Микропластиковые волокна в окружающей среде склонны к перекатыванию и медленному движению

Первые в истории прямые наблюдения за движением микропластиковых волокон через тонкий слой почвоподобных частиц показали, что они склонны перекатываться, вращаться и иногда застревать в порах. Результаты, опубликованные в журнале Water Resources Research, означают, что волокна могут легко задерживаться в осадках. Эта работа способствует лучшему пониманию рисков воздействия и возможного влияния на здоровье этих повсеместно распространённых частиц пластика, которые являются крупнейшим загрязнителем в мире по массе.

"Волокна, как правило, не стремятся двигаться. Если что, они хотят оставаться на месте и прикрепиться к чему-либо", — сказал Ник Энгдал, автор-корреспондент статьи и доцент кафедры гражданского и экологического строительства Университета штата Вашингтон (WSU). В новом исследовании учёные аккуратно поместили 1200 отрезков лески — по одному — через тонкий вертикальный слой материала с четырьмя порами, имитирующими сферические зёрна гравия. Флуоресцентные отрезки лески длиной от трёх до восьми миллиметров были выбраны для исследования, так как их легко было видеть. Видеозапись движения волокон показала, что отрезки чередовали короткие периоды перекатывания или вращения с более длительными периодами плавного движения.

Микропластиковые волокна в окружающей среде вызывают растущую озабоченность в последние годы. Размером менее пяти миллиметров, эти нитевидные волокна происходят из синтетических тканей одежды (например, флиса), косметики, упаковочных материалов и ковровых покрытий. Другие исследования показали, что около 90% воды в мире содержит микропластик, и 91% этого пластика состоит из микроволокон. Известно, что волокна негативно влияют на мелкие морские организмы, но их воздействие на здоровье человека и экосистемы неясно, отчасти потому, что исследователи не знают, насколько они подвижны.

"Нам нужно знать, как они движутся и где окажутся, чтобы по-настоящему оценить их воздействие на окружающую среду", — сказал Тайлер Фаути, первый автор статьи, недавно получивший докторскую степень в WSU и ныне работающий инженером по водным ресурсам в Jacobs. В последние годы Энгдал разработал компьютерную модель для имитации движения волокон. Исследователи также пропускали пластиковые волокна через колонны с грунтом, что дало некоторую информацию, но не позволило непосредственно наблюдать за движением. В полевых условиях учёные могли определить, где загрязнители появляются и где оседают, но не как они туда попадают. "Эти эксперименты не дают никакого представления о механизмах, которые на самом деле заставляют волокна двигаться", — отметил Энгдал.

Исследователи извлекли траектории движения волокон из видео и проанализировали их, чтобы определить время перемещения по сравнению с микрогранулами (beads). Оказалось, что волокна движутся медленнее, чем гранулы, причём более длинные волокна демонстрируют ещё более медленное движение. Анализ также показал, что наиболее распространённые численные модели, которые могли бы описать движение волокон, не являются точными. По словам Фаути, зафиксировать движение микроволокон напрямую было непросто: "Самый важный урок, который мы извлекли из этой работы, заключается в том, что прямые наблюдения за поведением при транспортировке получить очень сложно. Мы ожидали, что проблемы захвата траектории можно значительно упростить, если использовать относительно крупные волокна и относительно большую область, но даже тогда мы столкнулись с неожиданным поведением". Учёные хотели бы продолжить работу, включив в неё другие аспекты транспортировки, включая более точный контроль потоков и использование волокон разных типов.