Mikroplastiki o wydłużonych kształtach wędrują dalej w środowisku – Świat Fizyki

Naukowcy z USA wykazali, że kształt włókien mikroplastiku pozwala im podróżować w powietrzu dalej niż kuliste koraliki. W nowym badaniu zespół z Cornell University i Utah State University modelował turbulentny przepływ powietrza wokół cząstek mikroplastiku i odkrył, że zasięg tych substancji zanieczyszczających w atmosferze jest bardzo zależny od ich kształtu. Analizując modele atmosferyczne i obserwacje terenowe, wyniki sugerują, że ocean jest większym źródłem mikroplastików niż wykazały poprzednie modele.

Cząstki mikroplastiku uwalniane w procesach przemysłowych i degradacji obiektów takich jak butelki znaleziono w niemal każdej części oceanu, łącznie z głębinami morskimi. Niedawno mikrodrobiny plastiku odkryto także na lądzie w rzekomo dziewiczym środowisku, w tym we francuskich Pirenejach. Jednak w porównaniu z oceanem transport mikroplastików w powietrzu nie był szczegółowo badany. Chociaż skutki nie są w pełni znane, istnieją obawy, że akumulacja mikrodrobin plastiku może zakłócić procesy w glebie i roślinach oraz działać jako wektor szkodliwych substancji chemicznych.

Projektem tym kierował Shuolina Xiao, doktor habilitowany Grupa Qi Li na Uniwersytecie Cornella. Xiao i jego współpracownicy chcieli wiedzieć, jak kształt i rozmiar cząstek mikroplastiku wpływają na ich transport w atmosferze na całym świecie. Xiao wybrał ten problem, ponieważ mikroplastiki to długie włókna, ale obecne podejście modeluje je jako kule. „Śledzenie ich na dużą skalę wiąże się z wyzwaniami zarówno teoretycznymi, jak i modelowymi” – mówi Xiao.

Transport wzmocniony turbulencjami

Oprócz rozkładu produktów konsumenckich mikroplastiki mogą przedostawać się do atmosfery z dróg i procesów przemysłowych. Sugerowano również, że wiatr, fale i rozpryski morskie na powierzchni oceanu mogą przenosić mikroplastiki do atmosfery.

To, jak szybko cząstka wypadnie z powietrza, zależy od równowagi sił aerodynamicznych i grawitacyjnych. Przepływ płynu wokół smukłych obiektów, takich jak włókna mikroplastiku, był szeroko badany, ale turbulencje atmosfery stanowią dodatkowe wyzwanie. Przepływ turbulentny wywiera momenty obrotowe na włókno, dlatego jego orientacja, a tym samym prędkość sedymentacji, stale się zmienia. Wzajemne oddziaływanie sił turbulentnych i bezwładności włókna z tworzywa sztucznego określa stopień jego obrotu. Wprowadzając moment obrotowy do modelu przepływu płynu, badacze opracowali przewidywanie, jak długo dane włókno mikroplastikowe pozostanie w powietrzu.

Model wykazał, że włókna mikroplastiku utrzymywały się w powietrzu dłużej niż kuliste cząstki o tej samej objętości. Ponadto włókna płaskie opadały na ziemię nawet cztery i pół razy wolniej niż włókna okrągłe. Kiedy włókno jest bardzo cienkie, trudno jest dokładnie określić kształt przekroju poprzecznego, a badacze podkreślają, że mogłoby to wprowadzić istotne błędy do modeli transportu atmosferycznego.

Mikroplastiki pojawiają się wszędzie

Naukowcy połączyli swoje wyniki z modelami i pomiarami na dużą skalę, aby zrozumieć, w jaki sposób mikroplastiki mogą być transportowane do odległych obszarów. Dane terenowe zebrano na obszarach chronionych w USA. W każdym miejscu zmierzono wielkość, kształt i szybkość osadzania mikroplastiku. Źródła mikroplastików zidentyfikowano na podstawie danych dotyczących wiatru, rozprysków morskich, wilgotności gleby i użytkowania gruntów. Informacje te oraz osiadanie zależne od kształtu dodano do istniejącego modelu cyrkulacji powietrza atmosferycznego. Było to zgodne z danymi obserwacyjnymi, co pozwoliło przewidzieć, które źródła w największym stopniu przyczyniają się do transportu mikroplastików unoszących się w powietrzu na dużą skalę.

Z badań wynika, że ​​większość mikrowłókien w zebranych próbkach pochodziła z oceanu. Chociaż w modelu występują niepewności, kontrastuje to z a Poprzednie badanie w którym założono cząstki kuliste i wskazano drogi jako mające największy udział w badaniu.

Praca ta pokazuje, że nawet przy wyrafinowanych modelach klimatycznych teorie transportu mikroplastików w atmosferze wymagają dokładnego traktowania procesów w mikroskali. Li wyraża nadzieję, że rola atmosfery w cyklu życia tworzyw sztucznych będzie dalej badana. „Uważamy, że ocean jest ostatecznym pochłaniaczem. Ale może są w powietrzu, są wszędzie.”

Badania opisano w Nature Geoscience.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/microplastics-with-elongated-shapes-travel-further-in-the-environment/