Badacze z PAN i PG opracują model trasy plastiku w rzekach

Naukowcy z Instytutu Geofizyki PAN, Instytutu Budownictwa Wodnego PAN i Politechniki Gdańskiej opracują trasę rozprzestrzeniania się plastikowych śmieci w wodach śródlądowych i zaproponują rozwiązania, które ograniczą ich odpływ do mórz i oceanów.

Rzeki są główną drogą, którą odpady z plastiku przedostają się do mórz i oceanów. Zanieczyszczenia te, po dostaniu się do systemu rzecznego, odkładają się na brzegach i są zatrzymywane przez roślinność. W czasie wezbrań plastik jest wymywany i ponownie rozpoczyna swoją podróż do ujścia rzeki. Znaczna część badań podejmujących zagadnienie zanieczyszczenia plastikiem skupia się na cząstkach mikroplastiku, czyli o średnicy poniżej 5 mm. Jednak większość masy plastiku znajdowanego w rzekach to makroplastik, czyli cząstki o większej średnicy.

W europejskich rzekach najczęstszym odpadkiem są opakowania po żywności. Wiadomo też, że różne typy roślinności wyłapują w różnym stopniu plastikowe śmieci. Brakuje jednak badań, które określiłyby, jak dokładnie obecność roślinności wpływa na ruch kawałków plastiku. Jest to ważne z tego względu, że makroplastik stanowi zagrożenie dla zwierząt, a pozostający długo w przyrodzie rozkłada się do mikroplastiku, który jest o wiele bardziej szkodliwy dla środowiska i dla ludzi – tłumaczy dr inż. Łukasz Przyborowski z Instytutu Geofizyki Polskiej Akademii Nauk, kierownik projektu.

Jego zespół, wraz z naukowcami z Instytutu Budownictwa Wodnego PAN i Politechniki Gdańskiej, podjął się zadania określenia drogi, którą plastikowe butelki i inne odpady z plastiku przemieszczają się w niewielkich rzekach i strumieniach o brzegach porośniętych roślinnością. Celem badań jest odtworzenie tej trasy i wypracowanie rozwiązań, które ograniczyłyby rozprzestrzenianie się plastikowych śmieci w wodach śródlądowych i ich odpływ do mórz i oceanów.

Całościowe podejście do problemu rozprzestrzeniania się i akumulacji plastiku w rzekach zostanie zrealizowane przez połączenie modelowania, eksperymentów wykonanych w rzeczywistej skali oraz działań monitoringowych – dodaje Przyborowski.

Miejscem badań będzie Potok Służewiecki w Warszawie. Eksperymenty zostaną natomiast przeprowadzone w odnowionym Laboratorium Hydraulicznym Instytutu Budownictwa Wodnego PAN, którego głównym elementem jest 60-metrowy kanał przepływowy. Zostaną w nim odtworzone naturalne warunki przepływu odpowiadające analizowanemu potokowi łącznie z wyhodowaniem roślinności i rodzajami plastikowych odpadów. Kamery o wysokiej rozdzielczości rozmieszczone ponad kanałem będą nagrywać, jak przemieszczają się wrzucane do wody przygotowane cząstki plastiku, a następnie ich trajektorie zostaną opisane przy pomocy specjalnie stworzonego do tego celu oprogramowania.

Jak wskazuje lider projektu, analiza materiału filmowego z różnych scenariuszy pozwoli na wskazanie najważniejszych zależności między transportem dużych cząstek plastiku a obecnością lub brakiem roślinności czy sztucznych przeszkód. Ponadto wyniki zostaną skorelowane z polem prędkości przepływu, który zostanie zmierzony prędkościomierzem Dopplerowskim. Wiatr, parametry plastiku oraz roślin również zostaną wzięte pod uwagę i wykorzystane przy budowie i weryfikacji modelu matematycznego. Model, który umożliwi symulacje numeryczne transportu plastiku w różnych warunkach przepływu wody, opracują inżynierowie z Politechniki Gdańskiej.

W końcowym etapie nastąpi integracja zebranych informacji i skonfrontowanie wyników, w tym symulacji modelu komputerowego, z innymi dostępnymi danymi na temat transportu makroplastiku w ciekach. Wyniki badań będą istotne w aspekcie inżynierii wodnej oraz ekologii.

Mogą być wykorzystane do zaprojektowania skutecznych sposobów usuwania plastiku z rzek, stawianie urządzeń filtrujących lub rewitalizacje cieków. Szczególnie w tym aspekcie pomoże to zwrócić uwagę na roślinność podczas zabiegów konserwacji cieków. Ponadto skuteczna implementacja modelu numerycznego transportu plastiku pomoże w identyfikowaniu miejsc wrażliwych na akumulację plastiku tak podczas niżówek, jak i podczas wezbrań – przewiduje dr inż. Łukasz Przyborowski.

Na realizację 3-letniego projektu Narodowe Centrum Nauki przeznaczyło blisko 600 tys. zł w ramach konkursu SONATA 19.

MK, źródło: PG, NCN