Les microplastiques aux formes allongées voyagent plus loin dans l’environnement – ​​Physics World

Des chercheurs américains ont montré que la forme des fibres microplastiques leur permet de voyager plus loin dans l’air que les billes sphériques. Dans une nouvelle étude, l’équipe de l’Université Cornell et de l’Université d’État de l’Utah a modélisé un flux d’air turbulent autour de particules microplastiques et a découvert que la gamme de ces polluants dans l’atmosphère est très sensible à leur forme. En travaillant à rebours à partir des modèles atmosphériques et des observations sur le terrain, leurs résultats suggèrent que l’océan est une source de microplastiques plus importante que ne l’avaient montré les modèles précédents.

Des particules microplastiques libérées par les processus industriels et la dégradation d’objets comme des bouteilles ont été trouvées dans presque toutes les parties de l’océan, y compris dans les profondeurs marines. Récemment, des microplastiques ont également été trouvés sur terre dans des environnements soi-disant vierges, notamment dans les montagnes des Pyrénées françaises. Cependant, comparé à l’océan, le transport des microplastiques dans l’air n’a pas été étudié de manière approfondie. Bien que les impacts ne soient pas entièrement connus, on craint que l’accumulation de microplastiques puisse perturber les processus du sol et des plantes et agir comme vecteur de produits chimiques nocifs.

Ce projet a été dirigé par Shuolin Xiao, postdoctorant en Le groupe de Qi Li à l'Université Cornell. Xiao et ses collègues voulaient savoir comment la forme et la taille des particules microplastiques affectent leur transport atmosphérique à travers le globe. Xiao a choisi ce problème parce que les microplastiques sont de longues fibres, mais les approches actuelles les modélisent sous forme de sphères. "Le suivi de ces phénomènes à grande échelle impose des défis à la fois théoriques et de modélisation", explique Xiao.

Transport amélioré par les turbulences

Outre la dégradation des produits de consommation, les microplastiques peuvent pénétrer dans l'atmosphère par les routes et les processus industriels. Il a également été suggéré que le vent, les vagues et les embruns à la surface de l’océan pourraient transférer des microplastiques dans l’atmosphère.

La rapidité avec laquelle une particule tombe de l’air dépend de l’équilibre des forces aérodynamiques et gravitationnelles. L’écoulement des fluides autour d’objets minces comme les fibres microplastiques a été largement étudié, mais la turbulence de l’atmosphère pose un défi supplémentaire. L'écoulement turbulent exerce des couples sur la fibre, donc son orientation, et donc sa vitesse de sédimentation, change constamment. L'interaction entre les forces turbulentes et l'inertie de la fibre plastique détermine son degré de rotation. En implémentant le couple dans le modèle d’écoulement de fluide, les chercheurs ont développé une prédiction de la durée pendant laquelle une fibre microplastique donnée resterait dans l’air.

Le modèle a révélé que les fibres microplastiques restaient dans l’air plus longtemps que les particules sphériques de même volume. De plus, les fibres plates tombaient au sol jusqu'à quatre fois et demie plus lentement que les fibres rondes. Lorsqu’une fibre est très fine, il est difficile de déterminer avec précision la forme de sa section transversale, et les chercheurs soulignent que cela pourrait introduire des erreurs significatives dans les modèles de transport atmosphérique.

Les microplastiques apparaissent partout

Les chercheurs ont combiné leurs résultats avec une modélisation et des mesures à grande échelle pour comprendre comment les microplastiques peuvent être transportés vers des zones reculées. Les données de terrain ont été prises dans des zones protégées aux États-Unis. À chaque endroit, la taille, la forme et le taux de dépôt des microplastiques ont été mesurés. Les sources de microplastiques ont été identifiées à l’aide de données sur le vent, les embruns marins, l’humidité du sol et l’utilisation des terres. Ces informations, ainsi que la sédimentation dépendante de la forme, ont été ajoutées à un modèle existant de circulation de l'air atmosphérique. Cela a été adapté aux données d'observation, ce qui a permis de prédire quelles sources contribuent le plus au transport à grande échelle de microplastiques en suspension dans l'air.

La recherche suggère que la plupart des microfibres présentes dans les échantillons collectés provenaient de l’océan. Bien qu'il existe des incertitudes dans le modèle, cela contraste avec un étude précédente qui supposait des particules sphériques et identifiait les routes comme le principal contributeur.

Ces travaux montrent que même avec des modèles climatiques sophistiqués, les théories du transport atmosphérique des microplastiques nécessitent un traitement précis des processus à l’échelle microscopique. Li espère que le rôle de l'atmosphère dans le cycle de vie des plastiques fera l'objet d'études plus approfondies. « Nous pensons que l’océan est le puits ultime. Mais peut-être qu'ils sont dans les airs, ils sont partout.

La recherche est décrite dans Nature Geoscience.

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• La source: https://physicsworld.com/a/microplastics-with-elongated-shapes-travel-further-in-the-environment/