Mikroplaster med långsträckta former färdas längre i miljön – Physics World

Forskare i USA har visat att formen på mikroplastfibrer gör att de kan resa längre i luften än sfäriska pärlor. I en ny studie modellerade teamet vid Cornell University och Utah State University turbulent luftflöde runt mikroplastpartiklar och fann att mängden av dessa föroreningar i atmosfären är mycket känslig för deras form. Arbetar man baklänges från atmosfäriska modeller och fältobservationer, tyder deras resultat på att havet är en större källa till mikroplast än vad tidigare modeller har visat.

Mikroplastpartiklar som frigörs av industriella processer och nedbrytning av föremål som flaskor har hittats i nästan alla delar av havet, inklusive djuphavet. På senare tid har mikroplaster också hittats på land i förment orörda miljöer inklusive de franska Pyrenéerna. Men jämfört med havet har transporten av mikroplaster i luften inte studerats i detalj. Även om effekterna inte är helt kända, finns det oro för att ackumulering av mikroplaster kan störa mark- och växtprocesser och fungera som en vektor för skadliga kemikalier.

Detta projekt leddes av Shuolin Xiao, en postdoc i Qi Lis grupp vid Cornell University. Xiao och hans kollegor ville veta hur formen och storleken på mikroplastpartiklar påverkar deras atmosfäriska transport över världen. Xiao valde detta problem eftersom mikroplaster är långa fibrer, men nuvarande tillvägagångssätt modellerar dem som sfärer. "Det innebär både teoretiska och modelleringsmässiga utmaningar att spåra dessa i stor skala", säger Xiao.

Turbulens förbättrad transport

Förutom nedbrytningen av konsumentprodukter kan mikroplaster komma in i atmosfären från vägar och industriella processer. Det har också föreslagits att vind, vågor och havssprej vid havsytan kan överföra mikroplast till atmosfären.

Hur snabbt en partikel faller ur luften beror på balansen mellan aerodynamiska och gravitationskrafter. Vätskeflödet runt smala föremål som mikroplastfibrer har studerats mycket, men turbulensen i atmosfären utgör en ytterligare utmaning. Turbulent flöde utövar vridmoment på fibern, så dess orientering, och därför dess sedimentationshastighet, förändras konstant. Samspelet mellan de turbulenta krafterna och plastfiberns tröghet avgör hur mycket den roterar. Genom att implementera vridmoment i vätskeflödesmodellen utvecklade forskarna en förutsägelse för hur länge en given mikroplastfiber skulle förbli i luften.

Modellen fann att mikroplastfibrer stannade i luften längre än sfäriska partiklar med samma volym. Dessutom föll platta fibrer till marken upp till fyra och en halv gånger långsammare än runda fibrer. När en fiber är mycket tunn är det svårt att exakt bestämma tvärsnittsformen, och forskarna framhåller att detta kan introducera betydande fel i modeller av atmosfärisk transport.

Mikroplaster dyker upp överallt

Forskarna kombinerade sina resultat med storskalig modellering och mätningar för att förstå hur mikroplaster kan transporteras till avlägsna områden. Fältdata togs i skyddade områden i USA. På varje plats mättes storleken, formen och avsättningshastigheten för mikroplaster. Källor till mikroplast identifierades med hjälp av data om vind, havssprut, markfuktighet och markanvändning. Denna information, och den formberoende sedimenteringen, lades till en befintlig modell av atmosfärisk luftcirkulation. Detta passade till observationsdata, vilket resulterade i en förutsägelse av vilka källor som bidrar mest till storskalig transport av luftburen mikroplast.

Forskningen tyder på att de flesta av mikrofibrerna i de insamlade proverna kom från havet. Även om det finns osäkerheter i modellen, står detta i kontrast till en tidigare studie som antog sfäriska partiklar och identifierade vägar som den största bidragsgivaren.

Detta arbete visar att även med sofistikerade klimatmodeller kräver teorier om atmosfärisk transport av mikroplaster en noggrann behandling av processer i mikroskala. Li säger att hon hoppas att atmosfärens roll i plastens livscykel ska utredas ytterligare. "Vi tror att havet är den ultimata sänkan. Men de kanske är i luften, de finns överallt.”

Forskningen beskrivs i Nature Geoscience.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/microplastics-with-elongated-shapes-travel-further-in-the-environment/