微塑料的形状决定了它们在大气中传播的距离

就像陆地和海洋一样，大气层也被各种污染物所破坏。近年来，人们发现了一种新的形式：微米级的微塑料碎片，可以被急流携带到海洋和大陆上。

康奈尔大学的一项合作开发了一种模型来模拟微塑料纤维的大气传输，并发现它们的形状在它们的传播距离中起着至关重要的作用。虽然以前的研究假设这些纤维是球形的，但研究表明，扁平纤维更普遍，并且在低层大气中传播得更远。

该模型有可能帮助科学家确定普遍废物的来源，这可以为减少废物的政策工作提供信息。

该小组的论文“受其形状影响的微塑料纤维的长距离大气传输”于9月25日发表在《自然地球科学》杂志上。第一作者是前博士后研究员肖硕林。

大气中的微塑料来自多种来源，从破碎的轮胎和道路灰尘到在海洋中晃动的汽水瓶。如果塑料分解或被磨碎，它可能会变得足够小，可以被风吹走。

该项目始于康奈尔工程学院土木与环境工程系助理教授、该论文的资深作者李琦与欧文·波特·丘奇工程学教授娜塔莉·马霍瓦尔德（Natalie Mahowald）联系。Li的实验室探索环境流体力学和水文学，主要是因为它们与地球的低层大气有关，她对Mahowald最近的研究以及犹他州立大学的合著者Janice Brahney对空气中微塑料的运动很感兴趣。李还咨询了史密斯化学与生物分子工程学院教授唐纳德·科赫（Donald Koch），他研究了纤维如何在湍流中沉降的基本流体动力学。

“我意识到，在我的博士后研究中，当前的全球气候模型一直假设这些纤维的形状是球体，”李说。“迄今为止，我们还没有一种计算上可行的方法来表示这些细长纤维的沉降速度。

通过将 Koch 的理论见解与 Mahowald 和 Brahney 收集的大量测量数据相结合，Li 和 Xiao 着手创建一个更严格的分析系统。

结果是一个基于理论的沉降速度模型，可以包含大规模气候模型，揭示了两个关键发现。从本质上讲，通过将扁平纤维处理为球形或圆柱形，先前的研究高估了它们的沉积速率。考虑到纤维的扁平形状意味着它们在大气中花费的时间比以前计算的多450%，因此传播距离更长。

研究人员还发现，扁平纤维构成了Mahowald和Brahney收集的大部分微塑料颗粒。

此外，该模型表明，海洋在将微塑料气溶胶直接排放到大气中方面可能发挥的作用比以前已知的要大。

“我们现在可以更准确地归因于最终将被输送到空气中的微塑料颗粒的来源，”她说。“如果你知道它们来自哪里，那么你就可以提出更好的管理计划和政策或法规来减少塑料垃圾。这也可能对在低层大气中运输的任何重颗粒产生影响，如灰尘和花粉。

博士生崔元峰是合著者。

该研究得到了美国国家科学基金会的支持，计算资源由国家大气研究中心提供。