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Reconstructing the Environmental Degradation of Polystyrene by Accelerated Weathering
Titelangaben
Meides, Nora ; Menzel, Teresa ; Pötzschner, Björn ; Löder, Martin G. J. ; Mansfeld, Ulrich ; Strohriegl, Peter ; Altstädt, Volker ; Senker, Jürgen:
Reconstructing the Environmental Degradation of Polystyrene by Accelerated Weathering.
In: Environmental Science & Technology.
Bd. 55
(2021)
Heft 12
.
- S. 7930-7938.
ISSN 0013-936X
DOI: https://doi.org/10.1021/acs.est.0c07718
Volltext
Link zum Volltext (externe URL):
Angaben zu Projekten
Projekttitel: |
SFB 1357 Mikroplastik SFB1357
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Projektfinanzierung: |
Deutsche Forschungsgemeinschaft
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Abstract
The fragmentation of macro- into microplastics (MP) is the main source of MP in the environment. Nevertheless, knowledge about degradation mechanisms, changes in chemical composition, morphology, and residence times is still limited. Here, we present a long-term accelerated weathering study on polystyrene (PS) tensile bars and MP particles using simulated solar radiation and mechanical stress. The degradation process was monitored by gel permeation chromatography (GPC), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray (EDX), 13C magic-angle spinning (MAS) NMR spectroscopy, tensile testing, and Monte Carlo simulations. We verified that degradation proceeds in two main stages. Stage I is dominated by photooxidation in a near-surface layer. During stage II, microcrack formation and particle rupturing accelerate the degradation. Depending on the ratio and intensity of the applied stress factors, MP degradation kinetics and lifetimes vary dramatically and an increasing amount of small MP fragments with high proportions of carboxyl, peroxide, and keto groups is continuously released into the environment. The enhanced surface area for adsorbing pollutants and forming biofilms modifies the uptake behavior and interaction with organisms together with potential ecological risks. We expect the proposed two-stage model to be valid for predicting the abiotic degradation of other commodity plastics with a carbon–carbon backbone.
Weitere Angaben
Publikationsform: |
Artikel in einer Zeitschrift
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Begutachteter Beitrag: |
Ja |
Keywords: |
microplastics; polymer degradation; photooxidation; two-stage degradation model; quantitative 13C MAS NMR spectroscopy; Monte Carlo simulations; microcrack formation; particle fragmentation
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Institutionen der Universität: |
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Titel an der UBT entstanden: |
Ja |
Themengebiete aus DDC: |
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Eingestellt am: |
26 Mai 2021 06:22 |
Letzte Änderung: |
25 Jan 2022 14:15 |
URI: |
https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/65332 |
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