Пластмассы широко распространены в нашем обществе, их можно найти в упаковке и бутылках, а также они составляют более 18% твердых отходов на свалках. Многие из этих пластмасс также попадают в океаны, где им требуется до сотен лет, чтобы распасться на кусочки, которые могут нанести вред дикой природе и водной экосистеме.
Группа исследователей под руководством Янг-Шина Джуна, профессора энергетики, экологии и химической инженерии Инженерной школы Маккелви Вашингтонского университета в Сент-Луисе, проанализировала, как свет разрушает полистирол, не биоразлагаемый пластик, из которого упаковывают арахис, DVD. изготавливаются шкафы и одноразовая посуда. Кроме того, они обнаружили, что частицы нанопластика могут играть активную роль в системах окружающей среды. В частности, при воздействии света нанопластики, полученные из полистирола, неожиданно способствовали окислению водных ионов марганца и образованию твердых оксидов марганца, которые могут влиять на судьбу и перенос органических загрязнителей в природных и технических водных системах.
Исследование, опубликованное в ACS Nano 27 декабря 2022 года, показало, как фотохимическая реакция нанопластиков за счет поглощения света приводит к образованию пероксильных и супероксидных радикалов на поверхностях нанопластиков и инициирует окисление марганца в твердые частицы оксида марганца.
«По мере того, как в окружающей среде накапливается все больше пластикового мусора, растет обеспокоенность по поводу его неблагоприятного воздействия», — сказал Джун, руководитель Лаборатории нанохимии окружающей среды. «Однако в большинстве случаев нас беспокоила роль физического присутствия нанопластиков, а не их активная роль в качестве реагентов. Мы обнаружили, что такие мелкие частицы пластика, которые могут легче взаимодействовать с соседними веществами, такими как тяжелые металлы и органические загрязняющие вещества и могут быть более реактивными, чем мы думали раньше».
Цзюнь и ее бывший студент Чжэньвэй Гао, который в 2022 году получил докторскую степень в области инженерной защиты окружающей среды в Вашингтонском университете, а в настоящее время является докторантом Чикагского университета, экспериментально продемонстрировали, что различные поверхностные функциональные группы полистирольных нанопластиков влияют на скорость окисления марганца, влияя на скорость окисления марганца. образование высокореакционноспособных радикалов, пероксильных и супероксидных радикалов. Производство этих активных форм кислорода из нанопластиков может поставить под угрозу морскую жизнь и здоровье человека и потенциально повлиять на подвижность нанопластиков в окружающей среде посредством окислительно-восстановительных реакций , что, в свою очередь, может негативно сказаться на их восстановлении в окружающей среде.
Команда также изучила влияние размера полистирольных нанопластиков на окисление марганца, используя частицы размером 30, 100 и 500 нанометров. Двум наночастицам большего размера потребовалось больше времени для окисления марганца, чем частицам меньшего размера. В конце концов, нанопластики будут окружены новообразованными волокнами оксида марганца, что может сделать их легко агрегируемыми и может изменить их реакционную способность и транспорт.
«Меньший размер частиц полистирольных нанопластиков может легче разлагаться и высвобождать органические вещества из-за их большей площади поверхности», — сказал Джун. «Это растворенное органическое вещество может быстро производить активные формы кислорода на свету и способствовать окислению марганца».
«Эта экспериментальная работа также дает полезную информацию о гетерогенном зародышеобразовании и росте твердых частиц оксида марганца на таких органических субстратах, что способствует нашему пониманию появления оксида марганца в окружающей среде и синтезу инженерных материалов», — сказал Джун. «Эти твердые вещества марганца являются отличными поглотителями окислительно-восстановительных соединений и тяжелых металлов , дополнительно влияя на окислительно-восстановительный цикл геохимических элементов, минерализацию углерода и биологический метаболизм в природе».
Команда Джуна планирует изучить разрушение различных распространенных источников пластика, которые могут высвобождать нанопластики и реактивные окислители, а также исследовать их активную роль в окислении ионов переходных и тяжелых металлов в будущем.
