‘ไมโครพลาสติก’ ในอากาศ ทำลายวงจรการเกิดเมฆ สภาพภูมิอากาศเปลี่ยนไม่เหมือนเดิม

เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักวิทยาศาสตร์ได้ติดตามการแพร่กระจายของ “ไมโครพลาสติก” อนุภาคพลาสติกจิ๋ว ที่ปรากฏไปทั่วโลก ทั้งในจุดที่ลึกที่สุด และจุดที่สูงที่สุดของโลก และแม้แต่ในร่างกายของมนุษย์ ปัจจุบันเรายังไม่รู้ว่าไมโครพลาสติกสร้างผลกระทบอย่างไรกับสุขภาพร่างกาย แต่การศึกษาวิจัยใหม่ชี้ให้เห็นว่าไมโครพลาสติกอาจส่งผลกระทบต่อสิ่งที่ยิ่งใหญ่กว่านั้นมาก นั่นคือ “ชั้นบรรยากาศ” ซึ่งอาจส่งผลต่อสภาพอากาศของเราได้

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเพนน์สเตตค้นพบบทบาทที่น่าแปลกใจของไมโครพลาสติกที่อาจมีบทบาทสำคัญต่อระบบสภาพภูมิอากาศ การทดลองดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าอนุภาคเหล่านี้สามารถทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาน้ำแข็ง ซึ่งเป็นเศษเล็กเศษน้อยที่ผลึกน้ำแข็งสามารถก่อตัวขึ้นบนเมฆได้

“ตลอดสองทศวรรษที่ผ่านมาของการวิจัยเกี่ยวกับไมโครพลาสติก นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าไมโครพลาสติกอยู่ทุกที่ และเราจำเป็นต้องเข้าใจให้มากขึ้นว่าไมโครพลาสติกมีปฏิสัมพันธ์กับระบบสภาพอากาศของเราอย่างไร เพราะไมโครพลาสติกสามารถกระตุ้นกระบวนการสร้างเมฆได้” มิเรียม ฟรีดแมน ศาสตราจารย์ด้านเคมีที่มหาวิทยาลัยเพนน์สเตตและผู้เขียนอาวุโสของการศึกษาวิจัยกล่าว

เมฆในชั้นบรรยากาศอาจประกอบด้วยหยดน้ำเหลว อนุภาคน้ำแข็ง หรือส่วนผสมของทั้งสองอย่าง ในเมฆที่อยู่ชั้นบรรยากาศกลางถึงบนซึ่งมีอุณหภูมิระหว่าง -38 จนถึง 0 องศาเซลเซียส ผลึกน้ำแข็งมักจะก่อตัวขึ้นรอบ ๆ อนุภาคฝุ่นแร่จากดินแห้งหรืออนุภาคทางชีวภาพ เช่น ละอองเกสรหรือแบคทีเรีย

เพื่อศึกษาว่าไมโครพลาสติกเหล่านี้อาจส่งผลต่อพลวัตของเมฆได้อย่างไร ทีมงานจึงมุ่งเน้นไปที่พลาสติกทั่วไป 4 ประเภท ได้แก่ โพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ (LDPE) โพลีโพรพิลีน (PP) โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) และโพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) โดยการแขวนไมโครพลาสติกไว้ในหยดน้ำขนาดเล็กและทำให้เย็นลง

การศึกษาพบว่า หยดน้ำที่มีไมโครพลาสติกจะแข็งตัวที่อุณหภูมิสูงกว่าปรกติราว 5-10 องศาเซลเซียส ทั้งที่ตามปรกติแล้ว หยดน้ำที่อยู่สูงในชั้นบรรยากาศจะแข็งตัวที่อุณหภูมิประมาณ -38 องศาเซลเซียสเท่านั้น เว้นแต่จะมีสิ่งเจือปน

“ในกรณีของไมโครพลาสติกของเรา ละอองน้ำ 50% ถูกแช่แข็งที่อุณหภูมิ -22 องศาเซลเซียสสำหรับพลาสติกส่วนใหญ่ที่ศึกษา ปรากฏว่าหากใส่สารที่ไม่ละลายน้ำเข้าไป ไมโครพลาสติกนั้นจะทำให้เกิดน้ำแข็งที่อุณหภูมิสูงขึ้นได้” ไฮดี บุสเซอ หัวหน้าคณะผู้จัดทำการศึกษากล่าว

ผลที่ตามมาของการค้นพบเหล่านี้อาจส่งผลในวงกว้าง เพราะเมฆมีบทบาทสำคัญในการควบคุมสภาพอากาศของโลก ทั้งในการสะท้อนแสงแดดออกจากโลกและการกักเก็บความร้อนไว้ใกล้กับพื้นผิวโลก โดยความสมดุลระหว่างน้ำเหลวและน้ำแข็งในเมฆช่วยกำหนดว่าจะทำให้โลกเย็นลงหรืออุ่นขึ้น ดูเหมือนว่าไมโครพลาสติกอาจกำลังเปลี่ยนสมดุลนี้

“เมื่อละอองน้ำลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศและเย็นลง นั่นคือเวลาที่ไมโครพลาสติกอาจส่งผลกระทบต่อรูปแบบของสภาพอากาศและก่อตัวเป็นน้ำแข็งในเมฆ” ฟรีดแมนกล่าว หากไมโครพลาสติกมีอิทธิพลต่อการก่อตัวของเมฆ ก็อาจเปลี่ยนแปลงทุกอย่าง ตั้งแต่ปริมาณน้ำฝนไปจนถึงความรุนแรงของพายุ

ในพื้นที่ที่มีมลพิษและมีความเข้มข้นของไมโครพลาสติกสูง เมฆอาจมีละอองน้ำมากขึ้น (แต่มีขนาดเล็กลง) ซึ่งอาจส่งผลให้ฝนตกช้าลง ส่งผลให้ฝนตกหนักขึ้นเมื่อเมฆปลดปล่อยความชื้นในที่สุด

ผลลัพธ์เหล่านี้สอดคล้องกับผลการศึกษาอีกชิ้นของนักวิทยาศาสตร์ชาวแคนาดา ซึ่งพบว่าไมโครพลาสติกบางประเภททำให้เกิดนิวเคลียสของน้ำแข็งที่อุณหภูมิที่อุ่นกว่าหยดน้ำที่ไม่มีไมโครพลาสติก

การได้รับรังสีอัลตราไวโอเลต โอโซน และกรดมีแนวโน้มที่จะลดกิจกรรมการเกิดนิวเคลียสของน้ำแข็งบนอนุภาค แสดงให้เห็นว่าการเกิดนิวเคลียสของน้ำแข็งไวต่อการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเล็กน้อยบนพื้นผิวของอนุภาคไมโครพลาสติก ซึ่งพลาสติกเหล่านี้ยังคงทำให้เกิดนิวเคลียสของน้ำแข็ง ดังนั้นจึงอาจส่งผลต่อปริมาณน้ำแข็งในเมฆได้

ทั้งนี้ ยังไม่ชัดเจนเลยว่าไมโครพลาสติกมีอิทธิพลต่อการก่อตัวของสภาพอากาศมากเพียงใด หากมีการศึกษาวิจัยในอนาคต ควรจะนับไมโครพลาสติกในเมฆและทำการทดลองเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติม

การศึกษาครั้งนี้ยังระบุว่า ไมโครพลาสติกอาจทำให้การคาดการณ์สภาพอากาศซับซ้อนขึ้นด้วย เพราะไมโครพลาสติกสามารถทำให้เกิดนิวเคลียสในน้ำแข็งได้ ซึ่งจะส่งผลกระทบในวงกว้าง 

ขณะนี้ นักวิจัยกำลังให้ความสนใจกับผลกระทบระยะยาวของไมโครพลาสติกที่มีต่อเคมีในชั้นบรรยากาศ พวกเขาสงสัยว่าการเสื่อมสภาพตามสิ่งแวดล้อม ซึ่งพลาสติกจะสลายตัวเนื่องจากแสง โอโซน และการสัมผัสสารเคมีอื่น ๆ อาจทำให้ความสามารถในการสร้างน้ำแข็งของไมโครพลาสติกเปลี่ยนไป

ที่น่าสนใจคือ การเสื่อมสภาพทำให้ความสามารถในการสร้างนิวเคลียสในน้ำแข็งของพลาสติกบางชนิด เช่น LDPE และ PET ลดลง แต่กลับทำให้พลาสติก PVC มีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเมื่อไมโครพลาสติกเสื่อมสภาพลง ไมโครพลาสติกอาจส่งผลกระทบต่อชั้นบรรยากาศในรูปแบบที่คาดเดาไม่ได้

ที่มา: Futurism, The Conversation, Wired, ZME Science