Biljoner plastfragment flyter till havs, som gör att stora "skräpfläckar" bildas i roterande havsströmmar som kallas subtropiska gyres. Som ett resultat, effekterna på havets liv ökar och påverkar organismer från stora däggdjur till bakterier vid basen av havets näringsväv. Trots denna enorma ansamling av plast till havs, det står bara för 1 till 2 procent av plastskräp som tillförs havet. Ödet för denna saknade plast och dess inverkan på det marina livet är fortfarande i stort sett okänt.

Det verkar som om solljusdrivna fotoreaktioner kan vara en viktig sänka av flytande plast till havs. Solljus kan också ha en roll för att reducera plast till storlekar under de som fångats av oceaniska studier. Denna teori kan delvis förklara hur mer än 98 procent av plasten som kommer in i haven försvinner varje år. Dock, direkt, experimentella bevis för fotokemisk nedbrytning av marin plast är fortfarande sällsynt.

Ett team av forskare från Florida Atlantic Universitys Harbor Branch Oceanographic Institute, East China Normal University och Northeastern University genomförde en unik studie för att hjälpa till att klargöra mysteriet med saknade plastfragment till havs. Deras arbete ger ny insikt om borttagningsmekanismerna och potentiella livslängder för ett fåtal utvalda mikroplaster.

För studien, publiceras i Journal of Hazardous Materials , forskare valde ut plastpolymerer som ofta finns på havsytan och bestrålade dem med hjälp av ett solsimulatorsystem. Proverna bestrålades under simulerat solljus i cirka två månader för att fånga kinetiken för plastisk upplösning. Tjugofyra timmar motsvarade ungefär en soldag av fotokemisk exponering i det subtropiska havets ytvatten. För att bedöma den fysiska och kemiska fotonedbrytningen av dessa plaster, forskare använde optisk mikroskopi, elektronmikroskopi, och Fourier transform infraröd (FT-IR) spektroskopi.

Resultaten visade att simulerat solljus ökade mängden löst kol i vattnet och gjorde de små plastpartiklarna mindre. Det splittrades också, oxiderade och ändrade färgen på de bestrålade polymererna. Avlägsningshastigheten berodde på polymerkemin. Konstruerade polymerlösningar (återvunnen plaster) bryts ned snabbare än polypropen (t.ex. konsumentförpackningar) och polyeten (t.ex. plastpåsar, plastfilmer, och behållare inklusive flaskor), vilka var de mest fotoresistenta polymererna som studerades.

Baserat på linjär extrapolering av plastisk massaförlust, konstruerade polymerlösningar (2,7 år) och North Pacific Gyre (2,8 år) prover hade den kortaste livslängden, följt av polypropen (4,3 år), polyeten (33 år), och standardpolyeten (49 år), används för lådor, brickor, flaskor för mjölk och fruktjuicer, och lock för livsmedelsförpackningar.

"För de mest fotoreaktiva mikroplasterna som expanderad polystyren och polypropen, solljus kan snabbt avlägsna dessa polymerer från havsvatten. Övrig, mindre fotonedbrytbar mikroplast som polyeten, kan ta decennier till århundraden att försämras även om de finns kvar på havsytan, sa Shiye Zhao, Ph.D., senior författare och en post-doc forskare som arbetar i laboratoriet för Tracy Mincer, Ph.D., en biträdande professor i biologi/biogeokemi vid FAU:s Harbour Branch och Harriet L. Wilkes Honours College. "Dessutom, när dessa plaster löses upp till havs, de frigör biologiskt aktiva organiska föreningar, som mäts som totalt löst organiskt kol, en viktig biprodukt av solljusdriven plastfotonedbrytning."

Zhao och medarbetare kontrollerade också biolabiliteten av plasthärlett löst organiskt kol på marina mikrober. Dessa lösta organiska ämnen verkar vara i stort sett biologiskt nedbrytbara och en droppe i havet jämfört med naturligt biolabilt marint löst organiskt kol. Dock, några av dessa organiska ämnen eller deras co-lakvatten kan hämma mikrobiell aktivitet. Det lösta organiska kolet som frigjordes när de flesta plaster fotonedbryts användes lätt av marina bakterier.

"Potentialen att plast släpper biohämmande föreningar under fotonedbrytning i havet kan påverka mikrobiella samhällets produktivitet och struktur, med okända konsekvenser för havets biogeokemi och ekologi, ", sade Zhao. "En av fyra polymerer i vår studie hade en negativ effekt på bakterier. Mer arbete behövs för att avgöra om frisättningen av bioinhiberande föreningar från fotonedbrytande plaster är ett vanligt eller sällsynt fenomen."

Prover i studien inkluderade post-konsumentmikroplast från återvunnen plast som en schampoflaska och en engångsmatlåda (polyeten, polypropen, och expanderad polystyren), såväl som standard polyeten, och plastfragment som samlats in från ytvattnet i North Pacific Gyre. Totalt 480 rengjorda bitar av varje polymertyp valdes ut slumpmässigt, vägs och delas in i två grupper.