Появление и отслеживание массовых нагрузок микропластика, включая частицы износа шин, в воздухе северной Атлантики.

Nature Communications, том 14, номер статьи: 3707 (2023) Цитировать эту статью

1379 Доступов

13 Альтметрика

Подробности о метриках

Лишь немногие исследования сообщают о наличии микропластика (МП), в том числе частиц изношенных шин (TWP), в морской атмосфере, и имеется мало данных об их размере или источниках. Здесь мы представляем активные устройства отбора проб воздуха (пробоотборники малого и большого объема) для оценки состава и массовой нагрузки МП в морской атмосфере. Пробы воздуха были взяты во время исследовательского круиза вдоль норвежского побережья до острова Медвежий. Образцы были проанализированы с помощью пиролизной газовой хроматографии-масс-спектрометрии, что позволило получить набор данных по массе для МП в морской атмосфере. Здесь мы показываем повсеместное распространение МП даже в отдаленных районах Арктики с концентрациями до 37,5 нг м-3. Кластеры полиэтилентерефталата (макс. 1,5 нг м-3) присутствовали повсеместно. Также были обнаружены TWP (макс. 35 нг м-3) и кластеры полистирола, полипропилена и полиуретана (макс. 1,1 нг м-3). Модели атмосферного переноса и рассеивания предполагают попадание МП в морскую атмосферу в равной степени за счет морских и наземных выбросов, превращая океан из поглотителя в источник МП.

Микропластик (МП) в воздухе в последнее время вызывает все больший интерес. Появляются исследования, документирующие появление в атмосфере мелких пластиковых частиц размером от 1 мкм до 5 мм1,2,3,4,5. Тем не менее, атмосферный перенос МП и его потоки океан-атмосфера широко неизвестны6. Моделирование атмосферных путей позволяет предположить, что значительные количества наземных микро- и нанопластиков переносятся через атмосферу в морскую среду6,7,8. В одном исследовании, посвященном атмосферному переносу частиц износа шин (TWP), было подсчитано, что TWP в диапазоне размеров PM2,5 (аэродинамический диаметр ≤2,5 мкм) рассеивается в атмосфере более широко, чем более крупные частицы (PM10; аэродинамический диаметр <10 мкм). В то время как более крупные TWP (включая PM10) осаждаются довольно близко к областям выбросов горячих точек, частицы в диапазоне размеров PM2,5 достигают даже полярных регионов и, следовательно, представляют собой весьма актуальный диапазон размеров при анализе загрязнения морской атмосферы MP8. Недавнее исследование, проведенное Ref. В докладе №9 предполагалось, что МП остается не только в океане, но также может быть повторно выброшен в морскую атмосферу через морские брызги и лопающиеся пузырьки. Еще два исследования показали, что повторные выбросы МП в океан считаются наиболее важным источником МП в атмосфере, показывая ежегодные глобальные выбросы >0,8 миллиона метрических тонн7,10.

Все типы частиц, волокон и фрагментов синтетического происхождения, истертые чешуйки краски на полимерной основе и TWP к настоящему времени включены в определение MP11. Наиболее часто используемые полимеры — это термопластичные полимеры: полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП), полистирол (ПС), поли(этилентерефталат) (ПЭТ), поли(винилхлорид) (ПВХ), поликарбонат (ПК), поли(метилметакрилат). ) (ПММА) и полиамид (ПА6). Эти основные полимеры также чаще всего обнаруживаются в атмосфере и окружающей среде в целом. Вместе с полиуретанами (ПУР), которые также пользуются большим спросом и часто встречаются в окружающей среде4,12,13,14,15,16,17,18, эти полимеры составляют около 80% спроса на пластмассы в Европе19. TWP выделяются из протектора шин, который изготавливается из натурального и синтетического эластомерного каучука20,21.

В целом, исследований по анализу МП в атмосфере мало, особенно когда речь идет о морской атмосфере и путях атмосферного переноса в морскую среду. В комплексном обзоре6 обобщены шесть публикаций, которые отображены в дополнительной информации SI; (Таблица S1) вместе с последним исследованием по ссылке. 22. Представленные данные были ограничены концентрациями частиц, проанализированными с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR) или ц-рамановской спектроскопии. В диапазоне размеров <200 мкм количество МП достигало 85 частиц м-3 (ссылки 23,24,25,26), при этом идентифицировались некоторые частицы размером всего 5–10 мкм25.

10 µm, and the high-volume sampler (HVS)./p>10 µm for LV & HV samples; 5 −10 µm for LV samples). Marine coatings are amongst others a plausible source of C-PMMA31. On the R/V Heincke polishing and painting the ship was a daily routine for the crew. This might be mirrored in the operational blanks, particularly in the elevated C-PMMA contents of the HV samplers, where direct contact with the ship environment was inevitable (Fig. 1). C-PMMA concentrations in the air were unquestionably of anthropogenic origin. However, differentiation of the high C-PMMA load between northern Atlantic air (and ships in general) and from the ship, as the sampling platform, was impossible. Accordingly, we decided to exclude C-PMMA from further discussion./p>10 µm size fraction of both samplers (LV and HV) contained C-PC in all samples and operational blanks (Fig. 1) in comparable concentrations of ~30 ng sample−1 or operational blank−1. Again, the origin of this polymer cluster in the >10 µm size fraction could not be exclusively assigned to the northern Atlantic air, but more likely to ship work related to epoxide coatings31 and to the samplers themselves. This led to the exclusion of C-PC in the >10 µm size fraction./p>10 µm) displayed an almost constant C-PP value for samples and operational blanks (~200 ng sample−1). Here, a sampler-related C-PP content was assumed and led to the exclusion of C-PP from LV sampler results./p>10 µm. In the 5–10 µm size fraction, five out of seven samples contained MP (Fig. 2b). Total mass loads ranged from 10 µm and <10 µm (equals 5–10 µm) size fractions. c HV samples in >10 µm size fraction. d HV samples with an adjusted y-axis (0–2 ng MP m−3). * = concentration 10 µm than in the 5–10 µm size fraction. Detailed polymer cluster data is available in the supplementary information SI, (Table S3 and S4)/p>10 µm). Arranged in descending order, the polymer concentrations were C-PET∆ > C-PP∆ > C-MDI-PUR > C-PS∆, resulting in mean relative percentages of 56% (C-PET∆), followed by 31% (C-PP∆), 11% (C-MDI-PUR), and 3% (C-PS∆)./p>10 µm was available for MP analysis. Accordingly, the comparison between the two different sampling approaches was limited to this size fraction. Unfortunately, some of the polymer clusters had to be excluded from the discussion due to their occurrence in the operational blanks. Therefore, the two sampling techniques could only be compared concerning the polymer clusters, C-PET and C-PS (Fig. 3a, b)./p> 10 µm size fraction at heights from 0–100 m above sea level for a duration of 30 days. b HYSPLIT back trajectories for the height of 30 m above sea level for a 72-h duration. Map data from Wickham H (2016). ggplot2: Elegant Graphics for Data Analysis. Springer-Verlag New York. ISBN 978- 3-319-24277-4, https://ggplot2.tidyverse.org./p>10 µm and 5–10 µm (stainless-steel mesh with pore size 10 µm and 5 µm, Haver & Boecker OHG, Germany). The filter holders were made entirely of aluminum and were a replica of the NILU 2-stage filter holder, open face, #9639. Sampling volumes ranged from 54 to 417 m³. Prior to deployment, the filter holders and filters were kept at 450 °C for 8 h to remove all residual MP, then mounted and packed in a laminar flow fume hood. Technische Universität Berlin (TUB) mounted two HV samplers (DIGITEL Aerosol Sampler DHA-80, DIGITEL Elektronik AG, Switzerland) on the vessel. In addition to the standard PM10 collection, particles with an aerodynamic diameter >10 µm were deposited inside the sampler around the PM10 inlet on pre-cleaned aluminum rings (∅ 30 cm) placed below the 10 inlet jets. Total sampling volumes varied between 288 and 2184 m3. The identical HV samplers were placed next to each other to create duplicate measurements per transect. The discussion is based on the mean results of the duplicates. Pictures of the air samplers and set-up are provided in the supplementary information SI, (Fig. S5)./p>

10 μm were detected, we used separate runs for 0.4, 3.0, 8.0, 10, 12, 18, and 25 μm./p>

2.0.CO;2" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1175%2F1520-0477%281996%29077%3C0437%3ATNYRP%3E2.0.CO%3B2" aria-label="Article reference 46" data-doi="10.1175/1520-0477(1996)0772.0.CO;2"Article ADS Google Scholar /p>