床沙跃移中的微塑料与自然沉积物：材料性质并不决定其归宿
流体动力学
2023-07-13 v2
摘要
微塑料（MP）污染对我们水生和陆地生态系统的威胁已有充分记载，然而微塑料在河流流动中被输移的机制仍属未知。由于颗粒尺寸相近，微塑料与自然沉积物在水流中的输移可能具有一定可比性。但是，微塑料较低密度及其不同材料性质如何影响其输移动力学尚不清楚。为解答此问题，我们在明渠流中开展了关于床沙跃移动力学的新型实验室实验，利用高速摄像成像并检测了 11,035 个独立跃移事件，以识别球形微塑料与球形自然沉积物输移之间的异同。所测试微塑料在尺寸和材料性质（密度与弹性）上有所差异。我们的分析表明，Rouse 数对于微塑料和自然沉积物的跃移长度、高度、输移速度及碰撞角均同样准确地描述。通过统计推断，微塑料跃移轨迹特征的分布函数与自然沉积物类似，仅有一个沉积物实验（占案例的 1.4%）不同于所有其他塑料实验。类似地，仅九个实验（占案例的 9.3%）显示微塑料的碰撞角不同于自然沉积物实验。在整体输移动力学中，恢复系数上的差异变得可忽略，因为湍流克服了颗粒–床面撞击时损失的动能，使颗粒运动独立于撞击。总体而言，在所考察实验条件下，球形微塑料颗粒在水生环境中表现与球形自然沉积物相似。这一点意义重大，因为已有大量关于沉积物输移的知识可作为微塑料输移研究的基础。
引用
@article{arxiv.2303.14990,
title = {Microplastic and natural sediment in bed load saltation: material does not dictate the fate},
author = {James Lofty and Daniel Valero and Catherine A. M. E. Wilson and Mário J. Franca and Pablo Ouro},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.14990},
year = {2023}
}