Mikroplastik Merangsek ke Awan dan Memengaruhi Cuaca

Awan memengaruhi cuaca dan iklim Bumi dengan berbagai cara. Penelitian baru menunjukkan bahwa keberadaan partikel Mikroplastik dapat mengubah proses ini.\xd

***

Awan terbentuk ketika uap air - gas tak terlihat di atmosfer - menempel pada partikel kecil yang mengambang, seperti debu, dan berubah menjadi tetesan air cair atau kristal es. Dalam penelitian yang baru saja diterbitkan, kami menunjukkan bahwa partikel Mikroplastik dapat memiliki efek yang sama, menghasilkan kristal es pada suhu 5 hingga 10 derajat Celcius (9 hingga 18 derajat Fahrenheit) yang lebih hangat daripada tetesan air tanpa Mikroplastik.

Hal ini menunjukkan bahwa Mikroplastik di udara dapat memengaruhi cuaca dan iklim dengan menghasilkan awan pada kondisi yang jika tidak demikian, maka awan tersebut tidak akan terbentuk. Demikian yang disinyalir ahli kimia atmosfer yang mempelajari bagaimana berbagai jenis partikel membentuk es saat bersentuhan dengan air cair. Proses ini, yang terjadi terus-menerus di atmosfer, disebut nukleasi.

Awan di atmosfer dapat terdiri dari tetesan air cair, partikel es, atau campuran keduanya. Pada awan di atmosfer bagian tengah hingga atas yang suhunya antara 32 hingga minus 36 F (0 hingga minus 38 C), kristal es biasanya terbentuk di sekitar partikel debu mineral dari tanah kering atau partikel biologis, seperti serbuk sari atau bakteri.

Mikroplastik memiliki lebar kurang dari 5 milimeter, atau seukuran penghapus pensil. Beberapa di antaranya berukuran mikroskopis. Para ilmuwan telah menemukannya di laut dalam Antartika, puncak Gunung Everest, dan salju Antartika yang masih segar. Karena fragmen-fragmen ini sangat kecil, mereka dapat dengan mudah diangkut di udara.

Mengapa hal ini penting? Es dalam awan memiliki efek penting pada cuaca dan iklim karena sebagian besar curah hujan biasanya dimulai sebagai partikel es. Banyak puncak awan di zona nontropis di seluruh dunia yang menjulang cukup tinggi ke atmosfer sehingga udara dingin menyebabkan sebagian uap airnya membeku.

Kemudian, setelah es terbentuk, es akan menarik uap air dari tetesan cairan di sekitarnya, dan kristal-kristal tersebut menjadi cukup berat untuk jatuh. Jika es tidak terbentuk, awan cenderung menguap dan tidak menyebabkan hujan atau salju. Meskipun anak-anak belajar di sekolah dasar bahwa air membeku pada suhu 32 F (0 C), hal itu tidak selalu benar.

Tanpa sesuatu yang menjadi inti, seperti partikel debu, air dapat didinginkan hingga suhu serendah minus 36 F (minus 38 C) sebelum membeku. Agar pembekuan dapat terjadi pada suhu yang lebih hangat, beberapa jenis bahan yang tidak akan larut dalam air harus ada di dalam tetesan air.

Partikel ini menyediakan permukaan di mana kristal es pertama dapat terbentuk. Jika terdapat Mikroplastik, maka dapat menyebabkan terbentuknya kristal es, yang berpotensi meningkatkan hujan atau salju.

Awan juga memengaruhi cuaca dan iklim dalam beberapa cara. Awan memantulkan sinar matahari yang masuk dari permukaan Bumi, yang memiliki efek pendinginan, dan menyerap sejumlah radiasi yang dipancarkan dari permukaan Bumi, yang memiliki efek pemanasan.

Jumlah sinar matahari yang dipantulkan tergantung pada seberapa banyak air cair vs es yang dikandung awan. Jika Mikroplastik meningkatkan keberadaan partikel es di awan dibandingkan dengan tetesan air cair, pergeseran rasio ini dapat mengubah efek awan terhadap keseimbangan energi Bumi.

Bagaimana tim melakukan penelitian? Lewat artikel yang ditulis Miriam Freedman dan Heidi Busse dalam livescience.com, untuk melihat apakah fragmen Mikroplastik dapat berfungsi sebagai inti dari tetesan air, kami menggunakan empat jenis plastik yang paling banyak ditemukan di atmosfer: polietilen densitas rendah, polipropilen, polivinil klorida, dan polietilen tereftalat. Masing-masing diuji dalam keadaan murni dan setelah terpapar sinar ultraviolet, ozon, dan asam.

Semua ini ada di atmosfer dan dapat memengaruhi komposisi Mikroplastik. Tim peneliti menggantungkan Mikroplastik dalam tetesan air kecil dan secara perlahan mendinginkan tetesan air tersebut untuk mengamati kapan Mikroplastik tersebut membeku. Tim juga menganalisis permukaan fragmen plastik untuk menentukan struktur molekulnya, karena nukleasi es dapat bergantung pada kimia permukaan Mikroplastik.

Untuk sebagian besar plastik yang kami pelajari, 50% tetesan membeku pada saat didinginkan hingga minus 8 F (minus 22 C). Hasil ini sejalan dengan hasil penelitian lain yang dilakukan oleh para ilmuwan Kanada, yang juga menemukan bahwa beberapa jenis Mikroplastik membeku menjadi es pada suhu yang lebih hangat dibandingkan dengan tetesan tanpa Mikroplastik.

Paparan radiasi ultraviolet, ozon, dan asam cenderung menurunkan aktivitas nukleasi es pada partikel. Hal ini menunjukkan bahwa nukleasi es sensitif terhadap perubahan kimiawi kecil pada permukaan partikel Mikroplastik. Namun, plastik-plastik ini masih dapat membentuk inti es, sehingga masih dapat memengaruhi jumlah es di awan.

Untuk memahami bagaimana Mikroplastik memengaruhi cuaca dan iklim, perlu mengetahui konsentrasinya di ketinggian tempat awan terbentuk. Kita juga perlu memahami konsentrasi Mikroplastik dibandingkan dengan partikel lain yang dapat membentuk es, seperti debu mineral dan partikel biologis, untuk mengetahui apakah Mikroplastik ada pada tingkat yang sebanding.

Pengukuran ini akan memungkinkan kami untuk memodelkan dampak Mikroplastik terhadap pembentukan awan. Fragmen plastik memiliki berbagai ukuran dan komposisi. Dalam penelitian selanjutnya, tim berencana untuk meneliti plastik yang mengandung bahan tambahan, seperti plasticizer dan pewarna, serta partikel plastik yang lebih kecil. ***