細長い形状のマイクロプラスチックは環境中をさらに遠くまで移動します – Physics World

米国の研究者らは、マイクロプラスチック繊維の形状により、球状ビーズよりも空気中をより遠くまで移動できることを示した。 新しい研究で、コーネル大学とユタ州立大学のチームは、マイクロプラスチック粒子の周りの乱気流をモデル化し、大気中のこれらの汚染物質の範囲がその形状に非常に敏感であることを発見しました。 大気モデルと野外観察から逆算すると、その結果は、海洋が以前のモデルが示したよりも大きなマイクロプラスチックの発生源であることを示唆しています。

工業プロセスやボトルなどの物の劣化によって放出されるマイクロプラスチック粒子は、深海を含む海洋のほぼすべての場所で発見されています。 最近では、フランスのピレネー山脈など、自然のままの環境と思われる土地でもマイクロプラスチックが発見されている。 しかし、海洋と比べて、大気中のマイクロプラスチックの輸送については十分に研究されていません。 影響は十分にはわかっていませんが、マイクロプラスチックの蓄積により土壌や植物のプロセスが破壊され、有害な化学物質の媒介として作用する可能性があるとの懸念があります。

このプロジェクトを主導したのは、 シャオ・シュオリン、ポスドク チー・リーのグループ コーネル大学で。 Xiao氏と彼の同僚は、マイクロプラスチック粒子の形状とサイズが世界中の大気輸送にどのような影響を与えるかを知りたいと考えていました。 シャオ氏がこの問題を選択した理由は、マイクロプラスチックは長い繊維であるが、現在のアプローチではマイクロプラスチックを球としてモデル化しているためです。 「これらを大規模に追跡するには、理論上とモデル化の両方の課題が課せられます」とシャオ氏は言います。

乱流強化輸送

マイクロプラスチックは、消費者製品の分解だけでなく、道路や産業プロセスからも大気中に侵入する可能性があります。 また、海面での風、波、波しぶきがマイクロプラスチックを大気中に移す可能性があることも示唆されています。

粒子が空気から落ちる速度は、空気力学と重力のバランスによって決まります。 マイクロプラスチック繊維のような細長い物体の周りの流体の流れは広く研究されていますが、大気の乱流がさらなる課題を引き起こしています。 乱流は繊維にトルクを及ぼすため、繊維の方向、つまり沈降速度が常に変化します。 乱流力とプラスチック ファイバーの慣性の間の相互作用によって、プラスチック ファイバーがどれだけ回転するかが決まります。 研究者らは、流体の流れモデルにトルクを導入することで、特定のマイクロプラスチック繊維が空気中にどれくらいの時間滞留するかを予測しました。

このモデルでは、マイクロプラスチック繊維が同じ体積の球状粒子よりも長く空気中に留まることがわかりました。 さらに、平らな繊維は丸い繊維よりも最大 XNUMX 倍ゆっくりと地面に落ちました。 繊維が非常に細い場合、断面形状を正確に決定することは困難であり、これにより大気輸送のモデルに重大な誤差が生じる可能性があることを研究者らは強調しています。

マイクロプラスチックはいたるところに現れています

研究者らは、その結果を大規模モデリングや測定と組み合わせて、マイクロプラスチックがどのようにして遠隔地に輸送されるかを理解しました。 フィールド データは米国の保護区で取得されました。 それぞれの場所で、マイクロプラスチックの大きさ、形状、堆積速度を測定しました。 マイクロプラスチックの発生源は、風、波しぶき、土壌水分、土地利用に関するデータを使用して特定されました。 この情報と形状依存の沈降は、大気循環の既存のモデルに追加されました。 これは観測データに適合し、その結果、どの発生源が空気中のマイクロプラスチックの大規模な輸送に最も寄与しているかが予測されました。

この研究は、収集されたサンプルに含まれるマイクロファイバーのほとんどが海洋から来たものであることを示唆しています。 モデルには不確実性がありますが、これは、 過去の研究 それは球状の粒子を仮定し、道路が最大の原因であると特定しました。

この研究は、洗練された気候モデルを使用したとしても、マイクロプラスチックの大気輸送の理論にはマイクロスケールのプロセスを正確に扱う必要があることを示しています。 リー氏は、プラスチックのライフサイクルにおける大気の役割がさらに研究されることを期待していると述べた。 「私たちは海が究極の沈み場であると考えています。 しかし、おそらくそれらは空中に存在し、どこにでも存在します。」

研究はで説明されています ネイチャージオサイエンス.

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