys raskt fjerne disse polymerene fra havvannet. Andre, mindre fotonedbrytbare mikroplaster som polyetylen, kan ta tiår til århundrer å bryte ned selv om de forblir på havoverflaten," sa Shiye Zhao, Ph. D., seniorforfatter og en post-doc-forsker som jobber i laboratoriet til Tracy Mincer, Ph. D., en assisterende professor i biologi/biogeokjemi ved FAUs Harbour Branch og Harriet L. Wilkes Honours College. "I tillegg, ettersom denne plasten løses opp i havet, frigjør de biologisk aktive organiske forbindelser, som måles som tot alt oppløst organisk karbon, et viktig biprodukt av sollysdrevet plastisk fotonedbrytning."
Zhao og samarbeidspartnere sjekket også biolabiliteten til plastavledet oppløst organisk karbon på marine mikrober. Disse oppløste organiske stoffene ser ut til å være bredt biologisk nedbrytbare og en dråpe i havet sammenlignet med naturlig biolabilt marint oppløst organisk karbon. Imidlertid kan noen av disse organiske stoffene eller co-utlutningene deres hemme mikrobiell aktivitet. Det oppløste organiske karbonet som ble frigjort da mesteparten av plasten ble fotonedbrutt ble lett utnyttet av marine bakterier.
"Potensialet for at plast frigjør biohemmende forbindelser under fotonedbrytning i havet kan påvirke mikrobielle fellesskaps produktivitet og struktur, med ukjente konsekvenser for biogeokjemien og økologien i havet," sa Zhao."En av fire polymerer i vår studie hadde en negativ effekt på bakterier. Mer arbeid er nødvendig for å finne ut om frigjøring av biohemmende forbindelser fra fotonedbrytende plast er et vanlig eller sjeldent fenomen."
Eksempler i studien inkluderte post-forbruker mikroplast fra resirkulert plast som en sjampoflaske og en engangsmatboks (polyetylen, polypropylen og ekspandert polystyren), samt standard polyetylen og plastfragmenter samlet fra overflaten vannet i North Pacific Gyre. Tot alt 480 rengjorte stykker av hver polymertype ble tilfeldig valgt, veid og delt inn i to grupper.
