나노플라스틱은 빛에 노출될 때 예기치 않게 반응성 산화 종을 생성합니다.

[아름이]

나노플라스틱은 빛에 노출될 때 예기치 않게 반응성 산화 종을 생성합니다.
날짜:
2023년 1월 6일
원천:
세인트루이스에 있는 워싱턴 대학교
요약:
에너지, 환경 및 화학 엔지니어들은 나노플라스틱이 폴리스티렌 나노입자에 망간 산화물의 형성을 촉진한다는 사실을 발견했습니다.

플라스틱은 포장 및 병뿐만 아니라 매립지의 고형 폐기물의 18% 이상을 차지하는 등 우리 사회 어디에나 존재합니다. 이러한 플라스틱 중 다수는 바다로 흘러 들어가 야생 동물과 수중 생태계에 해를 끼칠 수 있는 조각으로 분해되는 데 최대 수백 년이 걸립니다.

미국 세인트루이스 워싱턴대 매켈비 공과대학 에너지·환경·화학공학과 전영신 교수팀은 땅콩, DVD 등을 포장하는 비생분해성 플라스틱인 폴리스티렌을 빛이 분해하는 과정을 분석했다. 케이스와 일회용기구가 만들어집니다. 또한 그들은 나노플라스틱 입자가 환경 시스템에서 적극적인 역할을 할 수 있음을 발견했습니다. 특히, 빛에 노출되었을 때, 폴리스티렌에서 파생된 나노플라스틱은 예기치 않게 수성 망간 이온의 산화와 천연 및 엔지니어링 수계에서 유기 오염 물질의 거동과 이동에 영향을 미칠 수 있는 산화망간 고체의 형성을 촉진했습니다.

2022년 12월 27일자 ACS Nano 에 발표된 이 연구는 광 흡수를 통한 나노플라스틱의 광화학 반응이 나노플라스틱 표면에 퍼옥실 및 슈퍼옥사이드 라디칼을 생성하고 망간을 망간 산화물 고체로 산화시키는 방법을 보여주었습니다.

"플라스틱 파편이 자연 환경에 더 많이 쌓이면서 그 부작용에 대한 우려가 커지고 있습니다."라고 환경 나노화학 연구실을 이끌고 있는 Jun은 말했습니다. 그러나 대부분의 경우 반응물로서의 능동적 역할보다는 나노플라스틱의 물리적 존재 역할에 대해 우려해왔다. 우리는 이러한 작은 플라스틱 입자가 중금속 및 유기물과 같은 주변 물질과 더 쉽게 상호작용할 수 있다는 것을 발견했다. 오염 물질이며 이전에 생각했던 것보다 반응성이 더 높을 수 있습니다."

Jun과 그녀의 전 학생 Zhenwei Gao는 2022년 WashU에서 환경 공학 박사 학위를 취득하고 현재 시카고 대학교에서 박사후 연구원으로 있으며, 폴리스티렌 나노플라스틱의 다양한 표면 기능 그룹이 망간 산화 속도에 영향을 미침으로써 반응성이 높은 라디칼, 퍼옥실 및 슈퍼옥사이드 라디칼의 생성. 나노플라스틱에서 이러한 반응성 산소 종의 생성은 해양 생물과 인간의 건강을 위험에 빠뜨릴 수 있으며 산화환원 반응을 통해 환경에서 나노플라스틱의 이동성에 잠재적으로 영향을 미쳐 환경 개선에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

연구팀은 또한 30나노미터, 100나노미터 및 500나노미터 입자를 사용하여 망간 산화에 대한 폴리스티렌 나노플라스틱의 크기 효과를 조사했습니다. 두 개의 더 큰 크기의 나노입자는 더 작은 입자보다 망간을 산화하는 데 더 오래 걸렸습니다. 결국, 나노플라스틱은 새로 형성된 망간 산화물 섬유로 둘러싸여 쉽게 응집될 수 있고 반응성과 수송을 변경할 수 있습니다.

"폴리스티렌 나노플라스틱의 입자 크기가 작을수록 더 큰 표면적 때문에 더 쉽게 분해되어 유기물을 방출할 수 있습니다."라고 Jun은 말했습니다. "이 용해된 유기물은 빛에서 반응성 산소 종을 빠르게 생성하고 망간 산화를 촉진할 수 있습니다."

"이 실험 작업은 또한 이러한 유기 기판에서 망간 산화물 고체의 불균일 핵 생성 및 성장에 대한 유용한 통찰력을 제공하며, 이는 환경 및 공학 재료 합성에서 망간 산화물 발생에 대한 우리의 이해에 도움이 됩니다."라고 Jun은 말했습니다. "이러한 망간 고형물은 산화 환원 활성 종과 중금속을 제거하는 탁월한 물질이며 지구 화학 원소 산화 환원 순환, 탄소 광물화 및 자연의 생물학적 대사에 더 많은 영향을 미칩니다."

전 교수팀은 나노플라스틱과 반응성 산화종을 방출할 수 있는 다양한 일반 플라스틱 소스의 분해를 연구하고 향후 전이 및 중금속 이온의 산화에서 이들의 활성 역할을 조사할 계획이다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/