Plasticaccumulatie in onderzeese kloven veroorzaakt door turbiditeitsstromen, simulatiestudie onthult

Locatie en Onderzoek naar Plasticvervuiling

Plasticvervuiling is een steeds dringender probleem voor de gezondheid van onze oceaanecosystemen en hun bewoners, met schattingen van meer dan 10 miljoen metrische ton plasticafval dat elk jaar in de zee terechtkomt. Terwijl evocatieve beelden vaak oppervlakteplastic benadrukken, met organismen zoals schildpadden en zeeleeuwen die verstrikt raken in visnetten en plastic tassen, reikt het probleem veel dieper.

In feite werd tijdens de verkenning van het diepste deel van de oceaan, de Marianentrog, in 2019 een plastic tas gevonden op bijna 11.000 meter onder zeeniveau. Hoewel kleinere deeltjes plastic door de waterkolom naar de zeebodem kunnen zinken, wordt aangenomen dat groter plastic afval zich ophoopt door grote, zwaartekrachtgedreven massa-bewegingen van sedimentrijke water, bekend als turbiditeitsstromen. Deze turbulente stromen kunnen snelheden tot 20 meter per seconde bereiken, waardoor de zeebodem wordt geërodeerd en onderzeese canyons worden uitgebreid, terwijl ze ook enorme hoeveelheden sediment, voedingsstoffen en verontreinigende stoffen naar de diepe zee transporteren.

Nieuw onderzoek gepubliceerd in Geophysical Research Letters heeft de correlatie tussen turbiditeitsstromen en plasticafvalaccumulatie in deze onderwatercanjons gesimuleerd. Dr. Yupin Yang van de Southern University of Science and Technology in China en zijn collega’s gebruikten een combinatie van bathymetrische gegevens (onderwaterzeebodem topografie en hoogte) en videobeelden van bemande duiken in de Qiongdongnan-regio van de Zuid-Chinese Zee tussen 2018 en 2020, naast modellen van computationele vloeistofdynamica.

Door deze datasets te combineren, testte het model een reeks hydraulische parameters om sedimentverstrooiingspatronen over verschillende zeebodemtopografieën te voorspellen in simulaties die 5,5 uur duurden. Dit omvatte het instellen van de grootte van een canyoninlaat van 100 meter waar de turbiditeitsstroom begon, en het handhaven van vaste sedimentgroottes, deeltjesdichtheden, sedimentconcentraties, korrelgrootteverdelingen, stromingsdikte en stroomsnelheden.

De onderzoekers identificeerden de morfologie van onderzeese canyons als de belangrijkste factor die de stroming van turbiditeitsstromen en de afzettingspatronen aanstuurt, wat leidt tot locaties van plasticafvalaccumulatie. Specifiek stimuleerden concave uitschurende gebieden tot 30 meter diep de afzetting van het door de turbiditeitsstroom meegevoerde puin, waarbij 88% van het plastic afval zich concentreerde in vier van dergelijke kenmerken in het onderzoeksgebied.

Dr. Yang en het team stellen dat de schuif snelheid, die verwijst naar de spanningen aan de basis van de turbulente stroming, de belangrijkste factor is die controle uitoefent over de afzetting van sediment en plasticafval (hier voornamelijk plastic tassen) van de turbiditeitsstroom. Consistent vonden ze dat een verminderde schuif snelheid correleerde met de afzetting van turbidiet.

Dit onderzoek is belangrijk omdat plastics zich anders gedragen dan sedimenten in de turbiditeitsstromen, waarbij hun dichtheid niet automatisch correleert met bekende afzettingspatronen. In plaats daarvan kan de drijfvermogen van plastics leiden tot grotere mobiliteit, waardoor ze grotere afstanden over de zeebodem kunnen afleggen. Bovendien kunnen meer energieke en dus erosieve turbiditeitsstromen op een later tijdstip deze eerder afgelegde plastics vastleggen en verder de diepten van het mariene rijk in vervoeren voor vele jaren.