تنتقل المواد البلاستيكية الدقيقة ذات الأشكال المستطيلة إلى أماكن أبعد في البيئة – عالم الفيزياء

أظهر باحثون في الولايات المتحدة أن شكل الألياف البلاستيكية الدقيقة يسمح لها بالسفر لمسافات أبعد في الهواء من الخرز الكروي. وفي دراسة جديدة، قام فريق من جامعة كورنيل وجامعة ولاية يوتا بوضع نموذج لتدفق الهواء المضطرب حول جزيئات البلاستيك الدقيقة، ووجدوا أن نطاق هذه الملوثات في الغلاف الجوي حساس للغاية لشكلها. ومن خلال العمل بشكل عكسي انطلاقًا من نماذج الغلاف الجوي والملاحظات الميدانية، تشير نتائجهم إلى أن المحيط مصدر أكبر للمواد البلاستيكية الدقيقة مما أظهرته النماذج السابقة.

تم العثور على جزيئات البلاستيك الدقيقة الصادرة عن العمليات الصناعية وتحلل الأشياء مثل الزجاجات في كل جزء من المحيط تقريبًا، بما في ذلك أعماق البحار. في الآونة الأخيرة، تم العثور أيضًا على جسيمات بلاستيكية دقيقة على الأرض في بيئات يُفترض أنها نقية، بما في ذلك جبال البرانس الفرنسية. ومع ذلك، بالمقارنة مع المحيط، لم تتم دراسة انتقال المواد البلاستيكية الدقيقة في الهواء على نطاق واسع. وفي حين أن التأثيرات ليست معروفة بالكامل، إلا أن هناك قلقًا من أن تراكم المواد البلاستيكية الدقيقة يمكن أن يعطل عمليات التربة والنباتات ويكون بمثابة ناقل للمواد الكيميائية الضارة.

كان هذا المشروع بقيادة شوولين شياو، مرحلة ما بعد الدكتوراه في مجموعة تشي لي في جامعة كورنيل. أراد شياو وزملاؤه معرفة كيف يؤثر شكل وحجم جزيئات البلاستيك الدقيقة على انتقالها الجوي عبر العالم. اختار شياو هذه المشكلة لأن المواد البلاستيكية الدقيقة عبارة عن ألياف طويلة، لكن الأساليب الحالية تصممها على شكل كرات. يقول شياو: "إنها تفرض تحديات نظرية ونمذجة لتتبعها على نطاق واسع".

الاضطراب يعزز النقل

وبالإضافة إلى تحلل المنتجات الاستهلاكية، يمكن أن تدخل المواد البلاستيكية الدقيقة إلى الغلاف الجوي من الطرق والعمليات الصناعية. وقد اقترح أيضًا أن الرياح والأمواج ورذاذ البحر على سطح المحيط قد ينقل المواد البلاستيكية الدقيقة إلى الغلاف الجوي.

تعتمد سرعة سقوط الجسيم من الهواء على توازن القوى الديناميكية الهوائية والجاذبية. تمت دراسة تدفق السوائل حول الأجسام النحيلة مثل الألياف البلاستيكية الدقيقة على نطاق واسع، لكن اضطراب الغلاف الجوي يشكل تحديًا إضافيًا. يبذل التدفق المضطرب عزمًا على الألياف، وبالتالي يتغير اتجاهها، وبالتالي سرعة ترسيبها، باستمرار. إن التفاعل بين القوى المضطربة والقصور الذاتي للألياف البلاستيكية يحدد مقدار دورانها. من خلال تطبيق عزم الدوران في نموذج تدفق السوائل، طور الباحثون تنبؤًا بالمدة التي ستبقى فيها ألياف بلاستيكية دقيقة في الهواء.

ووجد النموذج أن الألياف البلاستيكية الدقيقة تبقى في الهواء لفترة أطول من الجزيئات الكروية ذات الحجم نفسه. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الألياف المسطحة تسقط على الأرض بمعدل أبطأ بأربع مرات ونصف من الألياف المستديرة. عندما تكون الألياف رفيعة جدًا، يكون من الصعب تحديد شكل مقطعها العرضي بدقة، ويسلط الباحثون الضوء على أن هذا قد يؤدي إلى أخطاء كبيرة في نماذج النقل الجوي.

البلاستيك الدقيق يظهر في كل مكان

قام الباحثون بدمج نتائجهم مع نماذج وقياسات واسعة النطاق لفهم كيفية نقل المواد البلاستيكية الدقيقة إلى المناطق النائية. تم أخذ البيانات الميدانية في المناطق المحمية في الولايات المتحدة. وفي كل مكان، تم قياس حجم وشكل ومعدل ترسب المواد البلاستيكية الدقيقة. وتم تحديد مصادر المواد البلاستيكية الدقيقة باستخدام بيانات عن الرياح ورذاذ البحر ورطوبة التربة واستخدام الأراضي. تمت إضافة هذه المعلومات والترسيب المعتمد على الشكل إلى نموذج موجود لتدوير الهواء في الغلاف الجوي. وكان هذا ملائمًا لبيانات الرصد، مما أدى إلى التنبؤ بالمصادر التي تساهم بشكل أكبر في نقل المواد البلاستيكية الدقيقة المحمولة جواً على نطاق واسع.

ويشير البحث إلى أن معظم الألياف الدقيقة في العينات المجمعة جاءت من المحيط. على الرغم من وجود شكوك في النموذج، إلا أن هذا يتناقض مع أ الدراسة السابقة التي افترضت الجسيمات الكروية وحددت الطرق باعتبارها المساهم الأكبر.

يوضح هذا العمل أنه حتى مع النماذج المناخية المتطورة، فإن نظريات انتقال المواد البلاستيكية الدقيقة في الغلاف الجوي تتطلب معالجة دقيقة للعمليات الدقيقة. وتقول لي إنها تأمل في إجراء مزيد من الدراسة لدور الغلاف الجوي في دورة حياة البلاستيك. "نعتقد أن المحيط هو الحوض النهائي. لكن ربما هم في الهواء، إنهم في كل مكان”.

تم وصف البحث في طبيعة علوم الأرض.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/microplastics-with-elongated-shapes-travel-further-in-the-environment/