Образование микропластика: начало фрагментации полиэтиленовых пленок в мезокосмах морской среды

Исследована фрагментация пленок из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), изготовленных из одноразовых пластиковых пакетов супермаркетов, до микропластика в лабораторно смоделированных береговых и прибрежных условиях в течение 6 месяцев. Процесс выветривания пластиковых полосок на пляжном песке или в морской воде под прямым воздействием естественного солнечного света отслеживали с помощью определения прочности при растяжении и молекулярной массы, ИК-Фурье-спектроскопии (FTIR), измерения потери массы и компьютерной обработки изображений фотографий пластиковых полосок до и после приложения слабого механического напряжения. Последний метод является новым подходом к определению начала фрагментации посредством приложения слабого механического напряжения к выветренным пластиковым образцам, имитирующего воздействие песка и ветра на пляже. Было установлено, что 12 ч воздействия слабого механического напряжения во вращающихся стеклянных бутылках, частично заполненных песком, было достаточно для достижения максимальной степени фрагментации, возможной для исследованных выветренных пластиковых образцов. Например, приложенное механическое напряжение приводило к уменьшению площади почти на 14% для образцов, подвергавшихся выветриванию в течение 5 месяцев, и примерно на 16,7% — через 5,5 месяца. В то время как испытания на прочность при растяжении и измерения молекулярной массы оставались в значительной степени неубедительными вплоть до последнего месяца, когда было выявлено начало фрагментации, измерения методом FTIR показали, что образцы под воздействием ультрафиолетового излучения постепенно претерпевали химические изменения до начала фрагментации. После 6 месяцев выветривания измерения молекулярной массы показали снижение на 60% для образца SMB-1, тогда как для образца SMB-2 измерение оказалось невозможным из-за значительной фрагментации. Начало фрагментации образцов SMB-1 и SMB-2 наблюдалось при суммарной освещенности 5.3x106 lux•d и в присутствии атмосферного кислорода; полимерные пленки при этом частично распадались до микропластика. При достижении ультрафиолетовой экспозиции 7.2x106 lux•d выветренные пластиковые полоски полностью распадались до микропластика при приложении слабого механического напряжения.