Форма микропластика определяет, как далеко он распространяется в атмосфере

Атмосфера, как и суша и океан, подвержена воздействию различных загрязняющих веществ. В последние годы была обнаружена новая форма: микропластиковый мусор микронного размера, который может переноситься струйным течением через океаны и континенты.

Специалисты из Корнелла разработали модель для моделирования переноса микропластиковых волокон в атмосфере и обнаружили, что их форма играет решающую роль в том, насколько далеко они распространяются. Если в предыдущих исследованиях предполагалось, что эти волокна имеют сферическую форму, то в данном исследовании показано, что плоские волокна более распространены и распространяются в нижних слоях атмосферы на большие расстояния.

Моделирование может помочь ученым определить источники распространения отходов, что может послужить основой для принятия политических мер по их сокращению.

Работа группы, озаглавленная "Long-Distance Atmospheric Transport of Microplastic Fibres Influenced by Their Shapes", опубликована 25 сентября в журнале Nature Geoscience. Ведущий автор - бывший постдокторант Шуолинь Сяо (Shuolin Xiao).

Микропластик в атмосфере образуется из самых разных источников - от измельченных шин и дорожной пыли до бутылок из-под газировки, плавающих в океане. Если пластик распадается или измельчается, он может стать достаточно мелким, чтобы переноситься ветром.

Проект начался с того, что Ци Ли, доцент кафедры гражданского и экологического строительства Корнельского инженерного института и старший автор статьи, связалась с Натали Маховальд, профессором инженерных наук Ирвингом Портером Черчем. В лаборатории Ли изучают механику жидкостей и гидрологию окружающей среды, в первую очередь нижних слоев атмосферы Земли, и она была заинтригована недавними исследованиями Маховальд и ее соавтора Дженис Брэни из Университета штата Юта по изучению движения микропластика, фрезеровка пластика находящегося в воздухе. Ли также проконсультировалась с Дональдом Кохом, профессором Школы химической и биомолекулярной инженерии Смита, который изучал фундаментальную гидродинамику того, как волокна оседают в условиях турбулентности.

"Вместе со своим постдоком я понял, что в современных моделях глобального климата предполагается, что форма этих волокон - сфера", - говорит Ли. "На сегодняшний день у нас нет вычислительного способа представить скорость оседания этих вытянутых волокон".

Объединив теоретические разработки Коха с обширными данными измерений, собранными Маховальдом и Брейни, Ли и Сяо задались целью создать более строгую систему анализа.

В результате была разработана теоретически обоснованная модель скорости оседания, в которую можно включить крупномасштабные климатические модели, что позволило сделать два ключевых вывода. По сути, рассматривая плоские волокна как сферические или цилиндрические, предыдущие исследования переоценивали скорость их осаждения. Учет плоской формы волокон означает, что они проводят в атмосфере на 450% больше времени, чем было рассчитано ранее, и, следовательно, преодолевают большие расстояния.

Исследователи также обнаружили, что плоские волокна составляли большую часть собранных Маховальдом и Брейни микропластиковых частиц.

Кроме того, по мнению Ли, моделирование позволяет предположить, что океан может играть более значительную роль в выбросе аэрозолей микропластика непосредственно в атмосферу, чем это было известно ранее.

"Теперь мы можем более точно определить источники микрочастиц пластика, которые в конечном итоге попадают в воздух", - сказала она. Если знать, откуда они поступают, то можно разработать более эффективный план управления и политику или правила, направленные на уменьшение количества пластиковых отходов". Это также может иметь последствия для любых тяжелых частиц, переносимых в нижние слои атмосферы, таких как пыль и пыльца".