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Le Voyage Caché des Fibres de Microplastique

Les fibres de microplastique voyagent loin, impactant notre environnement de manière significative.

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Les Microplastiques sont des petites Particules de plastique qui deviennent de plus en plus préoccupantes pour l'Environnement. On peut les trouver partout, même dans des endroits reculés, et elles peuvent affecter l'air, l'eau et les organismes vivants. Un type spécifique de microplastique, les Fibres, peut voyager sur de longues distances dans l'atmosphère. Cet article examine comment la forme de ces fibres influence leur mouvement dans l'air et ce que cela signifie pour l'environnement.

Le problème avec les modèles actuels

La plupart des scientifiques utilisent des modèles pour prédire comment les particules, y compris les microplastiques, se déplacent dans l'atmosphère. Ces modèles traitent souvent les particules comme des sphères parfaites, mais ce n'est pas comme ça que les microplastiques apparaissent généralement. Les microplastiques peuvent avoir plein de formes, comme des fibres, qui ne se comportent pas comme des sphères. C'est un problème car utiliser les mauvaises formes dans les modèles complique la prévision de où vont les microplastiques et comment ils se déposent dans différents endroits.

Quand les scientifiques observent de gros morceaux de plastique tombant du ciel, ils découvrent que ces particules peuvent atterrir dans des lieux très éloignés. Cependant, les prévisions utilisant des modèles traditionnels suggèrent qu'ils ne voyageront pas aussi loin qu'ils le font réellement. La raison principale de cette divergence est que les modèles ne tiennent pas compte du fait que beaucoup de particules en plastique ne sont pas rondes. Les formes de ces particules influencent la vitesse à laquelle elles tombent au sol et combien de temps elles peuvent rester dans l'air.

Nouvelle recherche sur les fibres de microplastiques

Pour remédier aux lacunes des modèles existants, de nouvelles expériences ont été menées pour mieux comprendre comment les fibres de microplastiques se comportent dans l'air. Ces expériences montrent que les fibres de microplastiques tombent plus lentement par rapport aux particules rondes de même taille. En fait, certaines expériences indiquent que ces fibres peuvent prendre jusqu'à 76 % de temps en plus pour se déposer par rapport aux particules rondes. Ce dépôt plus lent peut permettre aux fibres de voyager beaucoup plus loin, ce qui est essentiel pour comprendre comment elles se propagent à travers le monde.

L'importance de la forme des particules

La forme des microplastiques est essentielle pour comprendre comment ils se déplacent dans l'atmosphère. Les fibres et d'autres formes non sphériques rencontrent plus de résistance de l'air, ce qui réduit leur vitesse de dépôt. Cela signifie que les fibres de microplastiques peuvent rester en suspension dans l'air pendant de plus longues périodes, leur permettant d'être transportées par le vent sur de longues distances.

Les expériences menées ont testé des fibres de différentes formes et tailles. Les résultats ont montré que ces formes non sphériques se déposent beaucoup plus lentement que les particules rondes, confirmant que la forme compte vraiment en termes de comportement de ces fibres lorsqu'elles sont libérées dans l'air. En comprenant ces détails, les scientifiques peuvent créer de meilleurs modèles qui reflètent le mouvement réel des microplastiques.

Résultats expérimentaux

Dans les expériences récentes, plusieurs types de particules ont été créés, y compris des fibres droites et des fibres courbées. La recherche a révélé que ces fibres, lorsqu'elles sont libérées, se déposent à des taux différents selon leur forme. En général, les fibres ont mis plus de temps à tomber que les particules rondes du même volume.

En mesurant les vitesses de dépôt, on a constaté que les fibres droites se déposaient à 38 % de la vitesse des sphères, tandis que les fibres semi-circulaires se déposaient à 41 %. Cela indique que la conception des fibres joue un rôle dans la rapidité avec laquelle elles tomberont au sol. De telles différences dans la vitesse de dépôt pourraient avoir des effets considérables sur la distance que ces fibres parcourent avant de se poser.

Simulations de modèles

Après avoir terminé les expériences en laboratoire, les scientifiques ont mis à jour leurs modèles de transport atmosphérique pour prendre en compte les nouvelles données sur les vitesses de dépôt des fibres. En utilisant un modèle appelé FLEXPART, ils ont simulé comment les fibres de microplastiques se disperseraient dans l'atmosphère dans des conditions réelles.

Deux ensembles de simulations ont été réalisés : un ensemble a libéré des particules en continu depuis des emplacements spécifiques, tandis qu'un autre a utilisé des scénarios réalistes basés sur des émissions terrestres de microplastiques. Les résultats ont clairement montré que les particules de forme fibreuse parcouraient beaucoup plus de distance que les particules sphériques.

Par exemple, dans un scénario, les émissions du nord de l'Italie ont montré que, tandis que les particules rondes atterissaient principalement dans les zones environnantes, les fibres parvenaient à atteindre des endroits aussi éloignés que le nord de l'Afrique et même certaines parties de l'Arctique. Cette découverte souligne l'importance de considérer la forme réelle des microplastiques lorsqu'on discute de leur impact environnemental.

Impact global des microplastiques

La recherche a trouvé que les fibres de microplastiques ont le potentiel de voyager presque partout sur Terre. Les fibres peuvent même atteindre des altitudes élevées dans l'atmosphère, où leur présence à long terme peut entraîner divers problèmes environnementaux. Par exemple, lorsque les fibres de microplastiques se trouvent dans la stratosphère, elles pourraient interagir avec d'importants processus atmosphériques, affectant potentiellement les modèles climatiques.

De plus, l'étude a montré que le rejet de microplastiques dans les océans est aussi influencé par la forme des particules. Alors que les particules sphériques ont tendance à se déposer près des côtes, les fibres peuvent voyager plus loin en mer, atteignant des régions océaniques éloignées. Cela signifie que même des zones qui semblent vierges de toute activité humaine pourraient encore être affectées par la pollution plastique.

Effets sur la couche d'ozone

Une des découvertes les plus préoccupantes de cette recherche est la possibilité que les fibres de microplastiques puissent atteindre la stratosphère, où elles pourraient interagir avec l'ozone. Des particules microscopiques qui se déposent lentement pourraient rester dans la haute atmosphère pendant des années. Comme certains plastiques contiennent des produits chimiques comme le chlore et le brome, leur dégradation dans la stratosphère pourrait entraîner la libération de gaz nocifs qui endommagent la couche d'ozone.

La couche d'ozone est essentielle pour protéger la vie sur Terre des radiations solaires nocives. Tout facteur menaçant son intégrité pourrait avoir de graves conséquences pour tous les êtres vivants. Par conséquent, comprendre le comportement des microplastiques, en particulier des fibres, est crucial pour aborder les défis environnementaux posés par la pollution plastique.

Conclusion

Les microplastiques, surtout sous forme de fibres, représentent un risque significatif pour l'environnement à cause de leur capacité à voyager sur de longues distances dans l'atmosphère. Les modèles actuels qui ignorent les formes uniques de ces particules ne parviennent pas à prédire leur mouvement et leurs schémas de dépôt réels. En menant de nouvelles expériences et en mettant à jour les modèles atmosphériques, les chercheurs ont découvert que les fibres se déposent plus lentement que les particules sphériques, ce qui leur permet d'atteindre des zones éloignées, y compris l'Arctique.

Cette recherche met en lumière le besoin urgent de prendre en compte les différentes formes des microplastiques lors de l'étude de leur impact environnemental. Au fur et à mesure que nous rassemblons plus de données, il devient de plus en plus clair que les quantités croissantes de plastique dans notre environnement, en particulier sous forme de fibres, posent des défis complexes. Pour avancer, il sera essentiel de continuer à étudier ces particules pour bien comprendre leurs effets et travailler sur des solutions pour atténuer leur impact sur notre planète.

Source originale

Titre: Shape matters: long-range transport of microplastic fibers in the atmosphere

Résumé: Deposition of giant microplastic particles from the atmosphere has been observed in the most remote places on Earth. However, their deposition patterns are difficult to reproduce using current atmospheric transport models. These models usually treat particles as perfect spheres, whereas the real shapes of microplastic particles are often far from spherical. Such particles experience lower settling velocities compared to volume-equivalent spheres, leading to longer atmospheric transport. Here, we present novel laboratory experiments on the gravitational settling of microplastic fibers in air and find that their settling velocities are reduced by up to 76% compared to spheres of the same volume. An atmospheric transport model constrained with the experimental data shows that shape-corrected settling velocities significantly increase the horizontal and vertical transport of particles. Our model results show that microplastic fibers of about 1 mm length emitted in populated areas can reach extremely remote regions of the globe, including the High Arctic, which is not the case for spheres. We also calculate that fibers with lengths of up to 100 {\mu}m settle slowly enough to be lifted high into the stratosphere, where degradation by ultraviolet radiation may release chlorine and bromine, thus potentially damaging the stratospheric ozone layer. These findings suggest that the growing environmental burden and still increasing emissions of plastics pose multiple threats to life on Earth.

Auteurs: Daria Tatsii, Silvia Bucci, Taraprasad Bhowmick, Johannes Guettler, Lucie Bakels, Gholamhossein Bagheri, Andreas Stohl

Dernière mise à jour: 2023-08-25 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2308.11498

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2308.11498

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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