Mikroplastik wpływa na chmury, pogodę i klimat

Mikroplastik, czyli niewielkie cząstki plastiku, znajdowano już w najbardziej dziewiczych środowiskach na Ziemi, od głębin Rowu Mariańskiego przez śnieg na Mount Evereście, aż po chmury na szczytach gór. Mikroplastiki zostały wykryte w ludzkich mózgach, brzuchach żółwi morskich czy korzeniach roślin.

Teraz nowe badanie prowadzone na Pennsylvania State University (USA) pokazuje, że mikroplastik obecny w atmosferze może wpływać na pogodę i klimat. Naukowcy zauważyli bowiem, że małe cząstki tworzyw mogą działać jako jądra tworzenia się kryształków lodu, ułatwiając w ten sposób powstawanie chmur. To z kolei oznacza oddziaływanie na opady i w ogóle pogodę oraz klimat.

"Przez ostatnie dwie dekady badań nad mikroplastikami naukowcy odkryli, że znajdują się one wszędzie. Mamy więc kolejny element tej układanki. Musimy lepiej zrozumieć, jak cząstki te wchodzą w interakcje z naszym systemem klimatycznym, ponieważ udało nam się wykazać, że proces formowania się chmur może być podatny na działanie mikroplastiku" - zwraca uwagę prof. Miriam Freedman, autorka badania zaprezentowanego na łamach magazynu "ACS ES&T Air" (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsestair.4c00146).

W kontrolowanych warunkach laboratoryjnych naukowcy zbadali związaną z zamarzaniem aktywność czterech różnych rodzajów mikroplastików: polietylenu o niskiej gęstości (LDPE), polipropylenu (PP), polichlorku winylu (PVC) i politereftalanu etylenu (PET). Te cztery rodzaje plastiku badacze zawiesili w małych kroplach wody i powoli je schładzali, aby obserwować, jak cząstki tworzyw wpływają na formowanie się lodu. Odkryli, że średnia temperatura, w której krople zamarzały, w obecności plastiku była o 5-10 stopni wyższa niż bez tworzyw.

Zwykle kropla czystej wody atmosferycznej zamarza w temperaturze około -38 stopni Celsjusza, jednak różne substancje obecne w kropli, np. kurz, bakterie, czy właśnie mikroplastiki mogą sprawić, że lód zacznie się formować łatwiej. Tak niewielki obiekt wystarczy więc, aby wywołać zamarzanie kropli wody w wyższych temperaturach.

"W przypadku obecności mikroplastików, 50 proc. kropli zamarzało w temperaturze -22 st. C, dla większości badanych cząstek" - opowiada prowadząca eksperymenty studentka Heidi Busse. "Okazuje się, że jeśli wprowadzi się coś nierozpuszczalnego, tworzy się w tej kropli defekt, który może spowodować nukleację lodu w wyższych temperaturach" - tłumaczy.

Naukowcy wyjaśniają, że wiele chmur, w tym powszechne cumulusy, stratusy czy nimbusy zbudowane są z mieszaniny wody i lodu. Nie jest jeszcze do końca jasne, co odkrycie oznacza dla przewidywania pogody i klimatu, ale sugeruje, że mikroplastiki prawdopodobnie wywierają na nie wpływ. "Kiedy kropla zostaje uniesiona do atmosfery i schładza się, to właśnie wtedy mikroplastiki mogą wpływać na wzorce pogodowe i formować w chmurach lód" - mówi prof. Freedman.

"W zanieczyszczonym środowisku, gdzie znajduje się znacznie więcej cząsteczek, takich jak mikroplastiki, dostępną wodę rozprowadza się pomiędzy znacznie większą liczbę cząsteczek aerozoli, tworząc mniejsze krople wokół każdej z nich. Kiedy tworzy się więcej kropli, spada mniej deszczu, ale ponieważ krople deszczu spadają dopiero, gdy staną się wystarczająco duże, zanim zaczną spadać, w chmurze zbiera się więcej wody. W efekcie otrzymujemy silniejsze opady deszczu, gdy już nastąpią" - wyjaśnia ekspertka. Chmury odpowiadają także za odbijanie światła słonecznego, co ma również kluczowe znaczenie dla pogody i klimatu.

Naukowcy odkryli również, że tzw. starzenie środowiskowe, czyli naturalne procesy fotochemiczne, którym cząsteczki aerozoli podlegają z czasem, może znacząco zmieniać sposób, w jaki cząsteczki te oddziałują z gazami i oparami w atmosferze. Zauważyli przy tym, że wszystkie testowane plastiki mogły formować lód, ale starzenie ogólnie zmniejszało tę zdolność w przypadku LDPE, PP i PET, natomiast zwiększało w przypadku PVC.

Zespół planuje teraz badać różne dodatki powszechnie stosowane w tworzywach sztucznych, takie jak plastyfikatory, aby lepiej zrozumieć, jak różne plastiki mogą wpływać na atmosferę Ziemi.

"Wiemy, że pełen cykl życia tych plastikowych przedmiotów, których używamy na co dzień, może zmieniać fizyczne i optyczne właściwości chmur na Ziemi, a tym samym w jakiś sposób zmieniać klimat. Jednak wciąż mamy wiele do zrozumienia na temat tego, co dokładnie powodują" - podkreśla Busse.

Marek Matacz