«Вечный» полистирол разложился под действием солнечного света

Химики обнаружили, что полистирол, из которого делают в том числе пенопласт, полностью или частично разлагается под действием солнечного света, сообщается в Environmental Science and Technology Letters. Они провели эксперименты и посчитали, что полностью полимер деградирует за несколько веков, а частично — за несколько десятилетий.

Полистирол начали делать в 1960-х годах и сейчас в мире производят десятки миллионов тонн этого полимера. На него

около шести процентов мирового производства пластика. Из полистирола делают пенопласт, упаковки для пищевых продуктов, детские игрушки, используют в строительстве, медицине и военной промышленности. Впервые его

в океане в начале 1970-х годов и регулярно находят сейчас.

Ученые видят проблему с отходами из полистирола в том, что он очень медленно разлагается. Этот полимер на 75 процентов состоит из ароматических соединений и у него высокая молекулярная масса, поэтому микроорганизмы из окружающей среды плохо его расщепляют. Авторы одного из исследований вообще пришли к выводу, что микробные сообщества на него не действуют — они не обнаружили признаков разложения полистирола в течение нескольких месяцев. Но, как оказалось, этот полимер частично окисляется под действием солнечного света. Однако скорость и полнота этого процесса изучены плохо. Например, неизвестно, может ли полистирол полностью разложиться в результате фотохимического окисления.

Поэтому Коллин Вард (Collin P. Ward) из Океанграфического института Вудс Холл и его коллеги решили посмотреть, как этот полимер ведет себя под действием солнечного света. Ученые взяли пять образцов полистирола, выпускаемого американскими компаниями. У них была разная толщина, плотность, молекулярная масса и при производстве в них добавляли разные вещества, чтобы добиться нужных физических или химических свойств. Полимеры помещали в симулятор солнечного света, интенсивность излучения которого была в 3-10 раз выше, чем интенсивность природного солнечного света на широте от нуля до 50 градусов северной широты. Авторы выбрали эти координаты потому, что в них находятся 10 крупных рек, которые в настоящий момент приносят в океан 90 процентов полистирольных отходов. Ученые считали количество кислорода, который поглощался в ходе реакции, и количество углекислого газа и растворимых соединений углерода, которые образовывались в результате фотохимического окисления. Также они смотрели, при каких длинах волн и какой температуре деградация полимера идет быстрее.

Все образцы полистирола полностью или практически полностью разлагались под воздействием солнечного света (длина волны больше 280 нанометров) в разные промежутки времени. Полнота деградации полимера и длина волны, при которой он разлагался, зависела от веществ, которые в него добавляли при производстве. Они поглощали разное количество солнечного света и за счет этого укорачивали или тормозили процесс окисления. Скорость разложения полимера возрастала примерно на 25 процентов (P = < 0,05) при повышении температуры на десять градусов Цельсия.

Авторы рассчитали, сколько времени понадобится, чтобы два образца полистирола, на которых они проводили эксперименты, полностью или частично разложились в природных условиях. По их данным полное разложение образцов должно занять не тысячелетия, а сотни лет, а частичное — десятки. По расчетам авторов, время полураспада образцов при полной деградации — 100 и 300 лет, а при частичной — около 10 и 50 лет.

«Сейчас люди, разрабатывающие рекомендации по использованию пластика, предполагают, что полистирол остается в окружающей среде навсегда», — говорит Коллин Вард. «Этим аргументом они оправдывают создание правил, которые полностью его запрещают. Нашей целью было понять, действительно ли полистирол остается в окружающей среде навсегда. Мы не говорим, что в загрязнении пластиком нет ничего страшного, но устойчивость полистирола к окружающей среде может быть меньше... чем мы предполагали раньше. И вероятность того, что полимер будет приносить вред в течение десятилетий все еще есть».

Несколько лет назад ученые показали, что пенополистирол способны есть личинки большого мучного хрущака. Бактерии в кишечнике червей перерабатывают полимер в углекислый газ и биоразлагаемую массу.