Os investigadores descobriram que os microplásticos que se movem através de rios, lagos e oceanos libertam constantemente na água uma mistura complexa de produtos químicos orgânicos dissolvidos. Esta lixiviação química continua ao longo do tempo e torna-se muito mais intensa quando o plástico é exposto à luz solar. As novas descobertas fornecem a imagem mais detalhada em nível molecular de como a matéria orgânica dissolvida derivada de microplásticos, conhecida como MPs DOM, molda e altera o ambiente aquático natural.
Um estudo publicado em Novos poluentesestudaram quatro tipos comuns de plástico e compararam os produtos químicos que eles liberam com a matéria orgânica dissolvida natural encontrada 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 emite sua própria mistura química única. Essas assinaturas químicas mudam à medida que a luz solar decompõe gradualmente as superfícies plásticas.
“Os microplásticos poluem o ambiente aquático não apenas como partículas visíveis. Eles também criam uma pluma química invisível que muda à medida que resiste”, disse o autor principal Junyan Guan, da Northeast Normal University. “Nossa pesquisa mostra que a luz solar é o principal impulsionador desse processo e que as moléculas liberadas do plástico são muito diferentes das moléculas que se formam 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 dipinato-cateterftalato de polibutileno à água em condições escuras e ultravioleta por até 96 horas. A exposição à luz solar aumentou drasticamente a quantidade de carbono orgânico dissolvido liberado por cada plástico testado. Os plásticos rotulados como biodegradáveis, incluindo o PLA e o PBAT, são os que emitem mais, refletindo a sua estrutura química menos estável.
Simulações cinéticas mostraram que o processo de liberação seguiu um comportamento de ordem zero. Isto significa que a taxa foi controlada por limites físicos e químicos na superfície do plástico, e não pela quantidade de material já dissolvido na água. Sob luz ultravioleta, os pesquisadores identificaram a difusão do filme como o principal fator que retarda o processo de liberação.
Os plásticos emitem uma mistura complexa de compostos químicos
Análises químicas detalhadas revelaram que os MPs DOM contêm uma ampla gama de moléculas derivadas de aditivos plásticos, monômeros, oligômeros e fragmentos formados por 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 o crescimento de grupos funcionais contendo oxigénio. Essa mudança indicou a formação de álcoois, carboxilatos, éteres e carbonilas. Também foram detectados aditivos químicos, como ftalatos, consistentes com a sua ligação relativamente fraca aos materiais plásticos.
As medições de fluorescência revelaram outra diferença marcante. Os MPs DOM assemelhavam-se muito ao material orgânico produzido por micróbios, em vez de material orgânico derivado de plantas terrestres e do solo. Este padrão contrasta fortemente com a matéria orgânica dissolvida que ocorre naturalmente e é encontrada nos rios. Com o tempo, o equilíbrio de substâncias como proteínas, lignina e tanino mudou dependendo do tipo de plástico e do nível de exposição à luz solar.
Crescentes riscos ambientais devido à poluição plástica invisível
As mudanças nas misturas químicas liberadas pelos microplásticos podem afetar os ecossistemas aquáticos de diversas maneiras. MPs DOM é composto principalmente de pequenas moléculas biodisponíveis que podem estimular ou suprimir o crescimento microbiano, interromper os ciclos de nutrientes ou interagir com metais e outros poluentes. Estudos anteriores mostraram que os MPs DOM podem produzir espécies reativas de oxigênio, afetar a formação de subprodutos de desinfecção e alterar a forma como os poluentes se ligam às partículas na água.
“Nossas descobertas destacam a importância de considerar o ciclo de vida completo dos microplásticos na água, incluindo os produtos químicos invisíveis dissolvidos que eles liberam”, disse o coautor Shiqing Liu. “À medida que a produção global de plástico continua a crescer, estes compostos dissolvidos podem ter uma importância crescente para o ambiente”.
Prevendo a futura química da poluição plástica
Como os DOM MPs são quimicamente complexos e estão em constante mudança, os pesquisadores acreditam que as ferramentas de aprendizado de máquina podem ajudar a prever como essas substâncias se comportam em águas naturais. Esses 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 à luz solar, espera-se que as emissões de DOM dos MPs aumentem. Compreender como estes produtos químicos evoluem durante as várias fases da degradação do plástico será essencial para avaliar os seus impactos ambientais a longo prazo.
