数学建模的应用,以评估微塑料的运输和在水环境中的命运:一个比较的审查
Tyrone Moodley1,2, Taher Abunama3, Sheena Kumari2
1Department of Civil Engineering and Geomatics, Durban University of Technology, Durban, 4001, South Africa.
Environmental monitoring and assessment
|June 27, 2024
概括
本综述系统地分析了61项微塑料建模研究 (2012-2022年),对微塑料运输和命运的方法进行了分类. 结果突出了当前模型中常见的数据缺口和不切实际的假设,阻碍了准确的预测.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 环境化学环境化学
- 水的污染 水的污染
背景情况:
- 微塑料是水生环境中持久,无处不在的污染物.
- 它们可以作为其他污染物和微生物的载体.
- 现有的审查缺乏对微塑料建模应用程序的系统分类.
研究的目的:
- 为微塑料运输和水环境中的命运提供全球概述和数学建模方法的系统分类.
- 分析2012-2022年61项微塑料建模研究的方法,投入和结果.
- 识别微塑料建模框架中的优点,弱点和常见缺口.
主要方法:
- 对61项微塑料建模研究 (2012-2022) 的系统文献综述和分类.
- 将模型分为五种主要类型:水力动力学,基于过程的,统计,质量平衡和机器学习.
- 基于水环境,研究地点和出版年份的分析.
主要成果:
- 确定并分析了五种主要建模方法.
- 虽然模型显示了可靠的结果,但每个框架都有局限性.
- 常见的问题包括不切实际的输入假设 (特别是生物过程) 和校准/验证不足的现场数据.
结论:
- 当前的微塑料模型提供了有价值的见解,但需要改进.
- 未来的研究应该整合宏观塑料的降解,粒子特征和垂直混合.
- 改进的实验数据和标准化的采样方法对于提高模型准确性至关重要.
相关概念视频
01:30Typical Model Studies
354
Fluid mechanics model studies often utilize scaled-down systems to predict fluid behavior in full-scale environments, such as river flows, dam spillways, and structures interacting with open surfaces. Maintaining Froude number similarity in river models is crucial, as it replicates surface flow features like wave patterns and velocities.
354
01:21Design Example: Creating a Hydraulic Model of a Dam Spillway
158
Scaled hydraulic models of dam spillways provide a practical way to replicate and study the intricate flow dynamics of these structures. Often built to a 1:15 ratio, these models allow for observing critical water behavior, such as velocity distribution, flow patterns, and energy dissipation.
158