Ocorrência e retrocesso de cargas de massa microplástica, incluindo partículas de desgaste de pneus no ar do Atlântico Norte

Nature Communications volume 14, número do artigo: 3707 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Poucos estudos relatam a ocorrência de microplásticos (MP), incluindo partículas de desgaste de pneus (TWP) na atmosfera marinha, e poucos dados estão disponíveis sobre o seu tamanho ou fontes. Apresentamos aqui dispositivos ativos de amostragem de ar (amostradores de baixo e alto volume) para avaliação da composição e cargas de massa de MP na atmosfera marinha. O ar foi amostrado durante um cruzeiro de pesquisa ao longo da costa norueguesa até Bear Island. As amostras foram analisadas com cromatografia gasosa de pirólise e espectrometria de massa, gerando um conjunto de dados baseado em massa para MP na atmosfera marinha. Aqui mostramos a onipresença do MP, mesmo em áreas remotas do Ártico, com concentrações de até 37,5 ng m-3. Aglomerados de tereftalato de polietileno (máx. 1,5 ng m-3) estavam universalmente presentes. TWP (máx. 35 ng m-3) e aglomerados de poliestireno, polipropileno e poliuretano (máx. 1,1 ng m-3) também foram detectados. Os modelos de transporte e dispersão atmosférica sugeriram a introdução de MP na atmosfera marinha igualmente a partir de emissões marítimas e terrestres, transformando o oceano de sumidouro em fonte de MP.

Os microplásticos (MP) no ar têm despertado interesse crescente ultimamente. Estão surgindo estudos que documentam essas pequenas partículas de plástico na faixa de tamanho de 1 µm a 5 mm na atmosfera1,2,3,4,5. Ainda assim, o transporte atmosférico de MP e os seus fluxos oceano-atmosfera são amplamente desconhecidos6. Simulações de trajetórias atmosféricas sugerem que quantidades notáveis de micro e nanoplásticos terrestres estão sendo transportadas através da atmosfera para o ambiente marinho6,7,8. Um estudo focado no transporte atmosférico de partículas de desgaste de pneus (TWP) calculou que as TWP na faixa de tamanho PM2,5 (diâmetro aerodinâmico ≤2,5 µm) se dispersaram mais extensivamente na atmosfera do que partículas maiores (PM10; diâmetro aerodinâmico <10 µm). Embora TWP maiores (incluindo PM10) tenham sido depositados perto de regiões de emissão de hotspots, partículas na faixa de tamanho PM2,5 atingiram até mesmo as regiões polares e são, portanto, uma faixa de tamanho altamente relevante quando se analisa a contaminação por MP atmosférico marinho8. Um estudo recente da ref. 9 sugeriram que o MP permanecesse não apenas no oceano, mas também pudesse ser reemitido na atmosfera marinha através da pulverização marítima e do estouro de bolhas. Mais dois estudos afirmaram que se acreditava que as reemissões oceânicas de MP eram a fonte mais importante de MP atmosférica, mostrando emissões globais anuais >0,8 milhões de toneladas métricas7,10.

Todos os tipos de partículas, fibras e fragmentos de origem sintética, flocos de tinta à base de polímeros desgastados e TWP, estão agora incluídos na definição de MP11. Os polímeros mais utilizados são os polímeros termoplásticos polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS), poli(tereftalato de etileno) (PET), poli(cloreto de vinila) (PVC), policarbonato (PC), poli(metacrilato de metila) ) (PMMA) e poliamida (PA6). Esses polímeros básicos também são os mais detectados na atmosfera e no meio ambiente em geral. Juntamente com os poliuretanos (PUR), que também são muito procurados e frequentemente encontrados no ambiente4,12,13,14,15,16,17,18, estes polímeros representam cerca de 80% da procura europeia de plástico19. Os TWP são liberados da banda de rodagem dos pneus, que é fabricada a partir de borracha elastomérica natural e sintética20,21.

Em geral, os estudos que analisam MP na atmosfera são escassos, especialmente quando se trata da atmosfera marinha e das vias de transporte atmosférico para o ambiente marinho. Uma revisão abrangente6 resumiu seis publicações, que são apresentadas nas informações suplementares SI; (Tabela S1) juntamente com o último estudo da ref. 22. Os dados apresentados foram restritos a concentrações baseadas no número de partículas analisadas com espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) ou espectroscopia µ-Raman. Na faixa de tamanho <200 µm, as contagens de MP variaram até 85 partículas m-3 (refs. 23,24,25,26), com algumas partículas tão pequenas quanto 5–10 µm identificadas25.

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>