Plastic is gevonden in bodems, water, gewassen en op de oceaanbodem. En de afgelopen jaren hebben verschillende onderzoeken gesuggereerd dat microplastics (stukjes van minder dan 5 millimeter lang) en nanoplastics (kleiner dan ongeveer 1,000 nanometer) over lange afstanden door de lucht werden getransporteerd. In 2019 bijvoorbeeld onderzoekers gevonden microplastics in de Pyreneeën die via regen of sneeuwval waren binnengekomen. In 2020 publiceerden Janice Brahney van Utah State University en vier coauteurs een spraakmakend Wetenschap papier het onthullen van grote hoeveelheden plastic in federaal beschermde gebieden van de Verenigde Staten. Brahney had het plastic per ongeluk gevonden; ze was op zoek naar fosfor, maar was verrast door alle kleurrijke stukjes smurrie in haar filters op de grond. Haar studie leidde tot een hele reeks krantenkoppen die waarschuwden: "Het regent plastic."

Brahney's uitgebreide Amerikaanse dataset opende ook de deur voor modelbouwers om erachter te komen waar al dit plastic precies vandaan kwam. "Het is echt een prachtige dataset", zegt Natalie Mahowald van de Cornell University, die de modellenwerk.

Mahowald nam de plasticconcentraties die Brahney had gecatalogiseerd en bracht ze in kaart tegen atmosferische patronen en bekende bronnen van plastic, waaronder wegen, landbouwstof en oceanen. op wegen, banden en remmen slinger microplastics de lucht in. Plastic komt terecht in landbouwstof, merkt Mahowald op, deels van plastic dat op akkers wordt gebruikt en deels omdat mensen fleecekleding in wasmachines gooien: het afvalwater stroomt naar zuiveringsinstallaties die vaste stoffen van vloeistoffen scheiden, en ongeveer de helft van de resulterende biologische vaste stoffen wordt afgevoerd naar boerderijen voor gebruik als meststof. Wat betreft de oceaan, zegt Mahowald, breken grote klodders plastic in plaatsen zoals de Pacific Gyre af tot microscopisch kleine stukjes, die vervolgens naar de oppervlakte drijven en de lucht in worden geslingerd door water te hakken en luchtbellen te laten barsten.

Plastic stukjes worden nu gevonden in menselijke longen. "We ademen ze nu zeker in", zegt een wetenschapper.

Het model van Mahowald concludeerde dat in het westen van de VS 84 procent van het microplastic afkomstig was van wegen, 5 procent van landbouwstof en 11 procent van de oceanen. Plastic is zo licht dat zelfs brokken van tientallen micrometers breed - de breedte van een mensenhaar - kunnen worden opgetild en over grote afstanden kunnen worden geblazen. Het model onthulde dat een deel van dit plastic duizenden kilometers verwijderd was van de vermoedelijke bron. Hoe kleiner de stukken, hoe langer ze in de lucht kunnen blijven.

Hoewel individuele stukjes plastic misschien maar uren, dagen of weken in de lucht blijven, wordt er zoveel constant omhoog geschopt dat er altijd wat in de lucht is: genoeg dat plastic stukjes nu ook in menselijke longen. "We ademen ze nu zeker in", zegt Mahowald.

Het is buitengewoon moeilijk om precies uit te rekenen hoeveel plastic er in onze lucht zit. De meeste van deze onderzoeken worden gedaan door stukjes plastic uit filters te halen en ze onder een microscoop te onderzoeken om een ​​schatting van vorm en kleur te krijgen, en vervolgens spectroscopische technieken te gebruiken om hun bronmateriaal te bevestigen. Hoe kleiner de stukjes, hoe moeilijker ze te identificeren zijn. Studies kunnen ook worden geplaagd door besmetting: als je bijvoorbeeld een laboratorium binnenloopt met een fleecetrui aan, kan dat leiden tot vertekende resultaten met het afwerpen van plastic microvezels.

Bijna een dozijn studies hebben microplasticconcentraties in de lucht aangetoond, variërend van 0.01 deeltjes per kubieke meter boven de westelijke Stille Oceaan tot enkele duizenden deeltjes per kubieke meter in Londen en Peking. De steden met hogere niveaus zijn waarschijnlijk echt meer vervuild, zegt Revell, maar het is ook waar dat die studies een gevoeligere techniek gebruikten die kleinere stukjes plastic (minder dan 10 micrometer groot) konden identificeren. De andere studies zouden zulke kleinere stukjes hebben gemist, die ongeveer de helft van het plastic vormden dat in de studies van Londen en Beijing werd gevonden.

In het laboratorium tonen voorlopige tests aan dat gehavende stukjes plastic krachtige wolkenmakers kunnen zijn.

Concentraties van nanoplastics in de lucht worden nog minder begrepen. De cijfers die tegenwoordig de ronde doen, worden volgens atmosferisch chemicus Zamin Kanji, Mitrano's collega bij ETH Zürich, waarschijnlijk "aanzienlijk onderschat".

Op dit moment is het aandeel van kunststoffen in de totale hoeveelheid aerosolen in de lucht klein, dus dragen kunststoffen niet veel bij aan de klimaateffecten van aërosols, zegt Mahowald. Zelfs in Londen en Peking is plastic misschien slechts verantwoordelijk voor een miljoenste van de totale aerosolen. Maar de productie van plastic, en de opeenhoping van plastic in het milieu, blijft stijgen. Mahowald zegt: "Het wordt alleen maar erger."

Dat geldt vooral in minder vervuilde regio's, zoals boven de oceanen van het zuidelijk halfrond, zegt Kanji. Aangezien plastic waarschijnlijk verder kan reizen dan andere, dichtere aerosolen, zou het een dominante vervuiler in de lucht kunnen worden in meer ongerepte gebieden. Het artikel van Brahney en Mahowald concludeert dat plastic momenteel minder dan 1 procent uitmaakt van de antropogene aerosolen die op de grond terechtkomen, maar dat ze, "alarmerend genoeg", meer dan 50 procent kunnen uitmaken van de aerosolen die op sommige delen van de oceaan benedenwinds van plasticbronnen terechtkomen.

Hoe aërosolen het klimaat precies beïnvloeden, is een cruciaal knelpunt geweest in klimaatmodellen, en veel van de details zijn nog onbekend. Verschillende aërosolen kunnen het klimaat veranderen door zonlicht te reflecteren of te absorberen, wat gedeeltelijk kan afhangen van hun kleur. Zwart roet heeft bijvoorbeeld een verwarmend effect, terwijl zout reflecteert en afkoelt. Aerosolen kunnen op de grond terechtkomen en de albedo of reflectiviteit van ijs en sneeuw veranderen.

Aerosolen hebben ook invloed op de vorming van wolken: verschillende stukjes en beetjes kunnen meer en kleinere druppeltjes water of ijs vormen, waardoor verschillende soorten wolken op verschillende hoogten ontstaan ​​die verschillende tijd aanhouden. Dunne, ijzige wolken op grote hoogte hebben de neiging om het aardoppervlak als een deken te verwarmen, terwijl heldere en pluizige wolken op lage hoogte de neiging hebben om zonlicht te weerkaatsen en de aarde af te koelen.

Hoewel ze klein zijn, hebben aerosolen een te grote invloed op het klimaat. De troebelheid van antropogene aerosolen in de lucht heeft over het algemeen een dramatisch verkoelend effect gehad sinds de industriële revolutie (zonder hen zou de opwarming van de aarde 30 te 50 procent groter dan nu). En ze hebben meer invloed op extreem weer dan broeikasgassen: een wereld die wordt opgewarmd door het verwijderen van aërosolen zou bijvoorbeeld meer overstromingen en droogtes hebben dan een wereld die in dezelfde hoeveelheid wordt opgewarmd door CO2.

Revell en haar collega's een steek gestoken bij het proberen te modelleren hoe microplastics de temperatuur kunnen beïnvloeden door zonlicht te reflecteren of te absorberen, een berekening van wat bekend staat als 'stralingsforcering'. Omwille van de eenvoud gingen ze ervan uit dat plastic altijd helder is, ook al is dat niet waar (en donkerder materiaal heeft de neiging om meer zonlicht te absorberen), en dat de globale concentratie gelijkmatig één deeltje per kubieke meter is, wat in de orde van grootte van 1,000 keer lager is. dan concentraties gemeten in bijvoorbeeld Londen.

Met die aannames ontdekte Revell dat de directe impact van plastic op stralingsforcering "zo klein is dat het onbeduidend is". Maar, belangrijker nog, als de concentraties 100 deeltjes per kubieke meter bereiken (wat ze al op veel plaatsen hebben), kunnen kunststoffen ongeveer dezelfde stralingskracht hebben als sommige aerosolen die al zijn opgenomen in beoordelingen van het Intergovernmental Panel on Climate Change. Met andere woorden, kunststoffen worden opmerkelijk. Maar of ze zouden opwarmen of afkoelen, de aarde is onbekend.

Aerosolen hebben vaak een grotere impact op het klimaat door hun invloed op wolken. Ongerepte plastic kralen, Kanji-noten, stoten water af en zullen dus waarschijnlijk geen invloed hebben op wolken. Maar plastic kan binnen een paar uur 'verouderen', zegt Kanji, tijdens zijn reis naar de lucht: het kan worden afgeschuurd, of het kan zout uit de oceaan en andere chemicaliën uit de atmosfeer ophopen, waardoor de deeltjes groter kunnen worden. waterminnend. Plastic stukken kunnen ook hoekjes en gaatjes bevatten, die helpen bij de vorming van ijs.

In het laboratorium heeft Kanji's student Omar Girlanda voorbereidende tests uitgevoerd die aantonen dat onder zulke gehavende omstandigheden plastic stukjes krachtige wolkenmakers kunnen zijn. "Sommigen van hen zijn zo goed als minerale stofdeeltjes", zegt Kanji, "wat de meest bekende, effectieve ijskern is die er is."

Kanji zegt dat luchten die zwaar vervuild zijn met plastic waarschijnlijk zowel meer ijswolken op grote hoogte zullen maken, die het aardoppervlak opwarmen, als meer waterwolken op lage hoogte, die de neiging hebben om de aarde af te koelen. Welk effect zal domineren is niet bekend. "Het heeft geen zin om het op dit moment te modelleren, gezien de slechte schattingen die we hebben van [atmosferisch] plastic", zegt Kanji. Plastic kan ook neerslagpatronen beïnvloeden: over het algemeen, zegt Kanji, houden wolken die meer vervuild zijn het langer vol voordat ze in de regen barsten dan wolken met minder vervuiling, en dan regenen ze heviger.

Revell en haar collega's zijn nu de aannames in hun paper aan het afbouwen en werken meer gedetailleerde berekeningen uit voor meer realistische schattingen van plasticconcentraties, kleuren en afmetingen. "We weten alleen dat het probleem niet snel zal verdwijnen", zegt ze. “Deze kunststoffen hebben een ongelooflijk lange levensduur. Ze breken af ​​en ze zullen eeuwenlang nieuwe microplastics vormen. We weten gewoon niet hoe groot het probleem is waar we ons aan hebben verbonden.”