Долгое время мы считали леса почти нетронутыми пространствами, зелеными убежищами, далекими от хаоса городского загрязнения. Однако недавние исследования показывают, что за этим первозданным видом скрывается скрытая проблема: массовое накопление микропластика в лесных почвахдаже в районах, удаленных от городов и промышленных предприятий.
Новое направление исследований, возглавляемое группами ученых из Германии, Великобритании и Испании, показывает, что леса фактически являются поглотителями пластиковых частиц, переносимых по воздуху. Данные говорят сами за себя: концентрация до одного миллиона частиц на квадратный метр и суточная нагрузка в сотни микропластиков на квадратный метр. в сельской местности, что полностью опровергает идею о том, что пластиковое загрязнение является проблемой только в морях, реках или городских условиях.
Что такое микропластик и почему он также влияет на леса?
Когда мы говорим о микропластике, мы имеем в виду пластиковые фрагменты или волокна длиной менее 5 ммОни могут образовываться в результате разложения более крупных отходов (пакетов, контейнеров, текстиля, сельскохозяйственной пленки и т. д.) или производиться непосредственно в таком размере для промышленного, косметического или фармацевтического применения. До недавнего времени внимание было сосредоточено почти исключительно на водных экосистемах, но сегодня мы знаем, что Наземные почвы, и особенно лесные почвы, также являются важными объектами воздействия. этих частиц.
Особенно тревожным является то, что микропластик не появляется сам по себе. Эти мельчайшие частицы могут адсорбция и перенос новых органических загрязнителей такие вещества, как лекарства (например, ибупрофен) или пестициды (например, симазин), действуют как «носители», переносящие эти вещества в места, где, в принципе, они не накапливались бы в таком интенсивном количестве.
В Испании междисциплинарная группа из Мадридского университета Комплутенсе, Мадридского политехнического университета и Университета Алькала изучала именно эту роль микропластика как переносчика органических соединений. Их биотесты показали, что Разные виды демонстрируют очень разную чувствительность. Такое сочетание пластика и загрязняющих веществ еще больше усложняет оценку экологического риска.
Таким образом, основное внимание уделяется не только пластику как инертным отходам, но и тому, как эти частицы взаимодействуют с окружающей средой. Они изменяют ключевые биологические процессы в почве и влияют на воздействие других загрязняющих веществ.А в лесах, где почвенная жизнь играет основополагающую роль в круговороте питательных веществ, эти изменения могут иметь долгосрочные последствия.
Как микропластик попадает в леса: «пластиковый дождь» и эффект гребенки.
Одним из наиболее поразительных результатов недавних исследований является то, что большая часть микропластика, присутствующего в лесах, Оно поступает не из очевидных местных источников. (например, от развлекательных мероприятий, прямых выбросов или удобрений), но на самом деле это происходит из атмосферы. Исследователи сейчас открыто обсуждают это. «пластиковый дождь» чтобы описать это непрерывное осаждение частиц, падающих с неба, даже над, казалось бы, отдаленными районами.
Геологи из Технического университета Дармштадта (Германия) продемонстрировали, что леса действуют как высокоэффективный ловушка для этих частиц. Согласно их работе, опубликованной в журнале Communications Earth & Environment, Взвешенные микропластиковые частицы сначала оседают на кроне дерева.Ветви и листья действуют как большой фильтр, который «прочесывает» воздух, задерживая частицы, которые ученые назвали «фильтром». «эффект расчески».
С этого момента начинается медленное, но неуклонное движение к земле. Дождь, ветер, смывание листьев и, прежде всего, опавшая листва осенью — всё это способствует этому процессу. перенос частиц из крон деревьев на поверхность лесной подстилкиЭтот процесс был задокументирован в европейских лесах, а также в других средах, удаленных от крупных городских центров, и микропластик был обнаружен даже в отдаленных регионах, таких как Антарктида.
Данные, собранные к востоку от Дармштадта, где были взяты пробы в четырех лесных районах, показывают концентрации в диапазоне от... от 120 до более чем 13 000 микропластиков на килограмм почвыУровень загрязнения может достигать почти миллиона частиц на квадратный метр. Эти цифры показывают, что загрязнение некоторых лесов находится на уровне, равном или даже превышающем уровень загрязнения некоторых городских и сельскохозяйственных почв.
Исследование, проведенное в Великобритании под руководством Университета Лидса, подтвердило эту идею с другой точки зрения: в лесу в Оксфордшире (Уайтэм Вудс) они обнаружили до 500 микроскопических частиц пластика на квадратный метр в день В течение трех месяцев отбора проб, что почти вдвое дольше, чем в центре Оксфорда, деревья и растительность снова выступили в качестве естественных перехватчиков частиц, переносимых по воздуху.
Какие виды пластика встречаются и в каких размерах?
Для лучшего понимания проблемы исследовательские группы разработали Специальные аналитические методы для идентификации и количественного определения микропластика в листьях, почве и образцах атмосферных осадков.Для определения как состава, так и размера частиц были объединены методы высокоточного отбора проб со спектроскопией (например, ИК-спектроскопией).
В случае лесных почв Германии химический анализ показал, что они преобладают широко используемые полимерыПолиэтилен (пакеты, пленки, упаковка), полипропилен (крышки, текстильные волокна, компоненты упаковки) и полиамиды (нейлон и другие ткани). Большинство из них встречаются в виде мельчайших фрагментов и тонких пленок, часто ниже 250 микрометров, намного ниже того, что может различить человеческий глаз.
В ходе исследования, проведенного в Лидсе, были выявлены следующие факторы: 21 различных видов пластикаОни классифицируются по четырем размерам: 25–50 микрометров (похожи на крупные бактерии), 50–75 микрометров (примерно размер пыльцевых зерен), 75–100 микрометров (сопоставимы с мельчайшими песчинками) и более 100 микрометров (примерно толщина человеческого волоса). 99% обнаруженных частиц соответствовали наименьшему диапазону значений.невидимый для нас.
Исследователи также отметили различия в составе в зависимости от окружающей среды. В сельском лесу Уайтэм-Вудс доминирующим видом был... полиэтилентерефталат (ПЭТ)Он очень распространен в одежде и упаковке продуктов питания. В пригородах преобладал полиэтилен, используемый в пакетах и легких пластмассах, в то время как в центре Оксфорда выделялся этиленвиниловый спирт, применяемый в многослойной упаковке. Эти закономерности отражают экологический след потребления и повседневной деятельности человекадаже если частицы в итоге упадут на многие километры.
Сочетание данных, полученных с листьев, опавшей листвы и почвы, подтверждает, что основным путем распространения является атмосфера: Те же самые семейства полимеров, которые присутствуют в воздухе, затем появляются на поверхности листьев и, наконец, в слоях почвы.Всё указывает на непрерывный цикл, в котором леса становятся конечным пунктом назначения для части пластика, который мы выбрасываем в окружающую среду.
Что происходит с микропластиком, когда он достигает лесной подстилки?
После попадания в почву частицы пластика интегрируются в чрезвычайно динамичную систему. Первым этапом обычно является... слой опавшей листвы и свежие остатки растенийИменно здесь исследователи обнаруживают самые высокие концентрации микропластика. Это область, где разложение только началось и где скапливаются листья, тонкие ветки и другой органический мусор, упавший с деревьев.
Со временем активность грибов, бактерий, дождевых червей, насекомых и других беспозвоночных возрастает. перемешивание этого органического вещества с нижними слоями почвыОрганизмы-разлагатели расщепляют остатки растений, прокладывают туннели, уносят частицы и изменяют физическую структуру почвы. В ходе этого процесса микропластик включается в состав почвы и медленно переносится в более глубокие слои.
Исследования показывают, что это вертикальное смещение не является единичным случаем: оно было зафиксировано. значительное количество микропластика на разных уровнях почвенного профиляЭто свидетельствует о том, что они не просто остаются на поверхности. На практике лесные почвы действуют как архив пластикового загрязнения, которое накапливается год за годом.
Важно помнить, что лесная подстилка — одна из самых сложных живых систем в мире. Ключевые процессы, такие как [следующие], зависят от её правильного функционирования. круговорот питательных веществ, образование гумуса, удержание воды и поддержка корней деревьев.Массовое внедрение даже самых мелких частиц пластика поднимает серьезные вопросы о том, как это может повлиять на пористость, циркуляцию воздуха и воды, а также на распределение и трансформацию питательных веществ.
Кроме того, эти физические и химические изменения могут влиять на само биологическое сообщество почвы. Есть данные, свидетельствующие о том, что микропластик способен на Изменяют микробную активность, состав грибов и бактерий, а также влияют на мелких беспозвоночных. которые участвуют в процессе разложения. Любое нарушение этого баланса может иметь каскадный эффект на рост растений и устойчивость леса к другим воздействиям, таким как изменение климата.
Леса как природные архивы загрязнения воздуха
Одним из наиболее интересных аспектов, вытекающих из исследований в Дармштадте, является идея о том, что лесные почвы Они служат долгосрочными источниками данных о загрязнении воздуха.Анализируя различные глубины почвы, ученые могут в некоторой степени реконструировать историю отложения микропластика с середины XX века.
Используя модели, объединяющие текущие данные о концентрации и скорости осаждения, немецкая группа исследователей подсчитала, что Непрерывный приток микропластика в леса происходит, по меньшей мере, с 1950-х годов.Это совпадает с глобальным ростом производства и потребления пластика. Это означает, что леса на протяжении более семидесяти лет действуют как невидимые поглотители, улавливая частицы год за годом, и мы этого даже не замечаем.
Этот характер «экологического архива» также позволяет различать локальное загрязнение и загрязнение, переносимое на большие расстояния.При сравнении лесов с различным уровнем антропогенного воздействия (более или менее населенные районы, наличие или отсутствие интенсивного сельского хозяйства и т. д.) наблюдается, что преобладающим фактором является диффузное атмосферное осаждение, опережая прямые источники загрязнения, такие как пластиковые удобрения или отходы, отложенные на месте.
В Европе, где леса покрывают значительную часть территории, такой подход открывает возможности для использования лесных почв в качестве... пассивные индикаторы загрязнения воздуха микропластикомОни дополнят другие инструменты мониторинга воздуха, позволяя лучше картировать распределение этих частиц в больших масштабах и оценивать воздействие выбросов из отдаленных промышленных и городских районов.
Вывод, к которому пришли исследователи, очевиден: Высокая концентрация микропластика в лесу не обязательно означает наличие поблизости источника загрязнения.Это может быть результатом выбросов, образовавшихся за сотни или тысячи километров, которые прошли через атмосферу, прежде чем попасть в среду, которая на первый взгляд кажется совершенно «нетронутой».
Экотоксичность для наземных организмов: что показывают биологические анализы
Пока продолжаются исследования процессов осаждения и динамики грунта, другое направление исследований сосредоточено на... оценить специфические экотоксикологические эффекты микропластика наземных организмах. В этом контексте особенно актуальна работа испанской команды, разработавшей специфические биотесты с почвенным червем (Caenorhabditis elegans) и культурным растением (Lactuca sativa).
В этих экспериментах использовались Микропластик из полиэтилена, используемый в косметической промышленности.Пластик тестировали как в чистом виде, так и после адсорбции двух новых органических загрязнителей: противовоспалительного препарата ибупрофена и гербицида симазина. Цель заключалась в определении того, изменяют ли пластмассы, выступая в качестве переносчиков, токсичность этих соединений на разных трофических уровнях.
Результаты показали поразительные различия между видами. Нематода C. elegans вела себя следующим образом: относительно менее чувствительный организм В условиях эксперимента салат-латук (Lactuca sativa) продемонстрировал гораздо более выраженную реакцию. В одном из проанализированных сценариев было замечено, что снижение всхожести семян почти на 70%. из-за наличия определенных видов пластиковых отходов.
Повлияло не только на прорастание: оба типа микропластика показали... значительное снижение развития корней и листьев У L. sativa этот показатель также составляет около 70%. Эти результаты указывают на значительное воздействие на рост растений, что может иметь потенциальные последствия для сельскохозяйственных культур и для флоры, колонизирующей загрязненные почвы.
Авторы приходят к выводу, что микропластик может играть значительную роль, поскольку «Векторы загрязнения» вдоль пищевой цепиКрайне важно использовать комплексы биотестов, включающие организмы разных уровней и с различной чувствительностью. Только таким образом можно учесть огромную вариативность реакций и большое количество факторов окружающей среды, влияющих на фактическую экотоксичность этих веществ в наземных экосистемах, включая леса.
Роль метеорологии и ландшафта в распространении микропластика.
Исследования, проведенные в Оксфордшире, предоставили очень ценную информацию о том, как Погодные условия и особенности ландшафта влияют на осаждение микропластика.В ходе исследования образцы отбирались каждые два-три дня в трех местах с различными характеристиками: в сельском лесу (Уайтэм Вудс), в пригороде (Саммертаун) и в городском центре Оксфорда.
Данные показали, что в периоды высокое атмосферное давлениеПри стабильных погодных условиях и ясном небе было собрано меньше частиц, тогда как при усиление ветра, особенно с северо-востока.Это значительно увеличило отложение микропластика в лесу. Дождь также сыграл ключевую роль: он, как правило, уменьшал количество улавливаемых частиц, но те, которые были обнаружены, были крупнее.
Эта закономерность подтверждает рассеивание и осаждение микропластика. Они зависят не только от близости к непосредственным источникам человеческой деятельности.Вместо этого на них сильно влияют атмосферные процессы и наличие растительности, которая действует как фильтр. Деревья и структура леса могут помочь удерживать и направлять переносимые по воздуху вещества к земле более эффективно, чем в незастроенных или урбанизированных районах.
На практике это означает, что Сельская местность и леса, расположенные вдали от крупных городов, отнюдь не защищены от загрязнения атмосферы микропластиком.В действительности, как показал опыт Оксфордшира, они могут регистрировать более высокие концентрации загрязняющих веществ, чем некоторые городские районы, именно потому, что лесной ландшафт лучше задерживает частицы, находящиеся в воздухе.
Авторы исследования подчеркивают необходимость проведения долгосрочный мониторинг, учитывающий сезонные колебания Ветер, дождь, атмосферное давление и другие параметры, а также различные типы растительного покрова — все это факторы, которые следует учитывать. Только таким образом мы сможем детально понять, как меняются потоки микропластика в течение года и как они реагируют на экстремальные погодные явления, которые становятся все более частыми в условиях изменения климата.
Экологические риски и возможные последствия для здоровья человека
Хотя многие вопросы остаются без ответа, накопление микропластика в лесах усугубляет и без того сложную ситуацию, с которой сталкиваются эти экосистемы, особенно в Европе. Помимо нехватки воды, аномальной жары и увеличения численности вредителей и болезней, теперь мы знаем, что В лесные почвы постоянно поступает большое количество пластиковых частиц. которые интегрированы в структуру почвы и биологические сообщества, населяющие ее.
С экологической точки зрения, микропластик может изменение пористости почвы, ее способности удерживать воду, а также циркуляции воздуха и питательных веществЛюбые изменения этих физических параметров могут повлиять на устойчивость корневой системы, инфильтрацию дождевой воды и устойчивость леса к засухе или сильным дождям. Также вызывает опасение воздействие на микоризные грибы, полезные бактерии и почвенную фауну — все это важные компоненты для надлежащего функционирования экосистемы.
Более того, проблема выходит за рамки чисто экологических вопросов. Атмосферный перенос этих частиц подразумевает, что Люди также подвергаются воздействию микропластика, содержащегося в воздухе, которым они дышат.Это происходит в городах, поселках и сельской местности. Поскольку наиболее распространенные частицы очень малы, способны оставаться во взвешенном состоянии в течение нескольких недель и перемещаться на тысячи километров, вдыхание становится значительным путем воздействия.
Научное сообщество работает над оценкой последствий этого хронического воздействия на дыхательная система, иммунная система и возможные долгосрочные воспалительные процессыХотя окончательного консенсуса пока нет, накапливаются доказательства того, что постоянное присутствие частиц пластика в организме может способствовать развитию респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний, особенно у уязвимых групп населения.
В контексте, где леса имеют основополагающее значение для накапливать углерод, регулировать местный климат, сохранять биоразнообразие.Сочетание климатических факторов и невидимого, но повсеместного пластикового загрязнения создает особенно сложную картину. Результаты этих исследований начинают учитываться в стратегиях управления лесами и планах экологического мониторинга как на национальном, так и на европейском уровнях.
Все эти данные в конечном итоге заставляют нас изменить наше понимание проблемы пластика. Речь идет не только о видимых отходах на пляжах или в реках, но и о микроскопической их части, которая... Оно распространяется по воздуху, оседает в воде, становится частью почвы и проникает в самые разнообразные экологические цепи.Тот факт, что леса — один из важнейших символов «дикой» природы — становятся поглотителями и хранилищами этого загрязнения, красноречиво говорит о том, насколько сильно эпоха пластика оставила свой след на планете.
