Mikroplast med aflange former rejser videre i miljøet – Physics World

Mikroplast med aflange former rejser videre i miljøet – Physics World

Tidsstempel: 11. oktober 2023 kl. 3

Mikroplastiske bevægelser
Mikroplastisk flow: dette diagram illustrerer, hvordan små plastfibre bevæger sig i miljøet. (Med høflighed: Shuolin Xiao et al/Nature Geoscience)

Forskere i USA har vist, at formen af ​​mikroplastiske fibre gør det muligt for dem at rejse længere i luften end kugleformede perler. I en ny undersøgelse modellerede teamet ved Cornell University og Utah State University turbulent luftstrøm omkring mikroplastikpartikler og fandt ud af, at rækken af ​​disse forurenende stoffer i atmosfæren er meget følsomme over for deres form. Når man arbejder baglæns fra atmosfæriske modeller og feltobservationer, tyder deres resultater på, at havet er en større kilde til mikroplast, end tidligere modeller har vist.

Mikroplastikpartikler frigivet af industrielle processer og nedbrydning af genstande som flasker er blevet fundet i næsten alle dele af havet, inklusive dybhavet. For nylig er mikroplastik også blevet fundet på land i angiveligt uberørte miljøer, herunder de franske Pyrenæer-bjerge. Men sammenlignet med havet er transporten af ​​mikroplast i luften ikke blevet undersøgt grundigt. Selvom virkningerne ikke er fuldt ud kendte, er der bekymring for, at ophobning af mikroplast kan forstyrre jord- og planteprocesser og fungere som en vektor for skadelige kemikalier.

Dette projekt blev ledet af Shuolin Xiao, en postdoc i Qi Lis gruppe på Cornell University. Xiao og hans kolleger ønskede at vide, hvordan formen og størrelsen af ​​mikroplastikpartikler påvirker deres atmosfæriske transport over hele kloden. Xiao valgte dette problem, fordi mikroplast er lange fibre, men nuværende tilgange modellerer dem som kugler. "Det pålægger både teoretiske og modelleringsmæssige udfordringer at spore disse i stor skala," siger Xiao.

Turbulens forbedret transport

Ud over nedbrydningen af ​​forbrugerprodukter kan mikroplastik trænge ind i atmosfæren fra veje og industrielle processer. Det er også blevet foreslået, at vind, bølger og havsprøjt ved havoverfladen kan overføre mikroplastik til atmosfæren.

Hvor hurtigt en partikel falder ud af luften afhænger af balancen mellem aerodynamiske og tyngdekræfter. Væskestrømmen omkring slanke genstande som mikroplastfibre er blevet undersøgt bredt, men atmosfærens turbulens udgør en yderligere udfordring. Turbulent strømning udøver drejningsmomenter på fiberen, så dens orientering og derfor dens sedimentationshastighed ændres konstant. Samspillet mellem de turbulente kræfter og plastfiberens inerti afgør, hvor meget den roterer. Ved at implementere drejningsmoment i væskeflowmodellen udviklede forskerne en forudsigelse for, hvor længe en given mikroplastfiber ville forblive i luften.

Modellen fandt, at mikroplastiske fibre forblev i luften længere end sfæriske partikler med samme volumen. Desuden faldt flade fibre til jorden op til fire en halv gange langsommere end runde fibre. Når en fiber er meget tynd, er det vanskeligt præcist at bestemme tværsnitsformen, og forskerne fremhæver, at dette kan introducere betydelige fejl til modeller for atmosfærisk transport.

Forskerne kombinerede deres resultater med storskala modellering og målinger for at forstå, hvordan mikroplastik kan transporteres til fjerntliggende områder. Feltdata blev taget i beskyttede områder i USA. Hvert sted blev størrelsen, formen og aflejringshastigheden af ​​mikroplast målt. Kilder til mikroplast blev identificeret ved hjælp af data om vind, havsprøjt, jordfugtighed og arealanvendelse. Denne information og den formafhængige bundfældning blev tilføjet til en eksisterende model for atmosfærisk luftcirkulation. Dette passede til observationsdataene, hvilket resulterede i en forudsigelse af, hvilke kilder der bidrager mest til den store transport af luftbåren mikroplast.

Forskningen tyder på, at de fleste af mikrofibrene i de indsamlede prøver kom fra havet. Selvom der er usikkerheder i modellen, står dette i kontrast til en tidligere undersøgelse der antog sfæriske partikler og identificerede veje som den største bidragyder.

Dette arbejde viser, at selv med sofistikerede klimamodeller kræver teorier om atmosfærisk transport af mikroplast en nøjagtig behandling af processer i mikroskala. Li siger, at hun håber, at atmosfærens rolle i plastiks livscyklus vil blive undersøgt yderligere. "Vi tror, ​​at havet er den ultimative vask. Men måske er de i luften, de er overalt."

Forskningen er beskrevet i Nature Geoscience.

Tidsstempel:

Mere fra Fysik verden