Penelitian Baru yang Mengejutkan Mengungkap Bahwa Mikroplastik Dapat Mengubah Iklim Bumi

Mikroplastik di atmosfer dapat mengubah cuaca dan iklim dengan memfasilitasi pembentukan es di awan. Penelitian di Penn State menunjukkan bahwa partikel-partikel ini dapat berdampak pada curah hujan dan pola iklim, meskipun dampak penuhnya masih belum diketahui.

Para ilmuwan telah menemukan mikroplastik—partikel plastik kecil berukuran kurang dari 5 milimeter—di beberapa tempat yang paling belum tersentuh di planet ini, mulai dari kedalaman Palung Mariana hingga puncak Gunung Everest yang tertutup salju, dan bahkan di awan di atas pegunungan di Tiongkok. dan Jepang. Mikroplastik juga ditemukan di jaringan otak manusia, di dalam penyu, dan bahkan di dalam akar tanaman. Kini, penelitian baru yang dipimpin oleh para ilmuwan Penn State menunjukkan bahwa mikroplastik di udara dapat memengaruhi pola cuaca dan iklim.

Penelitian tersebut dipublikasikan di jurnal Ilmu dan Teknologi Lingkungan: Udaramenunjukkan bahwa mikroplastik bertindak sebagai partikel inti es, aerosol mikroskopis yang memfasilitasi pembentukan kristal es di awan.

Artinya, mikroplastik dapat memengaruhi pola curah hujan, prakiraan cuaca, pemodelan iklim, dan bahkan keselamatan penerbangan dengan memengaruhi cara kristal es di atmosfer membentuk awan, jelas Miriam Freedman, profesor kimia di Penn State dan penulis senior makalah tersebut.

“Selama dua dekade terakhir penelitian mengenai mikroplastik, para ilmuwan telah menemukan bahwa mikroplastik ada dimana-mana, jadi ini adalah bagian lain dari teka-teki tersebut,” kata Freedman. “Sekarang jelas bahwa kita perlu memiliki pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana mereka berinteraksi dengan sistem iklim kita, karena kami telah menunjukkan bahwa proses pembentukan awan dapat dipicu oleh mikroplastik.”

Analisis Laboratorium Perilaku Mikroplastik

Di lingkungan laboratorium yang terkendali, para peneliti mempelajari aktivitas pembekuan empat jenis mikroplastik: polietilen densitas rendah (LDPE), polipropilen (PP), polivinil klorida (PVC), dan polietilen tereftalat (PET). Tim tersebut menangguhkan keempat jenis plastik tersebut dalam tetesan kecil air dan perlahan-lahan mendinginkan tetesan tersebut untuk mengamati bagaimana mikroplastik mempengaruhi pembentukan es.

Mereka menemukan bahwa suhu rata-rata saat tetesan membeku adalah 5-10 derajat lebih hangat dibandingkan tetesan tanpa mikroplastik. Biasanya, tetesan air di atmosfer tanpa cacat apa pun membeku pada suhu sekitar negatif 38 derajat Celsiusjelas Heidi Busse, seorang mahasiswa pascasarjana di Penn State dan penulis utama makalah tersebut. Segala jenis cacat pada tetesan air, baik itu debu, bakteri, atau mikroplastik, dapat menyebabkan terbentuknya sesuatu – atau nukleasi – pada es. Struktur kecil itu cukup untuk memicu tetesan air membeku pada suhu yang lebih hangat.

“Dalam kasus mikroplastik kami, 50% tetesan dibekukan pada suhu minus 22 derajat Celcius untuk sebagian besar plastik yang diteliti,” kata Busse. “Ternyata jika Anda memasukkan sesuatu yang tidak larut, Anda memasukkan cacat ke dalam tetesan tersebut dan dapat menghasilkan inti es pada suhu yang lebih hangat.”

Freedman menjelaskan, apa arti penemuan ini bagi cuaca dan iklim masih belum jelas, namun hal ini menunjukkan bahwa mikroplastik kemungkinan sudah memberikan dampaknya. Dia menambahkan bahwa awan fase campuran, seperti kumulus yang menggembung, stratus seperti selimut, dan awan nimbus yang gelap dan tidak menyenangkan, semuanya mengandung kombinasi air cair dan air beku. Awan ini dapat tersebar luas di seluruh atmosfer, termasuk awan klasik berbentuk “landasan” yang dapat terbentuk selama badai petir.

“Ketika pola udara sedemikian rupa sehingga tetesan air terangkat ke atmosfer dan mendingin, saat itulah mikroplastik dapat memengaruhi pola cuaca dan membentuk es di awan,” kata Freedman, yang juga berafiliasi dengan Departemen Meteorologi dan Ilmu Atmosfer Penn State. “Dalam lingkungan yang tercemar dengan lebih banyak partikel aerosol, seperti mikroplastik, Anda mendistribusikan air yang tersedia ke lebih banyak partikel aerosol, membentuk tetesan yang lebih kecil di sekitar masing-masing partikel tersebut. Jika jumlah tetesannya lebih banyak, curah hujannya akan lebih sedikit, namun karena tetesan tersebut hanya turun hujan setelah ukurannya cukup besar, maka total air yang terkumpul di awan akan lebih banyak sebelum tetesan tersebut cukup besar untuk jatuh, dan sebagai hasilnya, Anda akan mendapatkan curah hujan yang lebih deras saat tetesan tersebut jatuh. datang.”

Mikroplastik dan Pemanasan Iklim

Secara umum, awan mendinginkan Bumi dengan memantulkan radiasi matahari, namun awan tertentu pada ketinggian tertentu dapat memberikan efek pemanasan dengan membantu memerangkap energi yang dipancarkan dari Bumi, jelas Freedman. Jumlah air cair versus jumlah es penting dalam menentukan sejauh mana awan akan menimbulkan efek pemanasan atau pendinginan. Jika mikroplastik memengaruhi pembentukan awan fase campuran, kata Freedman, kemungkinan besar mikroplastik juga memengaruhi iklim, namun sangat sulit untuk membuat model dampak keseluruhannya.

“Kami tahu bahwa fakta bahwa mikroplastik dapat mengnukleasi es memiliki dampak yang luas, namun kami masih belum yakin apa dampaknya,” kata Busse. “Kita dapat memikirkan hal ini pada berbagai tingkatan, tidak hanya dalam kaitannya dengan badai yang lebih dahsyat namun juga melalui perubahan hamburan cahaya, yang dapat berdampak jauh lebih besar terhadap iklim kita.”

Para peneliti juga menemukan bahwa penuaan lingkungan, proses fotokimia alami yang dialami partikel aerosol dari waktu ke waktu, dapat secara signifikan mengubah cara partikel berinteraksi dengan gas dan uap di atmosfer. Tim melakukan simulasi penuaan lingkungan dengan memaparkan mikroplastik pada cahaya, ozon, dan asam untuk melihat apakah hal tersebut mengubah kemampuannya untuk membentuk es.

Mereka menemukan bahwa semua plastik yang diuji dapat membentuk es, namun penuaan umumnya mengurangi kemampuan LDPE, PP, dan PET dalam membentuk es. Sebaliknya, penuaan meningkatkan kemampuan pembentukan es PVC karena sedikit perubahan pada permukaannya akibat penuaan.

Selanjutnya, tim ini akan mempelajari berbagai bahan tambahan yang biasa dimasukkan ke dalam plastik, seperti bahan pemlastis (plasticizer), untuk mendapatkan gambaran yang lebih baik tentang bagaimana plastik yang biasa digunakan dapat mempengaruhi atmosfer bumi.

“Kita tahu bahwa siklus hidup barang-barang plastik yang kita gunakan setiap hari dapat mengubah sifat fisik dan optik awan bumi dan, oleh karena itu, mengubah iklim dalam beberapa cara, namun kita masih harus banyak belajar tentang apa sebenarnya benda-benda tersebut. lakukan,” kata Busse.

Referensi: “Mikroplastik Murni dan Tua Dapat Memnukleasi Es melalui Pembekuan Perendaman” oleh Heidi L. Busse, Devaka Dharmapriya Ariyasena, Jessica Orris dan Miriam Arak Freedman, 7 November 2024, ACS ES&T Udara.
DOI: 10.1021/acsestair.4c00146

Penulis lain dalam makalah ini adalah Devaka Ariyasena dan Jessica Orris, mahasiswa pascasarjana di Penn State. US National Science Foundation mendukung penelitian ini, yang difasilitasi oleh Lab Karakterisasi Material di Penn State.