Talking ScienceΗ περιβαλλοντολόγος Alice Pradel καλλιεργεί πυρήνες πάγου στο εργαστήριο για να διερευνήσει τη μεταφορά και τη συσσώρευση μικρο- και νανοπλαστικών. Στόχος της είναι να κατανοήσει καλύτερα τις ροές υλικών στον πάγο της Αρκτικής.
Η εκστρατεία με τίτλο «Beat the Microbead» ξεκίνησε το 2012 με στόχο τη μείωση της χρήσης μικροπλαστικών στα καλλυντικά προϊόντα, για την ελαχιστοποίηση των αρνητικών επιπτώσεων στο περιβάλλον και στον άνθρωπο. Για την Alice Pradel, η εκστρατεία ήταν ένα καμπανάκι κινδύνου. «Ως νεαρή περιβαλλοντική επιστήμονας, σοκαρίστηκα που βάζαμε όλα αυτά τα χημικά στο περιβάλλον χωρίς να μας νοιάζει τι απέγιναν», θυμάται.
Την ίδια περίπου περίοδο, κυκλοφορούσαν εικόνες του Great Pacific Garbage Patch: ενός τεράστιου χαλιού απορριμμάτων στη μέση του Ειρηνικού, που αποτελείται κυρίως από πλαστικά απορρίμματα και συμβολίζει την υπερβολική χρήση πλαστικού από τον άνθρωπο. Το 2020, παράχθηκαν παγκοσμίως περίπου 400 εκατομμύρια τόνοι πλαστικών. Από αυτό το σύνολο, το 9 τοις εκατό ανακυκλώθηκε, το 12 τοις εκατό αποτεφρώθηκε και τα υπόλοιπα κατέληξαν σε χώρους υγειονομικής ταφής, στο περιβάλλον ή στη θάλασσα.
Διασπώντας σε νέες ιδιότητες
«Αυτό που με γοητεύει στις περιβαλλοντικές επιστήμες είναι ότι μου επιτρέπουν να μαθαίνω συνεχώς περισσότερα για τη σχέση μας με το περιβάλλον», λέει η Pradel. «Για μένα, το να νοιάζεσαι για τη Γη σημαίνει επίσης να την καταλαβαίνεις καλύτερα». Στις μεταπτυχιακές της σπουδές στο Πανεπιστήμιο της Ρεν στη βορειοδυτική Γαλλία, εστίασε στον τρόπο με τον οποίο διάφορες χημικές ουσίες, όπως τα φυτοφάρμακα, συσσωρεύονται στα εδάφη και σε άλλα πορώδη μέσα. Το 2018, παρακολούθησε μια διάλεξη του Julien Gigault, χημικού στο γαλλικό ερευνητικό κέντρο CNRS. Είπε στους φοιτητές πώς το πλαστικό στο περιβάλλον διασπάται σε όλο και μικρότερα σωματίδια μέσω βιοτικών και αβιοτικών διεργασιών και πώς το υλικό αποκτά νέες ιδιότητες ως αποτέλεσμα. Αυτή η μικροποίηση επιτρέπει στα σωματίδια να διαπερνούν όλα τα οικολογικά συστήματα – ένα γεγονός που γοήτευσε και σοκάρισε την Pradel.
Στη συνέχεια, υπό την επίβλεψη του Gigault, έγραψε τη διδακτορική διατριβή της σχετικά με το πώς και πού συσσωρεύονται τα μικρο- και νανοπλαστικά σε πορώδη υλικά. Πλησιάζοντας στο τέλος αυτού του έργου, έμεινε έκπληκτη όταν ανακάλυψε ότι μεγάλες ποσότητες μικροπλαστικών είχαν συσσωρευτεί και στον αρκτικό θαλάσσιο πάγο. Μελέτες το είχαν επιβεβαιώσει λίγο πριν. Ο πάγος είναι μια πορώδης ουσία. Έχει περιοχές υψηλότερης και χαμηλότερης πυκνότητας, καθώς και κοιλότητες και ροές μικροσκοπικού θαλασσινού νερού μεταξύ των κρυστάλλων πάγου. Ως αποτέλεσμα, υπάρχει μια συνεχής ανταλλαγή μεταξύ του θαλασσινού νερού και του πάγου – και το ενδιαφέρον της Pradel για αυτό το φαινόμενο άρχισε να αυξάνεται. «Μικρο- και νανοσωματίδια μπορούν να παγιδευτούν μεταξύ των κρυστάλλων πάγου. Αυτό είναι εξαιρετικά προβληματικό, καθώς ακριβώς σε αυτά τα σημεία ευδοκιμούν καλύτερα τα μικροφύκια», εξηγεί. Άλλοι ερευνητές έχουν δείξει ότι αυτά τα φύκια απορροφούν τοξικά πρόσθετα πλαστικού, επιτρέποντάς τους έτσι να εισέλθουν στην τροφική αλυσίδα της Αρκτικής.
Η υπερθέρμανση του πλανήτη κάνει όλο τον θαλάσσιο πάγο της Αρκτικής πολύ πιο δυναμικό. Ο ίδιος ο πάγος γίνεται λεπτότερος, οι διαδικασίες τήξης γίνονται ταχύτερες και ο επανακαθορισμός των αλάτων και των σωματιδίων σε όλο τον πάγο επιταχύνεται.
Alice Pradel
Μια μελέτη του 2018 έδειξε ότι τα πιο συνηθισμένα στον θαλάσσιο πάγο είναι τα μικρότερα σωματίδια μικροπλαστικών. Ορισμός των μικροπλαστικών είναι σωματίδια μικρότερα των 5 εκατοστών και των νανοπλαστικών σωματίδια μικρότερα από 1 μικρόμετρο. Οι ερευνητές δεν μπορούν να ποσοτικοποιήσουν σωματίδια πλαστικού μικρότερα των 10 μικρομέτρων, που είναι το αναλυτικό όριο. «Αυτό υποδηλώνει ότι δεν μπορούμε ούτε να δούμε ούτε να μετρήσουμε με ακρίβεια το μεγαλύτερο μερίδιο του πλαστικού που υπάρχει στον θαλάσσιο πάγο», λέει η Pradel.
Μεταδιδακτορική εργασία για καλύτερες αναλύσεις
Κατά τη διάρκεια της διδακτορικής της διατριβής, η Pradel ανέπτυξε μια μέθοδο για την ανάπτυξη θαλάσσιου πάγου στο εργαστήριο. Από τον Απρίλιο του 2022, καλλιεργεί αυτούς τους πυρήνες πάγου στο πλαίσιο μεταδιδακτορικής υποτροφίας στο Τμήμα Περιβαλλοντικών Επιστημών του ETH Zurich. Το πρώτο βήμα της μεθόδου της είναι η ψύξη του θαλασσινού νερού σε μια γυάλινη στήλη με κλίμακα θερμοκρασίας που κυμαίνεται από 1°C (κάτω άκρο) έως -5°C (άνω άκρο). Μετά από 19 ώρες, σχηματίζεται ένας πυρήνας πάγου πάχους περίπου 10 εκατοστών στο άνω άκρο. Εάν προστεθούν μικρο- και νανοσωματίδια πλαστικού στο θαλάσσιο νερό στην αρχή, η Pradel μπορεί να παρακολουθήσει πώς τα σωματίδια μεταφέρονται από το νερό στον πάγο, όπου και παραμένουν.
Σήμερα, η Pradel διεξάγει έρευνα στην ομάδα της καθηγήτριας Denise Mitrano, την οποία γνώρισε σε συνέδριο. Η ομάδα της Mitrano ερευνά ανθρωπογενή σωματίδια, την τοξικότητά τους και τις επιπτώσεις τους στο περιβάλλον. Μεταξύ άλλων, έχει αναπτύξει αναλυτικές μεθόδους που επιτρέπουν πολύ πιο ακριβή μέτρηση των μικρο- και νανοπλαστικών – ο ιδανικός συνεργάτης για την έρευνα της Pradel. Ένα κεντρικό πρόβλημα στον ποσοτικό προσδιορισμό των μικρο- και νανοπλαστικών είναι ο διαχωρισμός του άνθρακα στα φυσικά υλικά, όπως τα φύκια, από εκείνον στα πλαστικά. Οι ερευνητές μπορούν να παρακάμψουν αυτό το πρόβλημα προσθέτοντας ανόργανους ιχνηλάτες στα σωματίδια πλαστικού. Αυτοί οι ιχνηλάτες είναι, κατάλληλα, στοιχεία ιχνοποσότητων, που λειτουργούν ως υποκατάστατα για τα πλαστικά και επιτρέπουν την αποτελεσματική μέτρηση των σωματιδίων πλαστικού στον πάγο χρησιμοποιώντας τυπικές μεθόδους περιβαλλοντικής ανάλυσης, συμπεριλαμβανομένης της φασματομετρίας μάζας με επαγωγικά συνδεδεμένο πλάσμα (ICP-MS).
Πρώτη αποστολή στην Αρκτική
Για τις αναλύσεις της, η Pradel συνεργάζεται επίσης με ερευνητές από το Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Έρευνας Δασών, Χιονιού και Τοπίου (WSL). Χρησιμοποιεί τομογραφία στο εργαστήριο του WSL στο Νταβός για να αναλύσει τους πυρήνες πάγου της σε θερμοκρασία -15°C, και οι εικόνες που προκύπτουν παρέχουν δεδομένα για την πορώτητα και τη δομή του πάγου. «Αυτό μας δίνει σημαντικές πληροφορίες για το πού συσσωρεύονται τα μικρο- και νανοσωματίδια», λέει η Pradel. Τα τρέχοντα πειράματα δείχνουν ότι τα νανοσωματίδια μεταφέρονται μέσω του πάγου με τρόπο παρόμοιο με τα άλατα που διαλύονται στο θαλασσινό νερό. Αντίθετα, ο τρόπος με τον οποίο συσσωρεύονται τα μικροπλαστικά στον θαλάσσιο πάγο εξαρτάται περισσότερο από την πυκνότητα των σωματιδίων.
Η Pradel πιστεύει ότι τα πειράματά της μπορούν επίσης να ανοίξουν νέες δυνατότητες σε άλλους τομείς έρευνας. «Η υπερθέρμανση του πλανήτη κάνει όλο τον θαλάσσιο πάγο της Αρκτικής πολύ πιο δυναμικό. Ο ίδιος ο πάγος γίνεται λεπτότερος, οι διαδικασίες τήξης γίνονται ταχύτερες και ο επανακαθορισμός των αλάτων και των σωματιδίων σε όλο τον πάγο επιταχύνεται». Με τα πειράματά της Pradel, τέτοιες εξελίξεις μπορούν να προσομοιωθούν στο εργαστήριο χωρίς οι ερευνητές να χρειάζεται να πετάξουν στην Αρκτική. «Αυτό έχει νόημα και επειδή στοχεύουμε στη διεξαγωγή περιβαλλοντικής έρευνας με φιλικό προς το κλίμα τρόπο», λέει. Ωστόσο, η έρευνά της δεν θα της επιτρέψει να αποφύγει εντελώς τα ταξίδια στον μακρινό βορρά: τον επόμενο χειμώνα, η Pradel θα ταξιδέψει για πρώτη φορά στον Αρκτικό Ωκεανό για να μετρήσει εκεί με όσο πιο ακριβή τρόπο γίνεται το «πλαστικό αποτύπωμα» της ανθρωπότητας στον πάγο.
Aναδημοσίευση άρθρου του Samuel Schläfli 25.03.2024 στο ETH Zurich News. Link to original article >
