Microplasticele aeropurtate ajută la formarea norilor

Norii se formează atunci când vaporii de apă – un gaz invizibil în atmosferă – se lipesc de particule minuscule plutitoare, cum ar fi praful și se transformă în picături de apă lichidă sau cristale de gheață. Într-un studiu recent publicat, arătăm că particulele de microplastic pot avea aceleași efecteproducând cristale de gheață la temperaturi de 5° până la 10° Celsius (9° până la 18° Fahrenheit) mai calde decât picăturile fără microplastice.

Acest lucru sugerează că microplasticele din aer pot afecta vremea și clima producând nori în condiții în care altfel nu s-ar forma.

Suntem atmosferice chimisti care studiază modul în care diferite tipuri de particule formează gheață atunci când intră în contact cu apa lichidă. Acest proces, care are loc constant în atmosferă, se numește nucleare.

Norii din atmosferă pot fi formați din picături de apă lichidă, particule de gheață sau un amestec dintre cei doi. În norii din atmosfera medie până la superioară, unde temperaturile sunt între 32° și minus 36° F (0° până la minus 38° C), cristalele de gheață se formează în mod normal în jurul particulelor de praf mineral din soluri uscate sau particule biologice, cum ar fi polenul sau bacteriile .

Microplasticele au o lățime mai mică de 5 milimetri – cam de dimensiunea unei radiere de creion. Unele sunt microscopice. Oamenii de știință le-au găsit în Mările adânci antarcticecel vârful muntelui Everest, şi zăpadă proaspătă din Antarctica. Deoarece aceste fragmente sunt atât de mici, pot fi ușor transportat în aer.

De ce contează

Gheața din nori are efecte importante asupra vremii și climei, deoarece majoritatea precipitațiilor de obicei începe ca particule de gheață.

Multe vârfuri de nori din zonele nontropicale din întreaga lume se extind suficient de sus în atmosferă încât aerul rece provoacă o parte din umiditatea lor să înghețe. Apoi, odată ce se formează gheața, aceasta trage vapori de apă din picăturile de lichid din jurul lui, iar cristalele devin suficient de grele pentru a cădea. Dacă gheața nu se dezvoltă, norii tind să se evapore mai degrabă decât să provoace ploaie sau ninsoare.

În timp ce copiii învață la școală că apa îngheață la 32 ° F (0 ° C), acest lucru nu este întotdeauna adevărat. Fără ceva pe care să se nucleeze, cum ar fi particule de praf, apă poate fi suprarăcită la temperaturi de până la minus 36° F (minus 38° C) înainte de a îngheța.

Pentru ca înghețul să aibă loc la temperaturi mai calde, un fel de material care nu se va dizolva în apă trebuie să fie prezent în picătură. Această particulă oferă o suprafață unde se poate forma primul cristal de gheață. Dacă sunt prezente microplastice, acestea ar putea cauza formarea de cristale de gheață, ceea ce poate duce la creșterea ploii sau a zăpezii.

De asemenea, norii afectează vremea și clima în mai multe feluri. Acestea reflectă lumina soarelui care intră departe de suprafața Pământului, ceea ce are un efect de răcire și absorb o parte din radiația emisă de suprafața Pământului, care are un efect de încălzire.

Cantitatea de lumină solară reflectată depinde de câtă apă lichidă față de gheață conține un nor. Dacă microplasticele cresc prezența particulelor de gheață în nori în comparație cu picăturile de apă lichidă, acest raport de schimbare ar putea schimba efectul norilor asupra echilibrului energetic al Pământului.

Cum ne-am făcut treaba

Pentru a vedea dacă fragmentele de microplastic ar putea servi drept nuclee pentru picăturile de apă, am folosit patru dintre cele mai răspândite tipuri de materiale plastice în atmosferă: polietilenă de joasă densitate, polipropilenă, clorură de polivinil și tereftalat de polietilenă. Fiecare a fost testat atât într-o stare curată, cât și după expunerea la lumină ultravioletă, ozon și acizi. Toate acestea sunt prezente în atmosferă și ar putea afecta compoziția microplasticelor.

Am suspendat microplasticele în mici picături de apă și a răcit încet picăturile pentru a observa când au înghețat. De asemenea, am analizat suprafețele fragmentelor de plastic pentru a determina structura lor moleculară, deoarece nuclearea gheții ar putea depinde de chimia suprafeței microplasticelor.

Pentru majoritatea materialelor plastice pe care le-am studiat, 50% din picături au fost înghețate în momentul în care s-au răcit la minus 8 ° F (minus 22 ° C). Aceste rezultate sunt paralele cu cele dintr-un alt studiu recent al oamenilor de știință canadieni, care au descoperit, de asemenea, că unele tipuri de microplastice nucleează gheața la temperaturi mai calde decât picăturile fără microplastice.

Expunerea la radiații ultraviolete, ozon și acizi a avut tendința de a reduce activitatea de nucleare a gheții asupra particulelor. Acest lucru sugerează că nuclearea gheții este sensibilă la mici modificări chimice de pe suprafața particulelor de microplastic. Cu toate acestea, aceste materiale plastice încă au nucleat gheață, așa că ar putea încă afecta cantitatea de gheață din nori.

Ceea ce încă nu se știe

Pentru a înțelege modul în care microplasticele afectează vremea și clima, trebuie să cunoaștem concentrațiile lor la altitudinile la care se formează norii. De asemenea, trebuie să înțelegem concentrația de microplastice în comparație cu alte particule care ar putea nuclea gheața, cum ar fi praful mineral și particulele biologice, pentru a vedea dacă microplasticele sunt prezente la niveluri comparabile. Aceste măsurători ne-ar permite să modelăm impactul microplasticelor asupra formării norilor.

Fragmentele de plastic vin în multe dimensiuni și compoziții. În cercetările viitoare, intenționăm să lucrăm cu materiale plastice care conțin aditivi, cum ar fi plastifianți și coloranți, precum și cu particule de plastic mai mici.

Miriam Freedman este profesor de chimie, Penn State şi Heidi Busse este doctorand în chimie, Penn State

Acest articol este republicat din Conversația sub o licență Creative Commons. Citiți articol original.