Брайан Юрасиц / Unsplash, CC BY-SA
Из сотен миллионов тонн пластиковых отходов, которые мы производим каждый год, по оценкам, около десять миллионов тонн входит в океан. Примерно половина произведенных пластиков менее плотная, чем вода, и поэтому они плавают. Но, по оценкам ученых, их всего около 0.3 миллионов тонн пластика, плывущего по поверхности океана, так куда же его остальная часть?
Представьте себе путь пластикового волокна, сброшенного с вашего флиса. Сильный дождь смывает его в ливневую канализацию или в близлежащую реку. Оседает ли там крошечная клетчатка? Или река уносит его к берегу, где задерживается на морском дне? Или он продолжает уплывать дальше - наконец, оказываясь в бескрайнем открытом океане?
Головокружительное разнообразие форм, которые могут принимать пластиковые отходы, означает, что судьба волокна остается лишь одной загадкой среди бесчисленного множества других.
Выяснение того, куда попадает весь пропавший пластик, может помочь нам выяснить, какие части океана больше всего страдают от этого типа загрязнения и на чем сосредоточить усилия по очистке. Но для этого мы должны уметь предсказывать пути прохождения различных видов пластика, что требует совместной работы больших команд физиков, биологов и математиков.
Это то, чем занимается наша исследовательская группа. Вот что мы узнали на данный момент.
Пластиковые дорожки
Мы уже знаем, что большие куски пластика, такие как бутылки, могут плавать на поверхности моря годами, если не столетиями, и требуется много времени, чтобы разрушиться. Течения, ветры и волны могут через несколько лет перенести их в центр океанических бассейнов, где они накапливаются в циркулирующих системах шириной 1,000 км, известных как круговороты. Обширный, огромный "мусорные участкиЭтот результат больше напоминает суп из пластика, чем остров мусора.
Но судьба пластиковых волокон - возможно, самых маленьких пластиковых фрагментов, достигающих океана - более сложна. Большие волокна могут распадаться в течение нескольких дней и недель на еще более мелкие кусочки из-за турбулентности из-за разбивающихся волн и ультрафиолетового излучения солнца. Их называют микропластиками, и их размер варьируется от пяти миллиметров до пятнышек меньше, чем бактерии.
Микропластик может быть съеден рыбой - считается, что один из трёх?ш съеденный людьми, содержит микропластик. Более мелкие частицы также могут потребляться зоопланктоном - микроскопическими животными, которые плавают на поверхности, - которые затем поедаются еще более крупными животными, включая китов.
Микроорганизмы также могут расти на поверхности микропластика в процессе, известном как «биообрастание», которое заставляет их тонуть. Мутные реки, такие как Миссисипи или Амазонка, содержат глины, быстро осесть при контакте с соленой океанской водой. Микропластик может быть унесен осаждающейся глиной, но точно неизвестно, в какой степени это происходит.
Количественно оценить все эти результаты для каждого кусочка пластика - огромная задача. Какая фракция попадает в рыбу, уносится глиной или покрывается микробной слизью на морском дне? Что касается той части пластика, которая доходит до открытого океана, неясно, сколько времени требуется биообрастанию или другим силам, чтобы затянуть частицы глубоко под поверхность, чтобы начать их долгий, окончательный спуск на морское дно.
Со всеми этими усложняющими факторами может показаться безнадежным предсказать, где в конечном итоге окажется пластик. Но мы медленно продвигаемся.
Ловить волну
Если вы когда-либо были на лодке в неспокойной воде, вы могли подумать, что просто подпрыгиваете на одном и том же месте. Но на самом деле вы очень медленно движетесь в направлении волн. Это явление известно как стоксов дрейф, и это также влияет на плавающие пластмассы.
Для частиц размером менее 0.1 миллиметра движение через морскую воду подобно тому, как мы пробираемся сквозь мед. Но вязкость морской воды меньше влияет на пластмассы размером более одного миллиметра. Каждая волна дает этим более крупным частицам дополнительный толчок в своем направлении. Согласно предварительным исследованиям, которые в настоящее время изучаются, это может означать, что более крупные пластмассы отправляются в море. намного быстрее чем крошечные микропластики, что снижает вероятность их оседания в тех частях океана, где обитает больше морской фауны, - вокруг побережья.
Это исследование включало изучение сферических пластиковых частиц, но микропластиковые отходы бывают самых разных форм и размеров, включая диски, стержни и гибкие волокна. Как волны влияют на то, где они заканчиваются?
Недавнее исследование показало, что несферические частицы ориентируются по направлению волн, что может замедлить скорость при котором они тонут. Лабораторные эксперименты далее показали, как форма каждой пластиковой частицы влияет на то, как далеко она перемещается. Менее сферические частицы с большей вероятностью уйдут от побережья.
Разгадывать тайну пропавшего пластика - наука в зачаточном состоянии. Способность волн переносить крупные микропластики быстрее, чем считалось ранее, помогает нам понять, почему они теперь встречаются повсюду в Мировом океане, в том числе в арктике и вокруг Антарктиды. Но найти волокно, которое вытащили из шерсти, все же сложнее, чем найти иголку в стоге сена.
Об авторах
Брюс Сазерленд, профессор физики, Университет Альберты; Мишель ДиБенедетто, доцент кафедры машиностроения, Университет Вашингтонаи Тон ван ден Бремер, доцент инженерных наук, Дельфтский технологический университет
Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
Книги об окружающей среде из списка бестселлеров Amazon
«Тихая весна»
Рэйчел Карсон
Эта классическая книга является важной вехой в истории защиты окружающей среды, привлекая внимание к вредному воздействию пестицидов и их воздействию на мир природы. Работа Карсона вдохновила современное экологическое движение и остается актуальной сегодня, поскольку мы продолжаем решать проблемы гигиены окружающей среды.
Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа
«Необитаемая Земля: жизнь после потепления»
Дэвид Уоллес-Уэллс
В этой книге Дэвид Уоллес-Уэллс предлагает резкое предупреждение о разрушительных последствиях изменения климата и настоятельной необходимости решения этого глобального кризиса. Книга основана на научных исследованиях и примерах из реальной жизни, чтобы дать отрезвляющий взгляд на будущее, с которым мы столкнемся, если не предпримем никаких действий.
Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа
«Скрытая жизнь деревьев: что они чувствуют, как общаются? Открытия из тайного мира»
Питер Воллебен
В этой книге Питер Воллебен исследует увлекательный мир деревьев и их роль в экосистеме. Книга основана на научных исследованиях и собственном опыте Воллебена в качестве лесника, чтобы дать представление о сложных способах взаимодействия деревьев друг с другом и с миром природы.
Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа
«Наш дом в огне: сцены из жизни семьи и планеты в кризисе»
Грета Тунберг, Сванте Тунберг и Малена Эрнман
В этой книге экоактивистка Грета Тунберг и ее семья предлагают личный отчет о своем путешествии по повышению осведомленности о насущной необходимости решения проблемы изменения климата. Книга представляет собой мощный и трогательный рассказ о проблемах, с которыми мы сталкиваемся, и о необходимости действий.
Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа
«Шестое вымирание: неестественная история»
Элизабет Колберт
В этой книге Элизабет Колберт исследует продолжающееся массовое вымирание видов, вызванное деятельностью человека, опираясь на научные исследования и примеры из реального мира, чтобы дать отрезвляющий взгляд на влияние человеческой деятельности на мир природы. Книга предлагает убедительный призыв к действию для защиты разнообразия жизни на Земле.
Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа
