Nhựa trôi nổi trên biển chỉ chiếm 2% tổng lượng rác thải con người đổ vào đại dương, 98% còn lại đã đi đâu?

Ngay vào lúc này, có hàng nghìn tỷ mảnh nhựa trôi nổi có thể được nhìn thấy rõ trên bề mặt các đại dương. Nếu không trôi dạt vào bờ biển và được thu gom, những mảnh nhựa này sẽ được đẩy vào vòng hải lưu cận nhiệt đới. Từ đó, chúng sẽ có một cuộc diễu hành bất tận theo những vòng tròn trên hai nửa bán cầu. 

Các vòng hải lưu này là ngôi nhà màu mỡ của hàng triệu sinh vật biển, từ những con cá voi xanh khổng lồ cho tới những loài phù du và vi khuẩn bé nhỏ. Sự xuất hiện của những mảnh nhựa can thiệp vào toàn bộ lưới thức ăn, ảnh hưởng lên mọi sinh vật, đơn bào, giáp xác, cá, nhuyễn thể, những động vật có vú lớn...

Tưởng chừng đó đã là một bãi rác khổng lồ trên hành tinh, nhưng sự thật thì nhựa trôi nổi trên mặt biển mới chỉ chiếm từ 1-2% tổng lượng rác thải nhựa mà con người ném vào các đại dương. 

Câu hỏi đặt ra là 98% nhựa còn lại đã đi đâu? Thứ nhựa vô hình dưới con mắt trần tục của tất cả chúng ta, chúng đang bị mất tích.

Nếu không trôi dạt vào bờ biển và được thu gom, những mảnh nhựa này sẽ được đẩy vào vòng hải lưu cận nhiệt đới.

Từ đó, chúng sẽ có một cuộc diễu hành bất tận theo những vòng tròn trên hai nửa bán cầu.

Để làm sáng tỏ bí ẩn về những mảnh nhựa bị mất tích trên biển, một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Florida đã hợp tác với những người đồng nghiệp ở Đại học Bình dân Miền Đông và Đại học Đông Bắc Trung Quốc thực hiện một nghiên cứu.

Công trình mới của họ đã cung cấp cho chúng ta một cái nhìn sâu sắc về các cơ chế loại bỏ và tuổi thọ tiềm năng của những mảnh rác nhựa trôi nổi trên đại dương. Theo đó, dường như các quang phản ứng được kích hoạt dưới ánh sáng Mặt Trời là một phần quan trọng của vấn đề.

Ánh sáng Mặt Trời đã làm ran rã các mảnh rác thải nhựa, khiến chúng bị chia nhỏ xuống một kích thước vô hình, không thể nhìn thấy được bằng mắt thường. Lý thuyết này có thể giải thích tại sao tới hơn 98% lượng rác thải nhựa chảy vào đại dương mỗi năm bị mất tích. 

Bây giờ, các nhà khoa học đã thiết lập được bằng chứng thực nghiệm trực tiếp chứng minh cho sự phân rã quang hóa của rác thải nhựa trên biển. Để làm được điều này, họ đã chọn nhặt một số polymer nhựa thường được tìm thấy trên bề mặt đại dương.

Các mẫu bao gồm hạt vi nhựa của rác thải như chai dầu gội đầu và hộp ăn trưa dùng một lần (polyetylen, polypropylen và polystyren), cũng như polyetylen tiêu chuẩn và các mảnh nhựa thu được từ vòng hải lưu Bắc Thái Bình Dương.

Tổng cộng 480 miếng nhựa đã được chọn ngẫu nhiên và làm sạch. Các nhà khoa học cân chúng thành hai nhóm và đưa vào thí nghiệm. Trong mỗi thí nghiệm, họ chiếu xạ các mảnh nhựa này dưới một hệ thống đèn mô phỏng ánh sáng Mặt Trời.

Để tìm kiếm được toàn bộ các dấu tích nhựa phân hủy sau đó, các nhà khoa học đã phải sử dụng cả kính hiển vi quang học, kính hiển vi điện tử và thiết bị quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR). Toàn bộ quá trình chiếu xạ kéo dài tới 2 tháng.

Polyetylen có thể mất hàng thập kỷ đến hàng thế kỷ để giảm kích thước, ngay cả khi chúng vẫn trôi nổi trên mặt biển

Kết quả cho thấy ánh sáng Mặt Trời mô phỏng làm tăng lượng carbon hòa tan trong nước, đồng thời làm cho những hạt nhựa nhỏ ngày càng trở nên nhỏ hơn. Các hạt polymer cũng bị phân mảnh, oxy hóa và thay đổi màu sắc. Tỷ lệ phân hủy phụ thuộc vào tính chất hóa học của từng loại polymer.

Các dung dịch nước biển chứa polymer kỹ thuật hóa (nhựa tái chế) xuống cấp nhanh hơn polypropylen (ví dụ: bao bì tiêu dùng) và polyetylen (ví dụ: túi nhựa, màng nhựa và hộp đựng bao gồm cả chai nhựa), những loại polymer bền nhất trong nghiên cứu.

Dựa trên phép ngoại suy tuyến tính dựa trên khối lượng nhựa giảm xuống, tuổi thọ của các polymer kỹ thuật hóa được xác định là 2,7 năm, các mẫu nhựa ở vòng hải lưu Bắc Thái Bình Dương là 2,8 năm. Đó là những mảnh nhựa có tuổi thọ ngắn nhất. 

Tiếp theo là polypropylen (4,3 năm), polyetylen (33 năm) và polyetylen tiêu chuẩn (49 năm), là thứ nhựa được sử dụng cho các thùng, khay, chai đựng sữa, nước ép trái cây và nắp để đóng gói thực phẩm.

"Đối với các hạt vi nhựa quang phản ứng mạnh nhất như polystyrene và polypropylen, ánh sáng Mặt Trời có thể nhanh chóng loại bỏ các polymer này khỏi nước biển. Các loại nhựa khác có khả năng quang phân hủy kém hơn như polyetylen có thể mất hàng thập kỷ đến hàng thế kỷ để giảm kích thước, ngay cả khi chúng vẫn trôi nổi trên mặt biển", tiến sĩ Shiye Zhao đến từ Đại học Florida cho biết.

"Ngoài ra, khi các chất nhựa này hòa tan trên biển, chúng giải phóng các hợp chất hữu cơ có hoạt tính sinh học, được đo bằng tổng lượng carbon hữu cơ hòa tan, một sản phẩm phụ chính của quá trình quang phân hủy dưới ánh sáng Mặt Trời".

Tiến sĩ Zhao và các cộng tác viên cũng đã kiểm tra hoạt tính sinh học của carbon hữu cơ hòa tan có nguồn gốc từ nhựa đối với các vi khuẩn biển. Các chất hữu cơ hòa tan này dường như có khả năng phân hủy sinh học rộng và nhưng chỉ bằng một phần nhỏ so với carbon hữu cơ hòa tan có nguồn gốc từ tự nhiên.

Quá trình quang phân hủy nhựa trôi nổi trên biển.

Carbon hữu cơ hòa tan được giải phóng khi hầu hết các loại nhựa bị phân hủy đã được vi khuẩn biển sử dụng. Tuy nhiên, một số chất hữu cơ hoặc đồng phân của chúng có thể ức chế hoạt động của vi sinh vật.

"Có nguy cơ nhựa đang giải phóng các hợp chất ức chế sinh học trong quá trình quang phân hủy trên đại dương của chúng, có thể ảnh hưởng đến năng suất và cấu trúc của cộng đồng vi khuẩn, với những hậu quả chưa biết đối với môi trường hóa sinh và sinh thái học của đại dương", tiến sĩ Zhao nói.

"Một trong bốn polymer trong nghiên cứu của chúng tôi có tác động tiêu cực đến vi khuẩn. Sẽ cần nhiều nghiên cứu hơn nữa để xác định xem việc giải phóng các hợp chất sinh học từ quá trình quang phân hủy nhựa là một hiện tượng phổ biến hay hiếm gặp".

Nghiên cứu được đăng trên tạp chí Journal of Hazardous Materials.

Tham khảo Florida Atlantic