Брайан Юрасіц / Unsplash, CC BY-SA
За оцінками, із сотень мільйонів тонн пластикових відходів, які ми виробляємо щороку, приблизно десять мільйонів тонн входить в океан. Приблизно половина вироблених пластмас менш щільна, ніж вода, і тому вони плавають. Але вчені підрахували, що існує лише близько 0.3 млн. Тонн пластику, що плаває на поверхні океану, то куди ж йде решта?
Подумайте про подорож пластикового волокна, яке скидається з вашої руни. Сильний дощ змиває його в зливовий сток або сусідню річку. Чи осідає там крихітна клітковина? Або річка виносить її до узбережжя, де вона затримується на морському дні? Або він продовжує плисти далі - нарешті опинившись у величезному відкритому океані?
Запаморочливе різноманіття форм пластикових відходів може сприймати, що доля волокна - це лише одна загадка серед незліченних інших.
Дізнатися, куди потрапляє весь зниклий пластик, може допомогти нам з’ясувати, які частини океану найбільше постраждали від цього типу забруднення - і де зосередити зусилля на очищенні. Але для цього нам потрібно вміти передбачати шляхи використання різних видів пластиків, для чого потрібні великі групи фізиків, біологів та математиків, які працюють разом.
Цим займається наша дослідницька група. Ось про що ми дізналися до цього часу.
Пластикові шляхи
Ми вже знаємо, що великі шматки пластмаси, як пляшки, можуть плисти на поверхні моря роками, а то й століттями, розкладаючись довго. Після декількох років подорожі течії, вітри та хвилі можуть привести їх до центру океанічних басейнів, де вони накопичуються в циркуляційних системах шириною 1,000 км, відомих як кругові круги. Величезна “сміттєві плями”, Що в результаті нагадує скоріше пластиковий суп, ніж острів сміття.
Але доля пластикових волокон - мабуть, найдрібніших пластикових уламків, що досягли океану - є більш складною. Великі волокна можуть розбиватися протягом днів і тижнів на ще більш дрібні шматочки, через турбулентність від хвиль, що розбиваються, і ультрафіолетове випромінювання сонця. Вони називаються мікропластиками, і вони мають розмір від п’яти міліметрів до плям, менших за бактерії.
Мікропластики можуть їсти риби - за підрахунками один з трьох ?ш з’їдене людиною містить мікропластики. Дрібніші частинки також можуть споживати зоопланктон - мікроскопічні тварини, які плавають на поверхні, - яких потім їдять ще більші тварини, включаючи китів.
Мікроорганізми можуть рости і на поверхні мікропластиків, в процесі, відомому як "біообрастание", яке змушує їх тонути. Каламутні річки, такі як Міссісіпі або Амазонка, містять глини швидко осідають коли вони контактують із солоною водою океану. Мікропластика може переноситися осідаючою глиною, але наскільки це точно відбувається, невідомо.
Кількісна оцінка всіх цих результатів для кожного пластику є величезною проблемою. Яка частка потрапляє в рибу, розноситься глиною або покривається мікробним шламом на морському дні? З тієї частки пластмас, яка пробивається до відкритого океану, незрозуміло, скільки часу потрібно біообрастанню або іншим силам, щоб витягнути частинки глибоко під поверхню, щоб розпочати їх тривалий, остаточний спуск до морського дна.
З урахуванням усіх цих ускладнюючих факторів може здатися безперспективним передбачити, куди в кінцевому підсумку потрапляє пластмаса. Але ми повільно прогресуємо.
Ловити хвилю
Якщо ви коли-небудь були на човні в неспокійних водах, вам може здатися, що ви просто стрибаєте вгору-вниз у тому самому місці. Але ви насправді рухаєтесь дуже повільно у напрямку хвиль. Це явище, відоме як дрейф Стокса, і це також впливає на плаваючу пластмасу.
Для частинок розміром менше 0.1 міліметра переміщення по морській воді подібне до того, як ми пробираємось по меду. Але в'язкість морської води менше впливає на пластмаси розміром більше одного міліметра. Кожна хвиля надає цим більшим частинкам додатковий поштовх у своєму напрямку. Згідно з попередніми дослідженнями, які зараз переглядаються, це може означати, що пластмаси більшого розміру переносяться в море набагато швидше ніж крихітні мікропластики, що робить їх рідшими для поселення в частинах океану, де мешкає більше морських мешканців - навколо узбережжя.
Це дослідження включало вивчення сферичних пластикових частинок, але мікропластикові відходи бувають різного виду та розмірів, включаючи диски, стержні та гнучкі волокна. Як впливають хвилі там, де вони опиняються?
Недавнє дослідження показало, що сферичні частинки вирівнюються за напрямком хвиль, що може уповільнити швидкість при якому вони тонуть. Лабораторні експерименти далі показали, як форма кожної пластикової частинки впливає на те, як далеко вона транспортується. Менш сферичні частинки частіше йдуть далі від узбережжя.
Розгадування таємниці зниклих пластмас є наукою в зародковому стані. Здатність хвиль транспортувати великі мікропластики швидше, ніж вважалося раніше, допомагає нам зрозуміти, чому вони зараз зустрічаються по всьому світовому океану, включаючи в Арктиці та навколо Антарктиди. Але знайти волокно, яке було витягнуте з ватки, все-таки складніше, ніж знайти голку в копиці сіна.
Про авторів
Брюс Сазерленд, професор фізики, Університету Альберти; Мішель ДіБенедетто, доцент кафедри машинобудування, Університет Вашингтоната Тон ван ден Бремер, доцент кафедри техніки, Технологічний університет Делфта
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Книги про навколишнє середовище зі списку бестселерів Amazon
«Тиха весна»
Рейчел Карсон
Ця класична книга є віхою в історії захисту навколишнього середовища, привертаючи увагу до шкідливого впливу пестицидів та їхнього впливу на світ природи. Робота Карсона допомогла надихнути сучасний екологічний рух і залишається актуальною сьогодні, оскільки ми продовжуємо боротися з проблемами здоров’я навколишнього середовища.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
«Нежила Земля: життя після потепління»
Девід Уоллес-Уеллс
У цій книзі Девід Уоллес-Веллс різко попереджає про руйнівні наслідки зміни клімату та термінову необхідність вирішення цієї глобальної кризи. Книга спирається на наукові дослідження та приклади з реального світу, щоб дати тверезий погляд на майбутнє, яке нас чекає, якщо ми не вживемо заходів.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
«Приховане життя дерев: що вони відчувають, як спілкуються? Відкриття з таємного світу»
автор: Peter Wohlleben
У цій книзі Пітер Воллебен досліджує захоплюючий світ дерев та їх роль в екосистемі. Книга спирається на наукові дослідження та власний досвід Воллебена як лісника, щоб запропонувати розуміння складних способів взаємодії дерев одне з одним і природним світом.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
«Наш дім горить: сцени сім’ї та планети в кризі»
Грета Тунберг, Сванте Тунберг і Малена Ернман
У цій книзі кліматична активістка Грета Тунберг та її родина пропонують особисту розповідь про свою подорож, щоб підвищити обізнаність про нагальну потребу вирішення проблеми зміни клімату. Книга містить потужний і зворушливий опис викликів, з якими ми стикаємося, і потреби в діях.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
«Шосте вимирання: неприродна історія»
автор: Елізабет Колберт
У цій книзі Елізабет Колберт досліджує постійне масове вимирання видів, спричинене діяльністю людини, спираючись на наукові дослідження та приклади з реального світу, щоб дати тверезий погляд на вплив людської діяльності на світ природи. Книга містить переконливий заклик до дії, щоб захистити різноманітність життя на Землі.
