Presenza e ritorno di carichi di massa microplastica, comprese le particelle di usura dei pneumatici, nell'aria dell'Atlantico settentrionale

Nature Communications volume 14, numero articolo: 3707 (2023) Citare questo articolo

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Pochi studi riportano la presenza di microplastiche (MP), comprese le particelle dovute all’usura degli pneumatici (TWP) nell’atmosfera marina, e sono disponibili pochi dati riguardo alle loro dimensioni o fonti. Qui presentiamo dispositivi di campionamento dell'aria attivi (campionatori a basso e alto volume) per la valutazione della composizione e dei carichi di massa MP nell'atmosfera marina. L'aria è stata campionata durante una crociera di ricerca lungo la costa norvegese fino all'Isola degli Orsi. I campioni sono stati analizzati con pirolisi-gascromatografia-spettrometria di massa, generando un set di dati basato sulla massa per MP nell'atmosfera marina. Qui mostriamo l’ubiquità dell’MP, anche nelle remote aree artiche con concentrazioni fino a 37,5 ng m−3. Cluster di polietilene tereftalato (max. 1,5 ng m−3) erano universalmente presenti. Sono stati rilevati anche TWP (max. 35 ng m−3) e cluster di polistirene, polipropilene e poliuretano (max. 1,1 ng m−3). I modelli di trasporto e dispersione atmosferici hanno suggerito l’introduzione di MP nell’atmosfera marina sia dalle emissioni marine che da quelle terrestri, trasformando l’oceano da un bacino di accumulo in una fonte di MP.

Ultimamente le microplastiche (MP) presenti nell’aria sono oggetto di crescente interesse. Stanno emergendo studi che documentano queste piccole particelle di plastica nell'intervallo di dimensioni comprese tra 1 µm e 5 mm nell'atmosfera1,2,3,4,5. Tuttavia, il trasporto atmosferico di MP e i relativi flussi oceano-atmosfera sono ampiamente sconosciuti6. Le simulazioni dei percorsi atmosferici suggeriscono che notevoli quantità di micro e nanoplastiche terrestri vengono trasportate attraverso l'atmosfera verso l'ambiente marino6,7,8. Uno studio incentrato sul trasporto atmosferico delle particelle di usura degli pneumatici (TWP) ha calcolato che il TWP nell'intervallo di dimensioni PM2,5 (diametro aerodinamico ≤2,5 µm) si disperde più ampiamente nell'atmosfera rispetto alle particelle più grandi (PM10; diametro aerodinamico <10 µm). Mentre i TWP più grandi (incluso PM10) si sono depositati piuttosto vicino alle regioni di emissione dei punti caldi, le particelle nell’intervallo di dimensioni PM2,5 hanno raggiunto anche le regioni polari e sono quindi un intervallo di dimensioni molto rilevante quando si analizza la contaminazione da MP nell’atmosfera marina8. Un recente studio del rif. 9 suggeriscono che le MP non solo rimangono nell'oceano ma potrebbero anche essere riemesse nell'atmosfera marina attraverso gli spruzzi del mare e lo scoppio di bolle. Altri due studi hanno affermato che si ritiene che le riemissioni oceaniche di MP siano la fonte più importante di MP atmosferico, mostrando emissioni globali annuali superiori a 0,8 milioni di tonnellate7,10.

Tutte le tipologie di particelle, fibre e frammenti di origine sintetica, scaglie di vernici abrase a base polimerica e TWP, sono ormai incluse nella definizione di MP11. I polimeri più utilizzati sono i polimeri termoplastici polietilene (PE), polipropilene (PP), polistirene (PS), poli(etilene tereftalato) (PET), poli(cloruro di vinile) (PVC), policarbonato (PC), poli(metilmetacrilato ) (PMMA) e poliammide (PA6). Questi polimeri basici sono anche quelli maggiormente rilevati nell'atmosfera e nell'ambiente in generale. Insieme ai poliuretani (PUR), anch’essi molto richiesti e spesso presenti nell’ambiente4,12,13,14,15,16,17,18, questi polimeri costituiscono circa l’80% della domanda europea di plastica19. I TWP vengono rilasciati dal battistrada del pneumatico, che è prodotto in gomma elastomerica naturale e sintetica20,21.

In generale, gli studi che analizzano il PM nell’atmosfera sono scarsi, soprattutto quando si tratta dell’atmosfera marina e delle vie di trasporto atmosferico nell’ambiente marino. Una revisione completa6 ha riassunto sei pubblicazioni, che sono visualizzate nelle informazioni supplementari SI; (Tabella S1) insieme all'ultimo studio del rif. 22. I dati presentati erano limitati alle concentrazioni basate sul numero di particelle analizzate con la spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR) o la spettroscopia µ-Raman. Nell'intervallo di dimensioni <200 µm, i conteggi MP variavano fino a 85 particelle m−3 (rif. 23,24,25,26), con alcune particelle identificate fino a 5–10 µm25.

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>