Пластиковые загрязнения повсюду

Исследование Принстонского университета
Загрязнение пластиком сегодня повсеместно, микропластиковые частицы из одноразовых товаров встречаются в естественной среде по всему миру, включая Антарктиду. Но как эти частицы перемещаются и накапливаются в окружающей среде, плохо изучено. Теперь исследование Принстонского университета выявило механизм, с помощью которого микропластики, такие как пенополистирол, и твердые загрязнители переносятся на большие расстояния через почву и другие пористые среды, что имеет значение для предотвращения распространения и накопления загрязнителей в источниках пищи и воды.

Исследование, опубликованное в Science Advances 13 ноября, показывает, что частицы микропластика застревают при прохождении через пористые материалы, такие как почва и отложения, но позже вырываются на свободу и часто продолжают двигаться значительно дальше. По словам Суджита Датта, доцента кафедры химической и биологической инженерии и ассоциированного факультета Центра энергетики и окружающей среды Андлингера, Института окружающей среды Хай-Мидоуз и Принстонского института, определение этого процесса остановки и возобновления и условий, которые его контролируют, является новым явлением. для науки и технологии материалов. Ранее исследователи думали, что, когда микрочастицы застревают, они обычно остаются там, что ограничивало понимание распространения частиц.

Датта возглавлял исследовательскую группу, которая обнаружила, что микрочастицы высвобождаются, когда скорость жидкости, протекающей через среду, остается достаточно высокой. Исследователи из Принстона показали, что процесс осаждения, или образования засоров, и эрозии, их разрушения, носит циклический характер; образуются засорения, которые затем разрушаются давлением жидкости с течением времени и на расстоянии, перемещая частицы дальше через поровое пространство до тех пор, пока засоры не образуются.

«Мы не только обнаружили эту крутую динамику застревания, засорения, накопления отложений, а затем проталкивания, но и этот процесс позволяет частицам распространяться на гораздо большие расстояния, чем мы думали в противном случае», — сказал Датта.

В команду входили Навид Бизмарк, научный сотрудник Принстонского института науки и технологии материалов, аспирант Джоанна Шнайдер и Родни Пристли, профессор химической и биологической инженерии и заместитель декана по инновациям.

Они протестировали два типа частиц: «липкие» и «нелипкие», которые соответствуют реальным типам микропластиков, встречающихся в окружающей среде. К удивлению, они обнаружили, что не было никакой разницы в самом процессе; то есть и то, и другое все еще забивается и не забивается при достаточно высоком давлении жидкости. Единственная разница заключалась в том, где формировались кластеры. «Нелипкие» частицы имели тенденцию застревать только в узких проходах, тогда как липкие, казалось, могли застрять на любой поверхности твердой среды, с которой они сталкивались. В результате такой динамики стало ясно, что даже «липкие» частицы могут распространяться по большим площадям и сотням пор.

В статье исследователи описывают прокачку флуоресцентных микрочастиц полистирола и жидкости через прозрачную пористую среду, разработанную в лаборатории Датты, а затем наблюдение за движением микрочастиц под микроскопом. Полистирол — это пластиковые микрочастицы, из которых состоит пенополистирол, который часто попадает в почву и водные пути через транспортировочные материалы и контейнеры для быстрого питания. Созданные ими пористые среды точно имитируют структуру природных сред, включая почвы, отложения и подземные водоносные горизонты.

Обычно пористые среды непрозрачны, поэтому нельзя увидеть, что делают микрочастицы и как они текут. Исследователи обычно измеряют, что входит и выходит из средств массовой информации, и пытаются сделать вывод о процессах, происходящих внутри. Создав прозрачную пористую среду, исследователи преодолели это ограничение.