Ogni anno, circa 8 milioni di tonnellate di plastica vengono immesse negli oceani del mondo. Di particolare interesse sono le microplastiche, materiali trovati nell'ambiente marino che si verificano in dimensioni inferiori a cinque millimetri e sono la forma più abbondante di detriti marini osservati sulla superficie dell'oceano.

Gli ambienti estuari e costieri svolgono un ruolo cruciale come cuscinetto tra terra, ambienti di acqua dolce e l'oceano aperto dove si accumulano detriti di plastica. Nonostante svolga questa fondamentale funzione, gli ambienti estuari e costieri non sono stati ampiamente studiati per la prevalenza e l'impatto delle microplastiche.

Per aiutare a capire meglio come questi ambienti sono influenzati dalle microplastiche, I ricercatori dell'Università del Delaware hanno esaminato le microplastiche nella baia del Delaware, che è una marea-, ambiente estuario guidato dal vento e dall'acqua dolce.

Hanno scoperto una notevole concentrazione di microplastiche nella baia del Delaware che si accumulano in punti caldi spinti dalla galleggiabilità, venti e maree, tutto ciò porta a un'elevata variabilità delle distribuzioni microplastiche (attraverso lo spazio e il tempo) nella baia.

I risultati del loro studio sono stati pubblicati nel Scienze e tecnologie ambientali giornale accademico.

Il progetto è stato guidato da Jonathan Cohen e Tobias Kukulka, professori associati al College of Earth, Oceano e ambiente (CEOE), oltre agli studenti del master CEOE Anna Internicola e R. Alan Mason.

Cohen ha affermato che, poiché si tratta di un'area di intenso interesse pubblico, con possibili regolamenti governativi sulle microplastiche in futuro, è fondamentale che ci sia scienza su cui basare decisioni politicamente ed economicamente importanti.

"Se queste decisioni verranno prese e il pubblico dovrà pesare su di esse, ci deve essere una scienza su cui basare le decisioni, " ha detto Cohen. "Questo è un fattore motivante piuttosto forte per noi".

Competenze complementari

Il lavoro è iniziato nel 2016 con un mini-sovvenzione del Delaware Sea Grant per valutare le microplastiche nella baia del Delaware, che ha portato a una sovvenzione di due anni per valutare l'impatto che le microplastiche stanno avendo sull'ecologia della baia del Delaware.

Kukulka e Cohen hanno competenze e approcci di ricerca complementari, con Cohen si è concentrato sulla biologia e sul lavoro sul campo e Kukulka si è concentrato sugli aspetti fisici dell'oceanografia e sul lavoro di modellazione.

Cohen e Internicola hanno misurato la distribuzione delle microplastiche da 16 siti di campionamento nella baia del Delaware, che vanno da appena sopra il Delaware Memorial Bridge a Wilmington al di fuori della bocca della baia. Le stazioni coprono l'area che comprende il punto in cui la baia è di acqua dolce fino al punto in cui la baia incontra l'Oceano Atlantico.

I ricercatori hanno utilizzato una rete per ottenere campioni di superficie, trainando la rete in superficie e utilizzando un flussometro all'interno della rete per indicare quanta acqua è stata campionata. Hanno poi sciacquato la rete, ha conservato i campioni in un contenitore di vetro e li ha riportati in laboratorio.

I metodi chimici in laboratorio hanno permesso ai ricercatori di separare la plastica dalle sostanze organiche dissolvendo il materiale organico e mettendo i campioni in una soluzione salata dove la plastica galleggiava e la sostanza organica affondava.

Kukulka e Mason hanno quindi preso i dati dai campioni e li hanno collegati ai loro modelli idrologici.

Combinando i dati osservativi con le maree, modelli guidati dal vento e dal galleggiamento per simulare la distribuzione delle microplastiche, sono stati in grado di estrapolare i risultati su una porzione più ampia della baia del Delaware e determinare come le particelle si muovono all'interno della baia, uscire dalla baia o accumularsi nelle regioni di convergenza superficiale.

Cohen ha affermato che l'approccio di campionamento e modellazione parla di come viene condotta la scienza marina.

"Non si tratta solo di andare in barca e raccogliere un secchio d'acqua o immergere una rete, " Ha detto Cohen. "Si tratta di combinare ciò che puoi imparare da quello con ciò che puoi imparare da questi approcci numerici".

Kukulka accettò, dicendo che è fantastico poter combinare i dati del campionamento sul campo con la modellazione.

"È difficile fare osservazioni a livello di baia, e il campionamento è limitato nel tempo e limitato a un luogo specifico, " ha detto Kukulka. "Non abbiamo davvero ottenuto un'ampia istantanea a livello di baia con il campionamento, ma con la modellazione, possiamo vedere la variabilità temporale e l'intera copertura spaziale della plastica".

Fronti di salinità

Nella zona in cui l'acqua più dolce del fiume Delaware incontra l'acqua più salata dell'Oceano Atlantico, i ricercatori hanno osservato fronti di salinità, con acqua dolce sopra e acqua salata sotto. Vicino a tali fronti, le correnti superficiali possono convergere.

Conosciute come zone di convergenza, i ricercatori hanno trovato microplastiche in alte concentrazioni in queste aree.

La studentessa laureata UD Anna Internicola pulisce una rete ad anelli utilizzata per raccogliere campioni di microplastiche dalla baia del Delaware.

La studentessa laureata UD Anna Internicola pulisce una rete ad anelli utilizzata per raccogliere campioni di microplastiche dalla baia del Delaware.

"Ciò che troviamo nella simulazione è che abbiamo regioni con concentrazioni molto elevate, molto più alto che al di fuori di quelle zone di convergenza, " disse Kukulka.

Poiché le microplastiche galleggianti galleggiano sull'acqua, sono anche influenzati e si accumulano nelle zone a causa delle maree e del vento. La plastica si muove all'interno del ciclo di marea avanti e indietro mentre le maree si muovono dentro e fuori dalla baia, causando un'enorme variabilità della posizione durante un ciclo di marea, soprattutto se un ricercatore sta misurando solo all'interno o all'esterno di tali hotspot.

"Puoi stare in un dato posto e campionare un dato luogo o stazione, ma quel pezzo di materiale non sarà sempre lì, " disse Cohen. "Si muoverà con le maree, e quindi potresti essere in una data stazione e in base alle simulazioni, potresti vedere un cambiamento di mille volte nelle concentrazioni."

La distribuzione della plastica dipende anche dalla forza dei venti, con un forte vento che sposta le microplastiche in varie zone della baia.

"Se conosciamo la forzatura, possiamo fare ipotesi plausibili su dove potremmo aspettarci la plastica e dove è probabile che si accumuli, " disse Kukulka.

Prossimi passi

Per quanto riguarda i prossimi passi del progetto, vorrebbero determinare definitivamente per quanto tempo le microplastiche rimangono nella baia e se finiscono sulle coste del New Jersey e del Delaware o se rimangono intrappolate all'interno della baia.