Microplásticos liberan nubes químicas invisibles en el agua

Un reciente estudio reveló que los microplásticos presentes en ríos, lagos y océanos no son solo desechos visibles, sino que constantemente liberan una mezcla compleja de compuestos orgánicos disueltos en el agua. Este proceso de filtración química se intensifica con la exposición a la luz solar, lo que genera nubes químicas invisibles que podrían alterar los ecosistemas acuáticos.

La investigación, publicada en New Contaminants, analizó cuatro tipos comunes de plástico y comparó los compuestos que liberan con la materia orgánica disuelta que se encuentra de forma natural en los ríos. Utilizando modelado cinético, espectroscopía de fluorescencia, espectrometría de masas de alta resolución y análisis infrarrojo, el equipo demostró que cada tipo de plástico libera una mezcla química única. Estas firmas químicas cambian a medida que la luz solar descompone gradualmente las superficies plásticas.

El autor principal, Jiunian Guan, de la Universidad Normal del Nordeste, afirmó: "Los microplásticos no solo contaminan los entornos acuáticos como partículas visibles. También crean una pluma química invisible que cambia a medida que se desgastan. Nuestro estudio muestra que la luz solar es el principal motor de este proceso, y que las moléculas liberadas por los plásticos son muy diferentes de las producidas naturalmente en ríos y suelos".

La luz solar acelera la liberación química de los microplásticos

Para comprender mejor cómo la luz afecta la descomposición del plástico, los investigadores expusieron microplásticos de polietileno, tereftalato de polietileno, ácido poliláctico y polibutileno adipato co tereftalato a agua bajo condiciones de oscuridad y luz ultravioleta durante un máximo de 96 horas. La exposición a la luz solar aumentó drásticamente la cantidad de carbono orgánico disuelto liberado por cada plástico analizado. Los plásticos etiquetados como biodegradables, como el PLA y el PBAT, liberaron las mayores cantidades, reflejando sus estructuras químicas menos estables.

El modelado cinético reveló que el proceso de liberación seguía un comportamiento de orden cero. Esto significa que la tasa estaba controlada por límites físicos y químicos en la superficie del plástico, en lugar de por la cantidad de material ya disuelto en el agua. Bajo luz ultravioleta, los investigadores identificaron la difusión de película como el principal factor que ralentizaba el proceso de liberación.

Los plásticos liberan una mezcla compleja de compuestos químicos

Los análisis químicos detallados mostraron que la materia orgánica disuelta derivada de microplásticos (MPs DOM) contiene una amplia gama de moléculas derivadas de aditivos plásticos, monómeros, oligómeros y fragmentos formados a través de reacciones fotooxidativas. Los plásticos con estructuras aromáticas, como el PET y el PBAT, generaron mezclas químicas especialmente complejas.

A medida que los plásticos continuaron desgastándose, los investigadores observaron un aumento en los grupos funcionales que contienen oxígeno. Este cambio indicó la formación de alcoholes, carboxilatos, éteres y carbonilos. También se detectaron aditivos químicos como los ftalatos, que se alinean con su relativamente débil unión dentro de los materiales plásticos.

Las mediciones de fluorescencia revelaron otra diferencia notable. MPs DOM se asemejaba más al material orgánico producido por microbios que al material orgánico que proviene de plantas terrestres y suelos. Este patrón contrasta fuertemente con la materia orgánica disuelta natural encontrada en los ríos. Con el tiempo, el equilibrio de sustancias similares a proteínas, ligninas y taninos cambió dependiendo del tipo de plástico y el nivel de exposición a la luz solar.

Riesgos ambientales crecientes por la contaminación plástica invisible

Las mezclas químicas cambiantes liberadas por los microplásticos podrían afectar los ecosistemas acuáticos de múltiples maneras. MPs DOM está compuesto en gran medida por moléculas pequeñas y biológicamente accesibles que pueden estimular o suprimir el crecimiento microbiano, interrumpir ciclos de nutrientes o interactuar con metales y otros contaminantes. Investigaciones anteriores han demostrado que MPs DOM puede producir especies reactivas de oxígeno, influir en la formación de subproductos de desinfección y alterar cómo los contaminantes se adhieren a las partículas en el agua.

La coautora Shiting Liu destacó: "Nuestros hallazgos resaltan la importancia de considerar todo el ciclo de vida de los microplásticos en el agua, incluyendo los químicos disueltos invisibles que liberan. A medida que la producción global de plástico continúa en aumento, estos compuestos disueltos pueden tener una creciente importancia ambiental".

Prediciendo la química futura de la contaminación plástica

Dado que MPs DOM es químicamente complejo y está en constante cambio, los investigadores sugieren que herramientas de aprendizaje automático podrían ayudar a predecir cómo se comportan estas sustancias en aguas naturales. Tales modelos podrían mejorar las evaluaciones de riesgo relacionadas con la salud de los ecosistemas, el transporte de contaminantes y el ciclo del carbono.

Los autores también señalaron que el flujo de microplásticos hacia ríos y océanos sigue siendo en gran medida no regulado. A medida que los plásticos continúan fragmentándose y degradándose bajo la luz solar, se espera que la liberación de MPs DOM aumente. Comprender cómo estos químicos evolucionan a través de diferentes etapas de descomposición del plástico será esencial para evaluar su impacto ambiental a largo plazo.

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