Le microplastiche promuovono la formazione di nuvole, con probabili effetti sul tempo e sul clima

Le nuvole si formano quando il vapore acqueo – un gas invisibile nell’atmosfera – si attacca a minuscole particelle galleggianti, come la polvere si trasforma in goccioline d'acqua liquide o cristalli di ghiaccio.In uno studio appena pubblicato, lo dimostriamo le particelle microplastiche possono avere gli stessi effetti, producendo cristalli di ghiaccio a temperature da 5 a 10 gradi Celsius (da 9 a 18 gradi Fahrenheit) più calde delle goccioline senza microplastiche.

Ciò suggerisce che le microplastiche presenti nell’aria possono influenzare il tempo e il clima producendo nuvole in condizioni in cui altrimenti non si formerebbero.

Noi siamo atmosferico chimici che studiano come diversi tipi di particelle formano il ghiaccio quando entrano in contatto con l'acqua liquida.Questo processo, che avviene costantemente nell’atmosfera, si chiama nucleazione.

Le nuvole nell'atmosfera possono essere costituite gocce d'acqua liquida, particelle di ghiaccio o una miscela dei due.Nelle nuvole nella parte medio-alta dell'atmosfera, dove le temperature sono comprese tra 32 e meno 36 F (da 0 a meno 38 C), i cristalli di ghiaccio si formano normalmente attorno a particelle di polvere minerale proveniente da terreni asciutti o particelle biologiche, come pollini o batteri.

Le microplastiche sono larghe meno di 5 millimetri, circa le dimensioni di una gomma da matita.Alcuni sono microscopici.Gli scienziati li hanno trovati Mari profondi dell'Antartide, IL vetta del Monte Everest E neve fresca dell'Antartide.Poiché questi frammenti sono così piccoli, possono essere facilmente staccati trasportato nell'aria.

Perché è importante

Il ghiaccio nelle nuvole ha effetti importanti sul tempo e sul clima perché in genere avviene la maggior parte delle precipitazioni inizia come particelle di ghiaccio.

Molte nubi nelle zone non tropicali del mondo si estendono abbastanza in alto nell’atmosfera tanto che l’aria fredda fa congelare parte della loro umidità.Quindi, una volta che si forma il ghiaccio,... attira vapore acqueo dalle goccioline liquide attorno ad esso, e i cristalli diventano abbastanza pesanti da cadere.Se il ghiaccio non si sviluppa, le nuvole tendono ad evaporare anziché causare pioggia o nevicate.

Anche se i bambini imparano alle scuole elementari che l’acqua congela a 0 C (32 F), questo non è sempre vero.Senza qualcosa su cui nuclearsi, come particelle di polvere, acqua può essere superraffreddato a temperature fino a meno 36 F (meno 38 C) prima che congeli.

Affinché il congelamento avvenga a temperature più calde, nella gocciolina deve essere presente un tipo di materiale che non si dissolve in acqua.Questa particella fornisce una superficie dove può formarsi il primo cristallo di ghiaccio.Se fossero presenti microplastiche, potrebbero causare la formazione di cristalli di ghiaccio, aumentando potenzialmente la pioggia o le nevicate.

Anche le nuvole influenzano il tempo e il clima in diversi modi.Riflettono la luce solare in arrivo lontano dalla superficie terrestre, che ha un effetto di raffreddamento, e assorbono parte della radiazione emessa dalla superficie terrestre, che ha un effetto di riscaldamento.

La quantità di luce solare riflessa dipende da quanta acqua liquida rispetto aghiaccio che contiene una nuvola.Se le microplastiche aumentassero la presenza di particelle di ghiaccio nelle nuvole rispetto alle gocce d’acqua liquide, questo rapporto di spostamento potrebbe modificare l’effetto delle nuvole sul bilancio energetico della Terra.

Come abbiamo svolto il nostro lavoro

Per vedere se i frammenti di microplastica potessero fungere da nuclei per le gocce d’acqua, abbiamo utilizzato quattro dei tipi di plastica più diffusi nell’atmosfera:polietilene a bassa densità, polipropilene, polivinilcloruro e polietilene tereftalato.Ciascuno è stato testato sia nello stato originale che dopo l'esposizione alla luce ultravioletta, all'ozono e agli acidi.Tutti questi sono presenti nell’atmosfera e potrebbero influenzare la composizione delle microplastiche.

Abbiamo sospeso le microplastiche in piccole goccioline d'acqua e raffreddato lentamente le goccioline per osservare quando si congelavano.Abbiamo anche analizzato le superfici dei frammenti di plastica per determinarne la struttura molecolare, poiché la nucleazione del ghiaccio potrebbe dipendere dalla chimica della superficie delle microplastiche.

Per la maggior parte delle plastiche studiate, il 50% delle goccioline erano congelate quando si raffreddavano a meno 8 F (meno 22 C).Questi risultati sono paralleli a quelli di un altro recente studio condotto da scienziati canadesi, che hanno scoperto anche alcuni tipi di microplastiche nucleare il ghiaccio a temperature più calde rispetto alle goccioline senza microplastiche.

L'esposizione alle radiazioni ultraviolette, all'ozono e agli acidi tendeva a diminuire l'attività di nucleazione del ghiaccio sulle particelle.Ciò suggerisce che la nucleazione del ghiaccio è sensibile a piccoli cambiamenti chimici sulla superficie delle particelle microplastiche.Tuttavia, queste plastiche continuano a formare nuclei di ghiaccio, quindi potrebbero ancora influenzare la quantità di ghiaccio nelle nuvole.

Cosa ancora non si sa

Per capire come le microplastiche influenzano il tempo e il clima, dobbiamo conoscere la loro concentrazione alle altitudini in cui si formano le nuvole.Dobbiamo anche comprendere la concentrazione delle microplastiche rispetto ad altre particelle che potrebbero nucleare il ghiaccio, come polvere minerale e particelle biologiche, per vedere se le microplastiche sono presenti a livelli comparabili.Queste misurazioni ci permetterebbero di modellare l’impatto delle microplastiche sulla formazione delle nubi.

I frammenti di plastica sono disponibili in molte dimensioni e composizioni.Nella ricerca futura, prevediamo di lavorare con plastiche che contengono additivi, come plastificanti e coloranti, nonché con particelle di plastica più piccole.

IL Breve ricerca è un breve resoconto di un interessante lavoro accademico.