A megnyúlt formájú mikroműanyagok tovább utaznak a környezetben – Fizika világa

Amerikai kutatók kimutatták, hogy a mikroműanyag szálak alakja lehetővé teszi, hogy messzebbre utazzanak a levegőben, mint a gömb alakú gyöngyök. Egy új tanulmányban a Cornell Egyetem és a Utah Állami Egyetem kutatócsoportja turbulens légáramlást modellezett mikroműanyag részecskék körül, és megállapította, hogy ezeknek a szennyező anyagoknak a tartománya a légkörben nagyon érzékeny az alakjukra. A légköri modellekből és a terepi megfigyelésekből visszafelé dolgozva eredményeik azt sugallják, hogy az óceán nagyobb mikroműanyag-forrás, mint azt a korábbi modellek mutatták.

Az ipari folyamatok és az olyan tárgyak, mint a palackok lebomlása során felszabaduló mikroműanyag részecskéket az óceán szinte minden részén találtak, beleértve a mélytengert is. A közelmúltban mikroműanyagokat is találtak a szárazföldön, állítólagosan érintetlen környezetben, beleértve a francia Pireneusokat is. Az óceánhoz képest azonban a mikroműanyagok levegőben történő szállítását nem vizsgálták alaposan. Bár a hatások nem teljesen ismertek, aggodalomra ad okot, hogy a mikroműanyagok felhalmozódása megzavarhatja a talajban és a növényekben zajló folyamatokat, és a káros vegyi anyagok hordozójaként működhet.

Ezt a projektet vezette Shuolin Xiao, postdoc in Qi Li csoportja a Cornell Egyetemen. Xiao és kollégái azt akarták tudni, hogy a mikroműanyag részecskék alakja és mérete hogyan befolyásolja a légköri transzportjukat a világon. A Xiao azért választotta ezt a problémát, mert a mikroműanyagok hosszú szálak, de a jelenlegi megközelítések gömbként modellezik őket. „Elméleti és modellezési kihívásokat is jelent ezeknek a nagy léptékű nyomon követése” – mondja Xiao.

Turbulencia fokozta a szállítást

A fogyasztási cikkek lebomlása mellett a mikroműanyagok az utakból és az ipari folyamatokból is a légkörbe kerülhetnek. Azt is felvetették, hogy a szél, a hullámok és a tengeri permet az óceán felszínén mikroműanyagokat juttathatnak a légkörbe.

Az, hogy egy részecske milyen gyorsan esik ki a levegőből, az aerodinamikai és a gravitációs erők egyensúlyától függ. A vékony tárgyak, például a mikroműanyag szálak körüli folyadékáramlást széles körben tanulmányozták, de a légkör turbulenciája további kihívást jelent. A turbulens áramlás nyomatékot fejt ki a szálra, így annak orientációja, így az ülepedési sebessége folyamatosan változik. A turbulens erők és a műanyagszál tehetetlensége közötti kölcsönhatás határozza meg, hogy mennyit forog. A nyomaték bevezetésével a folyadékáramlási modellbe a kutatók előrejelzést dolgoztak ki arra vonatkozóan, hogy egy adott mikroműanyag szál mennyi ideig marad a levegőben.

A modell azt találta, hogy a mikroműanyag szálak tovább maradtak a levegőben, mint az azonos térfogatú gömb alakú részecskék. Ezenkívül a lapos szálak négy és félszer lassabban estek a földre, mint a kerek szálak. Ha egy szál nagyon vékony, nehéz pontosan meghatározni a keresztmetszeti alakját, és a kutatók kiemelik, hogy ez jelentős hibákat vezethet be a légköri transzport modelljeibe.

A mikroműanyagok mindenhol felbukkannak

A kutatók eredményeiket nagyszabású modellezéssel és mérésekkel kombinálták, hogy megértsék, hogyan lehet a mikroműanyagokat távoli területekre szállítani. A terepi adatokat az Egyesült Államok védett területein vették fel. Minden helyen megmérték a mikroműanyagok méretét, alakját és lerakódási sebességét. A mikroműanyagok forrásait a szél, a tengeri permet, a talajnedvesség és a földhasználat adatai alapján azonosították. Ezt az információt és az alakfüggő ülepedést hozzáadták a légköri levegő keringésének egy meglévő modelljéhez. Ez illeszkedett a megfigyelési adatokhoz, így megjósolható, hogy mely források járulnak hozzá leginkább a levegőben szálló mikroműanyagok nagy léptékű szállításához.

A kutatás azt sugallja, hogy az összegyűjtött mintákban található mikroszálak nagy része az óceánból származott. Bár vannak bizonytalanságok a modellben, ez ellentétben áll a korábbi tanulmány amely gömb alakú részecskéket feltételezett, és az utakat jelölte meg a legnagyobb hozzájárulóként.

Ez a munka azt mutatja, hogy a mikroműanyagok légköri transzportjának elméletei még kifinomult klímamodellek mellett is megkövetelik a mikroméretű folyamatok pontos kezelését. Li azt mondja, reméli, hogy a légkör szerepét a műanyagok életciklusában tovább vizsgálják. „Azt gondoljuk, hogy az óceán a végső víznyelő. De talán a levegőben vannak, mindenhol ott vannak.”

A kutatás leírása a Nature Geoscience.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/microplastics-with-elongated-shapes-travel-further-in-the-environment/