ไมโครพลาสติกที่มีรูปร่างยาวเดินทางได้ไกลยิ่งขึ้นในสิ่งแวดล้อม – Physics World

ไมโครพลาสติกที่มีรูปร่างยาวเดินทางได้ไกลยิ่งขึ้นในสิ่งแวดล้อม – Physics World

ประทับเวลา: 11 ตุลาคม 2023 3:47 น.

การเคลื่อนไหวของไมโครพลาสติก
การไหลของไมโครพลาสติก: แผนภาพนี้แสดงให้เห็นว่าเส้นใยพลาสติกขนาดเล็กเคลื่อนที่ภายในสิ่งแวดล้อมได้อย่างไร (ขอบคุณภาพ: ซั่วหลิน เซียว) อัล et/ธรณีศาสตร์ธรรมชาติ)

นักวิจัยในสหรัฐอเมริกาได้แสดงให้เห็นว่ารูปร่างของเส้นใยไมโครพลาสติกช่วยให้พวกมันเดินทางในอากาศได้ไกลกว่าเม็ดบีดทรงกลม ในการศึกษาใหม่ ทีมงานที่ Cornell University และ Utah State University จำลองการไหลของอากาศปั่นป่วนรอบๆ อนุภาคไมโครพลาสติก และพบว่าสารมลพิษเหล่านี้ในชั้นบรรยากาศมีความไวต่อรูปร่างของมันสูง เมื่อพิจารณาจากแบบจำลองชั้นบรรยากาศและการสังเกตการณ์ภาคสนาม ผลลัพธ์ที่ได้ชี้ให้เห็นว่ามหาสมุทรเป็นแหล่งไมโครพลาสติกที่มีขนาดใหญ่กว่าแบบจำลองก่อนหน้านี้

อนุภาคไมโครพลาสติกที่ปล่อยออกมาจากกระบวนการทางอุตสาหกรรมและการย่อยสลายของวัตถุเช่นขวดนั้นพบได้ในเกือบทุกส่วนของมหาสมุทร รวมถึงใต้ทะเลลึกด้วย เมื่อเร็วๆ นี้ มีการพบไมโครพลาสติกบนบกในสภาพแวดล้อมที่คาดว่ายังคงสภาพเดิม รวมถึงเทือกเขาพิเรนีสของฝรั่งเศส อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบกับมหาสมุทรแล้ว การขนส่งไมโครพลาสติกในอากาศยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวาง แม้ว่าผลกระทบยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่ก็มีความกังวลว่าการสะสมของไมโครพลาสติกอาจรบกวนกระบวนการของดินและพืช และทำหน้าที่เป็นพาหะของสารเคมีที่เป็นอันตราย

โครงการนี้นำโดย ซั่วหลิน เซียว, postdoc ใน กลุ่มของชี่ลี่ ที่มหาวิทยาลัยคอร์เนล Xiao และเพื่อนร่วมงานของเขาต้องการทราบว่ารูปร่างและขนาดของอนุภาคไมโครพลาสติกส่งผลต่อการขนส่งในชั้นบรรยากาศทั่วโลกอย่างไร Xiao เลือกปัญหานี้เนื่องจากไมโครพลาสติกเป็นเส้นใยยาว แต่แนวทางในปัจจุบันจำลองให้เป็นทรงกลม “มันกำหนดความท้าทายทั้งทางทฤษฎีและการสร้างแบบจำลองเพื่อติดตามสิ่งเหล่านี้ในวงกว้าง” เซียวกล่าว

การขนส่งที่เพิ่มขึ้นอย่างปั่นป่วน

นอกจากการสลายสินค้าอุปโภคบริโภคแล้ว ไมโครพลาสติกยังสามารถเข้าสู่ชั้นบรรยากาศจากถนนและกระบวนการทางอุตสาหกรรมได้ นอกจากนี้ ยังมีข้อเสนอแนะว่าลม คลื่น และละอองน้ำทะเลที่พื้นผิวมหาสมุทรอาจส่งผ่านไมโครพลาสติกสู่ชั้นบรรยากาศ

ความเร็วที่อนุภาคจะตกลงมาจากอากาศนั้นขึ้นอยู่กับความสมดุลของแรงทางอากาศพลศาสตร์และแรงโน้มถ่วง การไหลของของไหลรอบวัตถุเรียวยาว เช่น เส้นใยไมโครพลาสติก ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวาง แต่ความปั่นป่วนของชั้นบรรยากาศทำให้เกิดความท้าทายเพิ่มเติม การไหลแบบปั่นป่วนทำให้เกิดแรงบิดบนเส้นใย ดังนั้นการวางแนวและความเร็วในการตกตะกอนจึงเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา อิทธิพลซึ่งกันและกันระหว่างแรงปั่นป่วนและความเฉื่อยของเส้นใยพลาสติกจะกำหนดว่าจะหมุนมากน้อยเพียงใด นักวิจัยได้พัฒนาการคาดการณ์ว่าเส้นใยไมโครพลาสติกจะคงอยู่ในอากาศได้นานแค่ไหน โดยการใช้แรงบิดในแบบจำลองการไหลของของไหล

แบบจำลองพบว่าเส้นใยไมโครพลาสติกอยู่ในอากาศได้นานกว่าอนุภาคทรงกลมที่มีปริมาตรเท่ากัน นอกจากนี้ เส้นใยแบบแบนจะตกลงสู่พื้นได้ช้ากว่าเส้นใยแบบกลมถึงสี่เท่าครึ่ง เมื่อเส้นใยมีความบางมาก เป็นการยากที่จะกำหนดรูปร่างหน้าตัดได้อย่างแม่นยำ และนักวิจัยเน้นว่าสิ่งนี้อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดที่สำคัญกับแบบจำลองการขนส่งในชั้นบรรยากาศ

นักวิจัยได้รวมผลลัพธ์ของพวกเขาเข้ากับการสร้างแบบจำลองและการวัดขนาดใหญ่เพื่อทำความเข้าใจว่าไมโครพลาสติกสามารถขนส่งไปยังพื้นที่ห่างไกลได้อย่างไร ข้อมูลภาคสนามถูกนำมาใช้ในพื้นที่คุ้มครองในสหรัฐอเมริกา ในแต่ละสถานที่ จะมีการวัดขนาด รูปร่าง และอัตราการสะสมของไมโครพลาสติก ระบุแหล่งที่มาของไมโครพลาสติกโดยใช้ข้อมูลเกี่ยวกับลม สเปรย์ในทะเล ความชื้นในดิน และการใช้ประโยชน์ที่ดิน ข้อมูลนี้และการตกตะกอนตามรูปร่าง ได้ถูกเพิ่มเข้าไปในแบบจำลองการไหลเวียนของอากาศในชั้นบรรยากาศที่มีอยู่แล้ว ซึ่งสอดคล้องกับข้อมูลเชิงสังเกต ส่งผลให้เกิดการคาดการณ์ว่าแหล่งที่มาใดมีส่วนช่วยมากที่สุดในการขนส่งไมโครพลาสติกในอากาศขนาดใหญ่

การวิจัยพบว่าไมโครไฟเบอร์ส่วนใหญ่ในตัวอย่างที่เก็บมาจากมหาสมุทร แม้ว่าจะมีความไม่แน่นอนในแบบจำลอง แต่สิ่งนี้กลับตรงกันข้ามกับ การศึกษาก่อนหน้า ที่ถือว่าอนุภาคทรงกลมและระบุว่าถนนเป็นผู้มีส่วนร่วมรายใหญ่ที่สุด

งานนี้แสดงให้เห็นว่าแม้จะมีแบบจำลองสภาพภูมิอากาศที่ซับซ้อน แต่ทฤษฎีการเคลื่อนย้ายไมโครพลาสติกในชั้นบรรยากาศยังจำเป็นต้องมีการจัดการกระบวนการทางจุลภาคอย่างแม่นยำ Li กล่าวว่าเธอหวังว่าบทบาทของบรรยากาศในวงจรชีวิตของพลาสติกจะได้รับการตรวจสอบต่อไป “เราคิดว่ามหาสมุทรคือจุดจมที่ดีที่สุด แต่บางทีพวกมันอาจอยู่ในอากาศ พวกมันอยู่ทุกหนทุกแห่ง”

งานวิจัยได้อธิบายไว้ใน ธรณีศาสตร์ธรรมชาติ.

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก โลกฟิสิกส์