Экологи определили, как микропластик и твердые загрязнители путешествуют на большие расстояния через пористые среды. Для этого они провели эксперимент с прозрачным аналогом почвы. Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показало, что микропластик способен перемещаться на большие расстояния, сначала скапливаясь в пористом материале, а потом высвобождаясь под давлением жидкости.

Ученые надеются, что их исследование поможет предотвратить распространение и накопление загрязнителей в источниках пищи и воды.

Микропластик проник в самые отдаленные уголки нашей планеты. Его находят в антарктическом льду, на дне Марианской впадины и даже в Пиренейских горах. При этом точные механизмы распространения частиц микропластика плохо изучены. Особенно ученых тревожит вопрос о том, как он движется через почву и грунтовые воды, так как оттуда он может легко попасть в пищу и в питьевую воду.

Чтобы выяснить, как микропластик распространяется через пористые среды, Навид Бизмарк (Navid Bizmark) из Принстонского университета вместе с коллегами решил провести эксперимент. Ученые создали трехмерный прозрачный материал с порами размером 38 и 45 микрометра, через который они под разным давлением пропускали фрагменты полистирола, окрашенные флуоресцентной краской.

Экологи протестировали два вида частиц: «липкие» и «нелипкие». Они обладали разными свойствами (часть микросфер из полистирола имела положительно заряженную поверхность, а часть — отрицательно) и соответствовали реальным типам микропластика, встречающимся в окружающей среде.

Конфокальная микроскопия показала, что поведение частиц было одинаковым вне зависимости от их свойств. И «липкие», и «нелипкие» частицы сначала застревали в порах материала, а потом продолжали путь, высвобождаясь при достаточно высоком давлении жидкости. Единственная разница была в том, где они формировали комки. «Нелипкие» частицы скапливались преимущественно в узких проходах, тогда как «липкие» застревали в принципе на любых поверхностях твердой среды.

При этом, хотя микрочастицы пенополистирола действительно закупоривали поры, в конечном итоге они перемещались по всей длине материала. Только в случаях, когда давление жидкости было низким, они скапливались «у входа».

Экологи надеются, что наблюдения за частицами помогут улучшить параметры более крупномасштабных моделей для прогнозирования количества и распространения загрязнений. Учет различных типов пористых сред, размера и химического состава частиц поможет более точно предсказать вероятность того, что частица переместится на определенное расстояние и достигнет уязвимой точки, например близлежащих сельскохозяйственных угодий.

Кроме того, исследование также показывает, как отложение микропластических частиц влияет на проницаемость среды, и позволяет лучше понять, насколько легко вода для полива будет проникать почву при наличии микрочастиц.