Os pesquisadores descobriram que os microplásticos que flutuam pelos rios, lagos e oceanos liberam continuamente na água uma mistura complexa de produtos químicos orgânicos dissolvidos. Esse vazamento químico continua com o tempo e se torna mais grave quando o plástico é exposto à luz solar. Essas novas descobertas fornecem a imagem mais detalhada em nível molecular até o momento de como a matéria orgânica dissolvida derivada de microplástico, ou MP DOM, se forma e muda em ambientes aquáticos naturais.
O estudo foi publicado em novos poluentesexaminou quatro tipos comuns de plástico e comparou os produtos químicos que eles liberam com a matéria orgânica dissolvida que ocorre naturalmente nos rios. Ao combinar modelagem cinética com espectroscopia de fluorescência, espectrometria de massa de alta resolução e análise infravermelha, a equipe mostrou que cada tipo de plástico libera sua própria mistura única de produtos químicos. À medida que a luz solar decompõe gradualmente a superfície do plástico, estas características químicas mudam.
“Os microplásticos não poluem apenas os ambientes aquáticos na forma de partículas visíveis. Eles também criam uma pluma química invisível que muda com as mudanças climáticas”, disse o principal autor do estudo, Guan Jiunian, da Northeast Normal University. “Nossa pesquisa mostra que a luz solar é o principal impulsionador desse processo e que as moléculas liberadas pelo plástico são muito diferentes daquelas produzidas naturalmente nos rios e no solo”.
A luz solar acelera a liberação de produtos químicos dos microplásticos
Para entender melhor como a luz afeta a degradação do plástico, os pesquisadores expuseram microplásticos de polietileno, tereftalato de polietileno, ácido polilático e co-tereftalato de adipato de polibutileno à água por até 96 horas em condições escuras e UV. A exposição à luz solar aumentou dramaticamente a quantidade de carbono orgânico dissolvido liberado por cada plástico testado. Os plásticos rotulados como biodegradáveis, incluindo o PLA e o PBAT, libertaram as maiores quantidades, reflectindo as suas estruturas químicas menos estáveis.
A modelagem cinética mostrou que o processo de liberação seguiu um comportamento de ordem zero. Isto significa que a taxa é controlada pelas limitações físicas e químicas da superfície plástica, e não pela quantidade de material já dissolvido na água. Sob luz ultravioleta, os pesquisadores descobriram que a difusão do filme era o principal fator que retardava o processo de liberação.
Os plásticos liberam misturas complexas de compostos químicos
Análises químicas detalhadas revelaram que os MPs DOM contêm uma variedade de moléculas derivadas de aditivos plásticos, monômeros, oligômeros e fragmentos formados por meio de reações de fotooxidação. Plásticos com estruturas aromáticas, como PET e PBAT, criam misturas químicas particularmente complexas.
À medida que o plástico continuava a sofrer desgaste, os investigadores observaram um aumento nos grupos funcionais contendo oxigénio. Essa transformação resulta na formação de álcoois, carboxilatos, éteres e grupos carbonila. Também foram detectados aditivos químicos, como ftalatos, consistentes com a sua adesão relativamente fraca aos materiais plásticos.
As medições de fluorescência revelaram outra diferença significativa. MP DOM é muito semelhante à matéria orgânica produzida por microrganismos, em vez da matéria orgânica derivada de plantas terrestres e solo. Este padrão contrasta com a matéria orgânica dissolvida que ocorre naturalmente e é encontrada nos rios. Com o tempo, o equilíbrio de substâncias semelhantes a proteínas, semelhantes a lignina e semelhantes a taninos muda dependendo do tipo de plástico e do nível de exposição à luz solar.
Crescentes riscos ambientais decorrentes da poluição plástica invisível
A mudança na mistura de produtos químicos liberados pelos microplásticos pode afetar os ecossistemas aquáticos de diversas maneiras. MPs DOM é composto principalmente de pequenas moléculas bioacessíveis que podem estimular ou inibir o crescimento microbiano, interromper a ciclagem de nutrientes ou interagir com metais e outros contaminantes. Pesquisas anteriores mostraram que os MPs DOM podem produzir espécies reativas de oxigênio, influenciar a formação de subprodutos de desinfecção e alterar a forma como os contaminantes se ligam às partículas na água.
“Nossas descobertas destacam a importância de considerar todo o ciclo de vida dos microplásticos na água, incluindo os produtos químicos dissolvidos invisíveis que eles liberam”, disse o coautor Shiting Liu. “À medida que a produção global de plástico continua a aumentar, estes compostos dissolvidos podem ter uma importância ambiental crescente.”
Prevendo a futura química da poluição plástica
Como a química dos MPs DOM é complexa e está em constante mudança, os pesquisadores sugerem que as ferramentas de aprendizado de máquina podem ajudar a prever como essas substâncias se comportarão em águas naturais. Estes modelos podem melhorar as avaliações de riscos relacionados com a saúde dos ecossistemas, o transporte de poluentes e o ciclo do carbono.
Os autores também observam que o fluxo de microplásticos nos rios e oceanos permanece em grande parte não regulamentado. À medida que os plásticos continuam a fragmentar-se e a degradar-se ao sol, espera-se que a libertação de MP DOM aumente. Compreender como estes produtos químicos evoluem durante as diferentes fases da decomposição do plástico é fundamental para avaliar o seu impacto ambiental a longo prazo.
