«میکروپلاستیک‌» چگونه ابرها را تحت تأثیر قرار می‌دهد؟

ابرها زمانی تشکیل می شوند که بخار آب (گاز نامرئی در جو) به ذرات شناور کوچک مانند گرد و غبار متصل می شود و به قطرات آب مایع یا بلورهای یخ تبدیل می شود. در مطالعه‌ای که اخیراً منتشر شده، نشان داده شد که ذرات میکروپلاستیک می‌توانند اثرات مشابهی داشته باشند و کریستال‌های یخی تولید کنند که 5 تا 10 درجه سانتی‌گراد گرمتر از قطراتی هستند که حاوی ذرات میکروپلاستیک نیستند.

به گزارش فرادید، این نشان می‌دهد که میکروپلاستیک‌های موجود در هوا ممکن است با تولید ابر در شرایطی که در غیر این صورت تشکیل نمی‌شوند، بر آب و هوا تأثیر بگذارند.

شیمیدانان اتمسفر کسانی هستند که نحوه تشکیل یخ را هنگام برخورد با آب مایع مطالعه می کنند. این فرآیند که دائماً در اتمسفر اتفاق می افتد، هسته زایی نامیده می شود.

ابرهای موجود در جو می توانند از قطرات آب مایع، ذرات یخ یا مخلوطی از این دو تشکیل شوند. در ابرهای اتمسفر میانی به بالای جو، جایی که دما از 0 تا منفی 38 درجه سانتیگراد متغیر است، کریستال های یخ معمولاً در اطراف ذرات گرد و غبار معدنی از خاک خشک یا ذرات بیولوژیکی مانند گرده یا باکتری تشکیل می شوند.

برخی از میکروپلاستیک ها میکروسکوپی هستند. دانشمندان آنها را در اعماق دریای قطب جنوب، قله قله اورست و برف تازه در قطب جنوب یافته اند. از آنجایی که این ذرات کوچک هستند، به راحتی در هوا حرکت می کنند.

چرا این مهم است؟

یخ ابر ​​اثرات مهمی بر روی آب دارد زیرا بیشتر بارندگی به صورت ذرات یخ شروع می شود.

بسیاری از ابرها در مناطق غیر گرمسیری در سراسر جهان به اندازه کافی در جو امتداد دارند که هوای سرد مقداری از رطوبت آنها را منجمد می کند. سپس با تشکیل یخ، بخار آب قطرات مایع اطراف خود را می کشد و کریستال ها آنقدر سنگین می شوند که فرو می ریزند. اگر یخ تشکیل نشود، ابرها به جای تولید باران یا برف تمایل به تبخیر دارند.

بچه ها در مدرسه یاد می گیرند که آب در دمای 32 درجه فارنهایت (0 درجه سانتی گراد) یخ می زند، اما همیشه اینطور نیست. آب بدون هیچ چیز جمع شده (یا هسته) روی آن، مانند ذرات گرد و غبار، می تواند قبل از یخ زدن تا دمای منفی 36 درجه فارنهایت (منفی 38 درجه سانتیگراد) خنک شود.

برای اینکه انجماد در دماهای گرمتر اتفاق بیفتد، باید نوعی ماده در قطره وجود داشته باشد که در آب حل نشود. این ذره سطحی را فراهم می کند که اولین کریستال یخ می تواند روی آن تشکیل شود. اگر ذرات میکروپلاستیک وجود داشته باشند، می توانند باعث تشکیل کریستال های یخ شوند که ممکن است منجر به افزایش بارندگی یا برف شود.

ابرها نیز به طرق مختلف بر آب و هوا تأثیر می گذارند. آنها نور خورشید را که به سطح زمین نزدیک می شود منعکس می کنند که اثر خنک کنندگی دارد و مقداری از تشعشعات ساطع شده از سطح زمین را جذب می کنند که اثر گرمایی دارد.

میزان بازتاب نور خورشید به مقدار آب مایع در مقابل یخ موجود در ابر بستگی دارد. اگر میکروپلاستیک ها حضور ذرات یخ در ابرها را در مقایسه با قطرات آب مایع افزایش دهند، این تغییر نسبت می تواند تأثیر ابرها را بر تعادل انرژی زمین تغییر دهد.

زمین دائماً از خورشید انرژی دریافت می کند و آن را به فضا منعکس می کند. ترسیم در این فرآیند دو اثر گرمایشی و خنک کننده دارد

آزمایشاتمان را چگونه انجام دادیم؟

برای اینکه بفهمیم آیا ذرات میکروپلاستیک می‌توانند هسته قطرات آب باشند، از چهار نوع از رایج‌ترین نوع پلاستیک در جو استفاده کردیم: پلی اتیلن با چگالی کم، پلی پروپیلن، پلی وینیل کلراید و پلی اتیلن ترفتالات. هر کدام در حالت اولیه و پس از قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش، ازن و اسیدها آزمایش شده اند. همه این عناصر در جو وجود دارند و می توانند بر تشکیل میکروپلاستیک ها تأثیر بگذارند.

ما ذرات میکروپلاستیک را در قطرات ریز آب معلق کردیم و به آرامی قطرات را خنک کردیم تا ببینیم چه زمانی منجمد می شوند. ما همچنین سطوح قطعات پلاستیکی را تجزیه و تحلیل کردیم تا ساختار مولکولی آنها را تعیین کنیم، زیرا هسته یخ می تواند به شیمی سطح میکروپلاستیک ها بستگی داشته باشد.

در بیشتر پلاستیک‌هایی که مطالعه کردیم، 50 درصد از قطرات وقتی تا دمای منفی 22 درجه سانتی‌گراد سرد می‌شوند، منجمد می‌شوند. این یافته‌ها با مطالعات اخیر دانشمندان کانادایی مطابقت دارد که دریافتند برخی از انواع میکروپلاستیک‌ها در دماهای گرم‌تر به‌عنوان هسته‌های یخ عمل می‌کنند تا قطراتی که حاوی میکروپلاستیک نیستند.

قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش، ازن و اسیدها فعالیت هسته زایی یخ روی مولکول ها را کاهش می دهد. این نشان می‌دهد که هسته‌زایی یخ به تغییرات شیمیایی کوچک روی سطح ذرات میکروپلاستیک حساس است. با این حال، این پلاستیک ها هنوز هم هسته های یخی را تشکیل می دهند، بنابراین هنوز هم می توانند بر میزان یخ در ابرها تأثیر بگذارند.

هنوز چیزی مشخص نیست

برای درک اینکه چگونه میکروپلاستیک ها بر آب و هوا تأثیر می گذارند، باید غلظت آنها را در ارتفاعاتی که ابرها تشکیل می شوند، درک کنیم. همچنین باید غلظت میکروپلاستیک‌ها را در مقایسه با ذرات دیگر مانند گرد و غبار معدنی و ذرات بیولوژیکی که می‌توانند یک هسته یخی تشکیل دهند، درک کنیم تا ببینیم آیا میکروپلاستیک‌ها در سطوح قابل مقایسه وجود دارند یا خیر. این اندازه‌گیری‌ها به ما اجازه می‌دهد تا اثر میکروپلاستیک‌ها بر تشکیل ابر را مدل‌سازی کنیم.

قطعات پلاستیکی اندازه ها و ترکیبات مختلفی دارند. در تحقیقات آینده، قصد داریم ذرات پلاستیکی کوچکتر و پلاستیک های حاوی مواد افزودنی مانند نرم کننده ها و رنگ ها را مطالعه کنیم.