Mikroplastik fördert die Wolkenbildung, mit wahrscheinlichen Auswirkungen auf Wetter und Klima

Wolken entstehen, wenn Wasserdampf – ein unsichtbares Gas in der Atmosphäre – an winzigen schwebenden Partikeln wie Staub usw. haftet verwandelt sich in flüssige Wassertröpfchen oder Eiskristalle.Das zeigen wir in einer neu veröffentlichten Studie Mikroplastikpartikel können die gleichen Auswirkungen haben, Dabei entstehen Eiskristalle bei Temperaturen, die 5 bis 10 Grad Celsius (9 bis 18 Grad Fahrenheit) wärmer sind als Tröpfchen ohne Mikroplastik.

Dies deutet darauf hin, dass Mikroplastik in der Luft das Wetter und das Klima beeinflussen kann, indem es Wolken unter Bedingungen erzeugt, unter denen sie sich sonst nicht bilden würden.

Wir sind atmosphärisch Apotheke die untersuchen, wie verschiedene Arten von Partikeln Eis bilden, wenn sie mit flüssigem Wasser in Kontakt kommen.Dieser Prozess, der ständig in der Atmosphäre abläuft, nennt man Nukleation.

Wolken in der Atmosphäre können bestehen flüssige Wassertropfen, Eispartikel oder eine Mischung der beiden.In Wolken in der mittleren bis oberen Atmosphäre, wo die Temperaturen zwischen 0 und minus 38 °C liegen, bilden sich Eiskristalle normalerweise um mineralische Staubpartikel aus trockenen Böden oder biologische Partikel wie Pollen oder Bakterien.

Mikroplastik ist weniger als 5 Millimeter breit – etwa so groß wie ein Radiergummi.Einige sind mikroskopisch klein.Wissenschaftler haben sie gefunden Antarktische Tiefsee, Die Gipfel des Mount Everest Und frischer antarktischer Schnee.Da diese Fragmente so klein sind, können sie leicht entfernt werden in der Luft transportiert.

Warum es wichtig ist

Eis in Wolken hat wichtige Auswirkungen auf Wetter und Klima, da in der Regel die meisten Niederschläge fallen beginnt als Eispartikel.

Viele Wolkendecken in nicht-tropischen Zonen auf der ganzen Welt reichen so hoch in die Atmosphäre, dass kalte Luft einen Teil ihrer Feuchtigkeit gefrieren lässt.Sobald sich dann Eis bildet, wird es zieht Wasserdampf an von den Flüssigkeitströpfchen um sie herum, und die Kristalle werden schwer genug, um zu fallen.Wenn sich kein Eis bildet, neigen die Wolken eher dazu, zu verdunsten, als dass es zu Regen oder Schneefall kommt.

Während Kinder in der Grundschule lernen, dass Wasser bei 32 F (0 C) gefriert, ist das nicht immer wahr.Ohne etwas, auf dem sich Keime bilden können, wie zum Beispiel Staubpartikel, Wasser kann unterkühlt werden Temperaturen von bis zu minus 38 °C ausgesetzt, bevor es gefriert.

Damit es bei wärmeren Temperaturen zum Gefrieren kommt, muss im Tröpfchen ein Material vorhanden sein, das sich nicht in Wasser auflöst.Dieses Partikel bietet eine Oberfläche, auf der sich der erste Eiskristall bilden kann.Wenn Mikroplastik vorhanden ist, könnte es zur Bildung von Eiskristallen führen, was möglicherweise zu mehr Regen oder Schneefall führen könnte.

Auch Wolken beeinflussen Wetter und Klima in mehrfacher Hinsicht.Sie reflektieren einfallendes Sonnenlicht von der Erdoberfläche weg, was einen kühlenden Effekt hat, und absorbieren einen Teil der von der Erdoberfläche emittierten Strahlung, was einen wärmenden Effekt hat.

Die Menge des reflektierten Sonnenlichts hängt davon ab Wie viel flüssiges Wasser vs.Eis, das eine Wolke enthält.Wenn Mikroplastik die Präsenz von Eispartikeln in Wolken im Vergleich zu flüssigen Wassertröpfchen erhöht, könnte dieses veränderte Verhältnis den Einfluss der Wolken auf die Energiebilanz der Erde verändern.

Wie wir unsere Arbeit gemacht haben

Um herauszufinden, ob Mikroplastikfragmente als Keime für Wassertröpfchen dienen könnten, haben wir vier der in der Atmosphäre am häufigsten vorkommenden Kunststoffarten verwendet:Polyethylen niedriger Dichte, Polypropylen, Polyvinylchlorid und Polyethylenterephthalat.Jedes wurde sowohl im makellosen Zustand als auch nach Einwirkung von ultraviolettem Licht, Ozon und Säuren getestet.All dies ist in der Atmosphäre vorhanden und könnte die Zusammensetzung des Mikroplastiks beeinflussen.

Wir haben das Mikroplastik in kleinen Wassertröpfchen suspendiert und Die Tröpfchen wurden langsam abgekühlt, um zu beobachten, wann sie erstarrten.Wir haben auch die Oberflächen der Plastikfragmente analysiert, um ihre molekulare Struktur zu bestimmen, da die Eiskeimbildung von der Oberflächenchemie des Mikroplastiks abhängen könnte.

Bei den meisten der von uns untersuchten Kunststoffe waren 50 % der Tröpfchen gefroren, als sie auf minus 22 °C abkühlten.Diese Ergebnisse entsprechen denen einer anderen aktuellen Studie kanadischer Wissenschaftler, die ebenfalls herausgefunden haben, dass einige Arten von Mikroplastik Bei wärmeren Temperaturen bildet sich Eis als Tröpfchen ohne Mikroplastik.

Die Einwirkung von ultravioletter Strahlung, Ozon und Säuren verringerte tendenziell die Eiskeimbildungsaktivität auf den Partikeln.Dies deutet darauf hin, dass die Eiskeimbildung empfindlich auf kleine chemische Veränderungen auf der Oberfläche von Mikroplastikpartikeln reagiert.Allerdings bildeten diese Kunststoffe immer noch Eiskeime, sodass sie immer noch die Eismenge in den Wolken beeinflussen könnten.

Was noch nicht bekannt ist

Um zu verstehen, wie sich Mikroplastik auf Wetter und Klima auswirkt, müssen wir ihre Konzentrationen in den Höhen kennen, in denen sich Wolken bilden.Wir müssen auch die Konzentration von Mikroplastik im Vergleich zu anderen Partikeln, die Eis bilden könnten, wie etwa Mineralstaub und biologische Partikel, verstehen, um zu sehen, ob Mikroplastik in vergleichbaren Mengen vorhanden ist.Diese Messungen würden es uns ermöglichen, den Einfluss von Mikroplastik auf die Wolkenbildung zu modellieren.

Kunststofffragmente gibt es in vielen Größen und Zusammensetzungen.In der zukünftigen Forschung planen wir, mit Kunststoffen zu arbeiten, die Zusatzstoffe wie Weichmacher und Farbstoffe enthalten, sowie mit kleineren Kunststoffpartikeln.

Der Forschungsbericht ist eine kurze Zusammenfassung interessanter wissenschaftlicher Arbeiten.