Nanoplast produserer uventet reaktive oksiderende arter når de utsettes for lys

Publisert av Platon

Følgere: 0

Plast er allestedsnærværende i samfunnet vårt, finnes i emballasje og flasker, og utgjør mer enn 18 % av fast avfall på søppelfyllinger. Mange av disse plastene kommer også ut i havene, hvor det tar opptil hundrevis av år å brytes ned i biter som kan skade dyrelivet og det akvatiske økosystemet.

Et team av forskere, ledet av Young-Shin Jun, professor i energi, miljø og kjemiteknikk ved McKelvey School of Engineering ved Washington University i St. Louis, analyserte hvordan lys bryter ned polystyren, en ikke-biologisk nedbrytbar plast som pakking av peanøtter, DVD det lages etuier og engangsredskaper. I tillegg fant de ut at nanoplastpartikler kan spille aktive roller i miljøsystemer. Spesielt, når de ble utsatt for lys, lettet nanoplasten avledet fra polystyren uventet oksidasjonen av vandig mangan ioner og dannelse av manganoksidfaststoffer som kan påvirke skjebnen og transporten av organiske forurensninger i naturlige og tekniske vannsystemer.

Forskningen, publisert i ACS Nano27. desember 2022, viste hvordan den fotokjemiske reaksjonen av nanoplast gjennom lysabsorpsjon genererer peroksyl- og superoksidradikaler på nanoplast overflater, og initierer oksidasjon av mangan til faststoff av manganoksid.

"Ettersom mer plastrester samler seg i det naturlige miljøet, er det økende bekymring for dets negative effekter," sa Jun, som leder Environmental Nanochemistry Laboratory. "I de fleste tilfeller har vi imidlertid vært bekymret for rollene til den fysiske tilstedeværelsen av nanoplast i stedet for deres aktive roller som reaktanter. Vi fant ut at slike små plastpartikler som lettere kan interagere med nærliggende stoffer, som tungmetaller og organiske forurensninger, og kan være mer reaktive enn vi tidligere trodde."

Jun og hennes tidligere student, Zhenwei Gao, som tok doktorgrad i miljøteknikk ved WashU i 2022 og nå er postdoktor ved University of Chicago, demonstrerte eksperimentelt at de forskjellige overflatefunksjonelle gruppene på polystyrennanoplast påvirket manganoksidasjonshastigheten ved å påvirke generering av de svært reaktive radikalene, peroksyl- og superoksidradikaler. Produksjonen av disse reaktive oksygenartene fra nanoplast kan sette livet i havet og menneskers helse i fare og potensielt påvirke mobiliteten til nanoplasten i miljøet via redoksreaksjoner, som igjen kan påvirke miljøsaneringen deres negativt.

Teamet så også på størrelseseffektene av polystyren nanoplast på manganoksidasjon, ved å bruke 30 nanometer, 100 nanometer og 500 nanometer partikler. De to større nanopartikler tok lengre tid å oksidere mangan enn de mindre partiklene. Etter hvert vil nanoplasten være omgitt av nydannede manganoksidfibre, som kan gjøre dem lett aggregerte og kan endre deres reaktivitet og transport.

"Den mindre partikkelstørrelsen til polystyrennanoplasten kan lettere brytes ned og frigjøres organisk materiale på grunn av deres større overflate," sa Jun. "Dette oppløste organiske materialet kan raskt produsere reaktive oksygenarter i lys og letter manganoksidasjon."

"Dette eksperimentelt arbeid gir også nyttig innsikt i den heterogene kjernedannelsen og veksten av manganoksidfaststoffer på slike organiske substrater, noe som gagner vår forståelse av manganoksidforekomster i miljøet og syntese av konstruerte materialer,” sa Jun. "Disse manganfaststoffene er utmerkede rensere av redoksaktive arter og tungmetaller, som ytterligere påvirker geokjemisk elementredokssyklus, karbonmineralisering og biologiske metabolisme i naturen."

Juns team planlegger å studere nedbrytningen av forskjellige vanlige plastkilder som kan frigjøre nanoplast og reaktive oksiderende arter og å undersøke deres aktive roller i oksidasjon av overgang og tungmetallioner i fremtiden.null

Mer informasjon: Zhenwei Gao et al, Oksidative roller av polystyrenbasert nanoplast for å indusere manganoksiddannelse under lysbelysning, ACS Nano (2022). DOI: 10.1021 / acsnano.2c05803

Informasjon om journal: ACS Nano

Levert av Washington University i St. Louis

.wordads-ad-wrapper { display:none; font: normal 11px Arial, sans-serif; bokstavavstand: 1px; tekst-dekorasjon: ingen; bredde: 100 %; margin: 25px auto; polstring: 0; } .wordads-ad-title { margin-bottom: 5px; } .wordads-ad-controls { margin-top: 5px; tekst-justering: høyre; } .wordads-ad-controls span { cursor: pointer; } .wordads-ad { width: fit-content; margin: 0 auto; }