Микропластик проник в море, став серьезной экологической проблемой. Это пластиковые фрагменты размером менее пяти миллиметров, образующиеся в результате разрушения более крупных предметов или производимые непосредственно в таком размере для бытового и промышленного использования. Их стойкость, крошечный размер и способность перемещаться в воде и воздухе объясняют, почему они теперь присутствуют от побережья до глубин океана.
Речь идёт о глобальной проблеме огромной сложности, которую невозможно решить простым взглядом на поверхность: разложение под воздействием солнца и волн пластик распадается на всё более мелкие частицы , невидимые невооружённым глазом, способные проникать в организмы, связываться с загрязняющими веществами и проникать в целые экосистемы. Хотя наиболее заметные последствия воздействия макропластика хорошо известны (запутывание, удушение, травмы), для изучения влияния микропластика требуются специализированные методы и наука, которая всё ещё совершенствует свои измерительные инструменты.
В чем именно заключается проблема?
Безудержное производство и потребление пластика в сочетании с неэффективным управлением отходами приводят к попаданию миллионов тонн в реки, канализацию и, в конечном итоге, в море. По оценкам, от нескольких до более чем десяти миллионов тонн ежегодно попадает в океан , а различные оценки указывают на то, что в водах мира плавают десятки триллионов микропластиковых частиц.
Попав в морскую среду, эти частицы попадают в пищевую цепь. Планктон может их поглощать и, занимая место в своих пищеварительных трактах, вызывать недоедание и снижать доступность пищи для более высоких трофических уровней . Моллюски, рыбы и даже крупные морские млекопитающие, питающиеся путем фильтрации, принимают микропластик за пищу или вдыхают его вместе с водой; последствия варьируются от физических закупорок до более тонких, сублетальных эффектов.
Помимо механических повреждений, микропластик выступает в качестве переносчика опасных веществ: он может адсорбировать токсины, тяжелые металлы и производные нефти , переносить патогенные микроорганизмы и выделять добавки, присущие полимеру. Этот комплекс рисков осложняет оценку их воздействия на организмы и здоровье человека, которая до сих пор находится в стадии исследования.
Откуда они берутся и почему попадают в море
Эксперты различают два основных источника: первичный и вторичный микропластик. К первичному микропластику относятся микрогранулы из косметики, скрабов и промышленных абразивов ; вторичный микропластик образуется в результате разложения более крупных изделий, таких как упаковка, текстиль и шины. Каждая стирка высвобождает синтетические микроволокна в сточные воды, а износ от движения транспорта в городских условиях способствует попаданию частиц, которые дождевая вода переносит в водоемы и, в конечном итоге, на побережье.
Нынешняя система управления отходами неэффективна. В глобальном масштабе перерабатывается лишь небольшая часть производимого пластика, другая часть сжигается, а большая часть попадает на свалки или рассеивается в окружающей среде . Даже брошенная в мусорное ведро бутылка может быть разнесена ветром или штормом; со свалок или из плохо герметизированных канализационных систем отходы по рекам попадают в море. По оценкам, около 80% морского мусора поступает с суши, а 20% — от морской деятельности, включая случайные или преднамеренные сбросы с судов.
Масштабы проблемы поражают: в международных отчетах приводятся цифры от 15 до 51 триллиона фрагментов в океанах, а другие оценки предполагают до 50 триллионов. Эти цифры намного превышают количество звезд в Млечном пути — метафора, которая помогает понять масштаб проблемы, хотя не весь этот пластик виден невооруженным глазом.
Маленький, вездесущий и вредный
Самое удивительное для любого, кто поднимется на борт корабля в открытом море, — это то, что он не увидит компактных «островков» мусора . Вместо этого он обнаружит, прежде всего, рассеянную массу микрофрагментов , сконцентрированных течениями в субтропических круговоротах, но не образующих сплошных масс. Крупные объекты существуют и представляют собой проблему, да, но именно крошечная их часть проникает в толщу воды и обеспечивает максимальный контакт с морской жизнью.
Исследования с участием мидий, рыб и других организмов показывают, что мелкие частицы могут прилипать к жабрам, блокировать фильтрующие органы или застревать в пищеварительной системе . Помимо физических закупорок, воздействие химических веществ, содержащихся в пластике, вызывает изменения в поведении, снижение фертильности и нарушения развития потомства.
Между тем, есть признаки того, что наше воздействие микропластика является обычным явлением: люди проглатывают или вдыхают микропластик через пищу и воздух . Хотя данные о воздействии на здоровье человека все еще накапливаются, разумный подход заключается в сокращении количества пластика, попадающего в окружающую среду, и, следовательно, потенциального риска в пищевой цепи.
Как измерить то, что невозможно увидеть
Количественная оценка микропластика представляет собой технически сложную задачу. Традиционные сетки не способны улавливать мельчайшие частицы : частицы размером менее 0,3 мм практически ничего не задерживают, а частицы размером около сотой доли миллиметра требуют очень тонких фильтров и лабораторного анализа. В диапазоне от 0,005 мм до 0,3 мм до сих пор ведутся методологические дискуссии и возникают проблемы с идентификацией.
Инфракрасная (ИК) спектроскопия является ключевым методом для определения природы полимера. Этот метод «считывает» химический состав пластика и позволяет, например, определить, принадлежит ли фрагмент полиэтилену, полистиролу или косметическим микрогранулам, связывая его с конкретными источниками. Оптическая микроскопия помогает обнаружить частицы, но без ИК-спектроскопии идентификация может быть неоднозначной.
В полевых условиях используются недорогие методы отбора проб, а также сети или насосы, фильтрующие большие объемы воды. Недавние океанографические проекты позволили усовершенствовать отбор проб до фракции 0,03 мм , открыв доступ к ранее не обнаруженной фракции и выявив более высокие, чем ожидалось, концентрации в отдаленных районах земного шара.
Что говорят нам последние данные об океане
Во время кругосветного плавания научные группы на борту гоночных парусных яхт ежедневно отбирали пробы с помощью фильтрующей системы для частиц размером от 0,03 до 5 мм. Результат оказался однозначным: все пробы содержали микропластик , в среднем тысячи частиц на кубический метр, с очень высокими пиками вблизи таких регионов, как район Южной Африки или берег Ла-Манша.
С помощью этих более чувствительных методов были обнаружены средние значения, близкие к 4.800 частицам/м³, и точечные концентрации, превышающие 26 000. В Европе выявлено несколько «горячих точек », в том числе воды Балеарского и Северного морей, что подчеркивает, что загрязнение не является исключительной проблемой развивающихся регионов или отдельных городских районов.
Помимо количества, важен и их тип: в среднем, в ходе этих кампаний было установлено, что 71% образцов представляют собой микроволокна — крошечные нити полиэстера и других текстильных полимеров , попадающие в окружающую среду через стиральные машины, сушилки, повседневную одежду, брошенные текстильные изделия или потерянные рыболовные снасти.
Распространение: не только поверхностное, но и глубинное
Представление о том, что пластик «плавает» и что проблема в основном сосредоточена на поверхности, устарело. Отбор проб на почти 2.000 станциях на различной глубине показал, что мелкие микропластиковые частицы (1–100 мкм) встречаются в большем количестве и более равномерно распределены по всей толще воды , чем более крупные фрагменты, которые, как правило, накапливаются на поверхности и дне.
На континентальных шельфах, ближе к источникам выбросов, зафиксированы средние концентрации около 500 частиц/м³, что примерно в 30 раз выше, чем в открытом океане . В прибрежных районах концентрация быстро снижается, вероятно, из-за оседания, чему способствуют биогеохимические процессы, такие как адгезия к диатомовым водорослям или осаждение минералов, которые утяжеляют частицы.
В открытом океане подтверждается накопление частиц в океанических круговоротах, где в среднем содержится сотни частиц на кубический метр, а количество станций превышает 10 000, хотя это не означает наличия твердых масс, видимых с борта судна . Термин «острова» может вводить в заблуждение: на самом деле существует мозаика из мелких, рассеянных и устойчивых фрагментов.
Масштабы проблемы еще более поразительны: в Арктике было измерено более 2.500 видов микропластика, причем значительные концентрации были обнаружены на глубине 6.800 метров в начале Марианской впадины. Слои различной плотности (пикноклины) действуют как ловушки для частиц определенных размеров , а ниже 1.000 метров, в батипелагической зоне, вода практически не обновляется на протяжении столетий, что делает эти частицы чрезвычайно долгоживущими обитателями земной коры.
Пластик и углеродный цикл: тревожная связь
Углерод в пластике — это ископаемое топливо, и его следы уже обнаруживаются в океане. Были выявлены десятки полимерных составов, и в некоторых районах до 5% измеренного углерода связано с пластиком , что заставляет пересмотреть потоки и балансы.
Ключевым элементом является морской снег — органические агрегаты, которые оседают с поверхности на глубину, поглощая углекислый газ из системы океан-атмосфера. Когда этот «снег» включает в себя микропластик, скорость оседания замедляется ; вероятным результатом является уменьшение потока углерода на дно океана и, следовательно, снижение способности океана смягчать последствия изменения климата.
Есть и другой побочный эффект: пластик, не содержащий радиогенного углерода-14, изменяет изотопное соотношение, которое мы используем в качестве естественных часов для датирования процессов и останков. Уже наблюдаются отклонения, эквивалентные нескольким столетиям, что создает дополнительные трудности для геохимиков и археологов.
Очистка воды: можно ли «улавливать» микропластик?
Традиционные системы очистки сточных вод задерживают часть микропластика, но не весь. Пилотные испытания с мембранными биореакторами (МБР) показали, что тонкие мембраны, способные фильтровать частицы размером до 0,2 мкм, задерживают значительно больше микропластика, чем традиционные седиментационные системы . В полевых испытаниях анализ не выявил микропластика в очищенных сточных водах размером до 50 мкм, в то время как от 1% до 5% микропластика вышло наружу, а примерно 80% осталось в осадке.
Это поднимает еще одну проблему: в некоторых странах более половины этого осадка используется в качестве сельскохозяйственного удобрения. Если собранный пластик вернется в почву, он может нанести вред почвенным организмам и снова войти в гидрологический цикл , создавая нежелательный замкнутый круг, ведущий из города в сельскую местность и обратно в море.
Несмотря на многообещающие перспективы, технология МБР имеет свои ограничения: она потребляет больше энергии и стоит дороже, чем отстойники, поэтому ее внедрение обычно ограничивается предприятиями со строгими требованиями или ограниченным пространством. Некоторые администрации уже рассматривают ее как частичное решение проблемы микропластика , в ожидании согласованных стандартов измерения, которые позволят установить надежные нормативные целевые показатели.
Управление и стандарты: международные шахматные ходы
Правительства начали с решения проблемы поставок: ряд стран запретили продажу косметики, содержащей микрогранулы , а Организация Объединенных Наций призвала к приоритетному принятию мер, предотвращающих попадание морского мусора и микропластика в океан. Одновременно представители государств-членов ведут переговоры о специальном международном документе по проблеме пластикового загрязнения, и реализуются проекты по очистке океана, такие как «Очистка океана».
Дискуссия не закончится за пару новостных выпусков. Наука все еще работает над созданием сопоставимых на глобальном уровне показателей, а всеобъемлющее регулирование цепочки создания стоимости пластмасс потребует времени . Тем не менее, каждый шаг имеет значение: сокращение производства неessentialных пластмасс, улучшение конструкции для облегчения переработки и устранение утечек в системах управления — это ключевые области, которые можно решить немедленно.
Совместная наука: сети, методы и данные
В странах Латинской Америки и Карибского бассейна такие инициативы, как REMARCO, направлены на диагностику воздействия микропластика на морские экосистемы и преобразование научных данных в государственную политику , соответствующую Целям устойчивого развития, с акцентом на ЦУР 14 (жизнь под водой).
Их подход сочетает в себе недорогой отбор проб, микроскопию и инфракрасную спектроскопию для идентификации полимеров и их источников. Протоколы отбора проб и анализа, а также обмен результатами были также гармонизированы , с использованием существующих лабораторий в нескольких странах и унифицированными критериями для сравнения регионов.
Управление знаниями — еще один важнейший аспект: веб-платформы для работы с данными позволяют властям получать доступ к генерируемой информации и принимать решения на основе фактических данных, от конкретных запретов до инвестиций в санитарию или мониторинг водосборных бассейнов.
Что мы можем сделать сейчас (и что следует изучить лучше)
Дома и на улице есть возможность уменьшить свой экологический след. Сокращение использования одноразового пластика, повторное использование пакетов, отказ от соломинок и выбор прочных материалов снижают спрос и, следовательно, объем отходов, которые потенциально могут попасть в океан. Это простые действия, но, умноженные на миллионы, они имеют значение.
В сфере знаний академические и инновационные проекты стремятся к более доступным и эффективным методам идентификации и количественной оценки , необходимым для мониторинга тенденций и оценки политики. Без надежных измерений сложно устанавливать цели и проверять, достигаются ли они.
Нынешняя ситуация также не способствует улучшению ситуации: использование пластика резко возросло во время пандемии по соображениям здоровья, что повлекло за собой увеличение объемов образования отходов и их попадание в окружающую среду . В странах с высоким уровнем потребления объемы отходов остаются значительными, отсюда и необходимость усиления мер профилактики, выборочного сбора и переработки.
Образование и информационно-просветительская работа также важны. Объяснение таких процессов, как биоаккумуляция (накопление веществ в организмах) и биомагнификация (увеличение концентрации вдоль пищевой цепи), помогает нам понять, почему невидимый нам пластик может оказаться на наших тарелках . Когда мы понимаем путь от одежды до реки и от реки до рыбы, делать более правильный выбор становится проще.
Если данные и позволяют сделать какой-либо вывод, так это то, что мелкие кусочки пластика поглотили всю толщу воды и оказывают влияние на ключевые компоненты океано-климатической системы. Устранение утечек в источнике, перепроектирование продукции, улучшение очистки сточных вод, стандартизация измерений и международное сотрудничество — это не просто списки пожеланий: это дорожная карта для того, чтобы океан перестал быть невидимой свалкой для нашего безудержного потребления.
