+7 (985) 646-39-94

г. Москва, ул. Большая Косинская, д. 45

Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Новости

Написать нам:
Имя:
Email:
Сообщение:

Микропластик

О мусоре глобально

 

Что такое микропластик?

 

Микропластик опасен? 

 

Почему мы занялись этой темой? 

 

Как проводится анализ 

 

Что сделано

 

Чужой пластик

 

Что делать?

 

 

На эти вопросы мы постарались вкратце ответить на конференции TEDx Новосибирск:

 

  

 

О мусоре глобально

 

Под пластиком здесь и дальше подразумеваем органические материалы на основе синтетических высокомолекулярных соединений. В том числе вездесущие бытовые формы: полиэтилен, полипропилен (упаковка - бутылки, пакеты, одноразовая посуда и др.), полистирол (утепление), полиэстер (одежда), поливинилхлорид (легче сказать, где он не используется) и многие другие.

 

Пластик - материал прочный, универсальный и дешевый. Особенно критично, что дешевый. Его массовое производство началось в 50-е годы прошлого века и с тех пор постоянно растет. В последние годы - порядка 300 миллионов тонн в год (299 миллионов тонн - по данным на 2013)

 

Человечество не только производит и использует пластик. Оно также пластик выбрасывает. И здесь его техническое достоинство - химическая стойкость - становится минусом. В экосистеме разные виды пластика разлагаются от 100 до 400 лет, гораздо медленнее, чем туда попадают. Очевидно, они накапливаются в природе.

 

По текущим оценкам, до 8 миллионов тонн ежегодно оказывается в океанах. Это плохо: там его невозможно убрать, при разложении токсичные продукты распада растворяются в воде - при больших объемах это сказывается на качестве воды, может вызывать отравление живых организмов. А объемы дрейфующего пластикового мусора - большие.

 

В основном пластик легче воды.  В океане он может перемещаться с течениями, образуя огромные скопления: они получили название мусорных пятен, или островов. Их первооткрыватели настаивают на формулировке "пятна", так как за время океанского путешествия под воздействием волн и ультрафиолета пластик разваливается на небольшие частицы, диаметром менее 1 см - и в таком виде присутствует в воде. На это пятно, или остров нельзя высадиться: там нет твердой пластиковой почвы, но вода там насыщена мусором.

 

В мире известно пять таких зон. Самая известная - Большое северное тихоокеанское мусорное пятно. Его площадь по разным оценкам составляет от 700 тыс. до 1,5 млн км² и более (это одна-две Франции). Считается, что там находится более ста миллионов тонн мусора.

 

Кроме мусорных островов, есть еще фактор захоронения пластика на дне. Мусор, плотность которого больше плотности воды, попав в море, тонет сразу. Дрейфующие легкие частицы могут быстро обрастать морскими формами жизни - моллюсками и др. По словам наших друзей - океанологов, в тропических морях обычный тапок покрыт целой живой вселенной. Вселенная увеличивает его вес - в итоге тапок тонет. И не только, и не обязательно тапок. На дне Средиземного моря можно обнаружить культурный (или некультурный?) слой пластиковых бутылок, затонувших в результате обрастания и плотно спрессованных массой воды.

Возможно, геологи будущего смогут добывать со дна нынешних морей пластиковые руды. 

 

Что такое микропластик?

 

Пластиковый мусор, попавший в экосистему, в зависимости от размера традиционно делят на три вида: 

макропластик (диаметр более 20 мм),

мезопластик (диаметр 5-20 мм) и

микропластик (менее 5 мм).

 


Макро- и мезопластик виден невооруженным глазом. Полиэтиленовые пакеты, ПЭТ бутылки, одноразовая посуда, куски пенопласта и рыболовных сетей, которые можно найти на любом берегу России - это макропластик. Они представляют не только экологическую, но и эстетическую проблему.

 

Микропластик практически невидим. Его источниками могут быть отработанные абразивы, порошки, используемые в сфере композитных материалов, чешуйки краски, которые отшелушиваются с поверхностей.

 

Но в основном экосистема загрязнена микропластиком вторичным, который образовался при механическом и химическом распаде макрообъектов. Микропластик - самая стабильная форма жизни мусора. Любой полиэтиленовый пакет в море распадается на мелкие хлопья в течение нескольких лет. Эти хлопья оказываются гораздо более живучими: их жизнь в экосистеме длится сотни лет.

 

По количеству и составу микропластика в грунте можно судить об истории и масштабах загрязнения конкретного места.

 

Микропластик опасен? 

 

Микропластик нельзя назвать биологически нейтральным: во-первых, он может поглощаться морскими животными на разных уровнях трофической цепи: от планктона до млекопитающих. Последствия обычно негативные: скапливаясь в больших количествах в пищеварительной системе, пластик приводит к нарушениям жизнедеятельности и внутренним механическим повреждениям, вплоть до гибели животного.

 

Также частицы пластика могут сорбировать на поверхности токсины, выступая в качестве "таблетки с ядом" - так их окрестили австралийские исследователи. С другой стороны, дрейфующие частицы пластика могут становиться домом для микроскопических обрастателей, таких как микроводоросли, бактерии и др. В результате возрастает биомасса, и изначально донные формы жизни осваивают толщу воды и расширяют свой ареал, мигрируя с течениями. Это может иметь неоднозначные последствия, в том числе и отрицательные: например, распространение токсичных цианобактеий и патогенных микроорганизмов.

 

Учитывая колоссальные объемы пластика в Мировом океане - по некоторым оценкам, его масса к 2050 году сравняется с массой всей рыбы на планете - его участие в жизни экосистемы окажется сопоставимым. Экосистема - прочная конструкция, она переживала и более серьезные сдвиги в равновесии. Но пластик накапливается гораздо быстрее, чем эволюционируем мы. Можно смело сказать - в миллионы раз быстрее. Логично предположить, что вызванные им сдвиги окажутся негативными для нас - а также для многих симпатичных нам видов. Например, не исключено, что нам придется жить в мире без китов.

 

Можно также предположить, что в новом пластиковом мире хорошо будут жить - бактерии. Они эволюционируют и приспосабливаются намного быстрее нас. Уже появились штаммы, которые могут питаться пластиком. Очистят ли они планету от нашего культурного слоя - сказать сложно, но по крайней мере обеспечат себе отличное существование в новых условиях.

 

 

Почему мы занялись этой темой? 

 

В ходе подготовки к путешествию на Байкал к нам присоединились две девушки из Великобритании - Джулия Гримальди и Барбора Вагаска, они профессиональные биологи и дайверы. Джулия и Барбора очень трепетно относятся к вопросам морской экологии, и они уже несколько лет занимаются проблемой микропластика в воде. 

 

Существует огромная мировая база данных, в которой собрана информация о загрязнении Мирового Океана микропластиком. Россия в этой базе представляет собой огромное белое пятно.

 

В то же время в прошлых путешествиях мы много раз сталкивались с последствиями загрязнения пластиком: на Охотском море освобождали нерпу, запутавшуюся в сорванной сети, в Татарском проливе - видели сивучей-смертников с кольцами от сетей на шеях, на Японском море - ходили по берегу, покрытому многолетним слоем выброшенных бутылок.

 

Поэтому тема микропластика тоже показалась нам важной и достойной изучения, тем более на Байкале этим вопросом никто еще не занимался.
В итоге к задачам нашей экспедиции добавилась еще тема микропластика. На маршруте мы брали пробы воды и грунта, чтобы впоследствии в лабораторных условиях оценить количество микропластика в разных точках на берегу и на акватории Байкала, а также определить его происхождение и источники загрязнения. На берегу мы визуально оценивали количество мусора, видимого глазом - это будущий микропластик. В основном это были выброшенные рыболовные сети, ПЭТ бутылки, упаковки из-под сока, одноразовая посуда, полиэтиленовые пакеты и другой бытовой мусор. К сожалению, часто встречались куски пенопласта - он особенно медленно разлагается и содержит опасные вещества, которые могут выделяться в окружающую среду при нагревании.

 

 

2016 г. Мусор на берегу Байкала


Общие наши наблюдения по количеству мусора на Байкале можно посмотреть здесь.

 

Как проводится анализ 

 

Самый первый, очень важный этап - количественная оценка микропластика. Обычно оценивают количество и массу частиц на литр воды на конкретном участке. Также можно оценить количество микропластика в грунте (на дне, в прибойной зоне) и в составе живых организмов - например в желудках рыб, или в пищеварительной системе планктонных микроорганизмов.

 

К счастью, водоемы на территории России нельзя назвать сильно загрязненными. Прямой набор воды из водоема не дает количественный результат: там может вообще не оказаться частиц микропластика.

 

Чтобы корректно оценить его количество, нужно профильтровать огромный объем воды. Для этого используются специальные фильтры, сделанные из нержавеющей сетки - они буксируются за кормой судна. Вода проходит сквозь сетку, а частицы пластика скапливаются в сменной емкости, расположенной на оконечности фильтра. Трек записывается.

 

 

Процесс сбора траловых проб воды на микропластик

 

Потом, уже в лаборатории, полученная проба фильтруется. Фильтр обрабатывается мощными окислителями - это позволяет исключить из анализа органику (фрагменты водорослей и т.п.). Оставшиеся вещества проходят тест на плавучесть в концентрированном растворе соли - при этом частицы микропластика остаются в пробе, а крупицы песка и других минералов осаждаются. 

 

Полученный препарат анализируется под микроскопом. Частицы фотографируются, их количество фиксируется. Общий вес частиц определяется на высокоточных весах.

 

Определение количества микропластика в грунте или в живых организмах включает несколько дополнительных этапов подготовки препарата, но алгоритм действий тот же.

 

Дальнейшее исследование может включать определение происхождения отдельных частиц или их класса токсичности - с помощью спектрофотометрии, анализа физико-химических свойств, сканирующего электронного микроскопа и т.д.

 

Одельная интересная тема - изучение видового состава микроорганизмов-эпифитов (обрастателей), живущих на поверхности пластиковых частиц. В этой работе этап окисления органических веществ исключается. Состав эпифитов можно определить с помощью микроскопии, а также методом метагеномного секвенирования.

 

Что сделано

 

2016 г. Озеро Байкал

В ходе экспедиции мы получили пробы воды и грунта с 60% побережья Байкала: всего около 50 проб. 

Лабораторный анализ стал возможен благодаря сотрудничеству с кафедрой гидробиологии МГУ и личному участию к.б.н. Михаила Колобова.

 

Ситуация с анализом следующая. Мы проанализировали все пробы прямого отбора (когда вода набирается в емкость в объеме 1:1, без концентрирования с помощью траления), и во всех пробах нашли частицы микропластика: от 1-2 частиц на литр на территории заповедников и на удалении от берега до 2-6 в прибойной зоне крупных населенных пунктов (Листвянка, Слюдянка). Но, строго говоря, эти результаты не являются достаточно репрезентативными и не поддаются статистической обработке - сейчас мы можем только утверждать, что микропластик в байкальской воде есть во всех точках, где мы брали пробы.

 

Частицы микропластика, обнаруженные в прибойной зоне пос. Листвянка. Увеличение 10Х 

 

Для количественной оценки с прошлого года у нас есть пробы, полученные тралением - результаты их анализа позволят делать выводы именно о концентрации микропластика в воде. Но мы столкнулись с проблемой загрязнения проб чужеродным микропластиком при работе с образцом: микроскопические фрагменты синтетических волокон могут попадать на фильтры из воздуха в составе пыли, они содержатся и в водопроводной воде. При количественном анализе такое загрязнение нужно полностью исключить: сейчас мы занимаемся подготовкой специального изолированного бокса для исследований, который позволит проводить работу без опасности стороннего загрязнения.


Это очень серьезное усложнение работы, но, к сожалению, у нас нет выбора. Микропластик вездесущ, как бактерии: для работы с ним нужна аккуратность, сравнимая с исследованиями по микробиологии.

 

Еще одно интересное направление, связанное с микропластиком, мы начали совместно с ведущим сотрудником лаборатории прибрежных сообществ Института Океанологии РАН им. П.П.Ширшова Ф. Сапожниковым. Мы проанализировали несколько проб с микропластиком, собранных на Байкале в поверхностном слое воды на удалении от берега в прошлом году.

 

Анализ показал, что на частицах микропластика (не суб-микроскопического, скрабового, а более крупного: на обрывках полиэтилена и фрагментах пенопласта) в массе обитают эпифитные формы диатомей. Таким образом бентические формы осваивают пелагическую среду обитания и становятся способны мигрировать с течениями. Частицы микропластика являются относительно прочным и устойчивым субстратом для микрообрастаний, с помощью которого диатомеи-микроэпифиты расширяют зону своего обитания и существенно наращивают биомассу в поверхностных слоях открытой части озера. При достижении критической массы обрастателей микропластик тонет под их весом, а поскольку матрикс колоний довольно прочный - остаётся на дне.

 

Диатомовые водоросли, обнаруженные на пробе с частицами микропластика: Fragilaria recapitellata Lange-Bertalot & Metzeltin; Cocconeis placentula var. euglypta (Ehrenberg) Grunow; Staurosirella martyi (Héribaud-Joseph) E.A.Morales & K.M.Manoylov.
Фото: Ф.Сапожников 

 

2017 г. Белое море

 

 

Маршрут экспедиции 2017 г.

 

Визуально на берегах Белого моря пластикового мусора оказалось намного больше, чем на Байкале. На морском берегу с восточной стороны, открытой основному ветру, на всем маршруте мы находили залежи мусора все того же состава: в основном бытовой мусор (упаковки, пакеты, бутылки) и в несколько меньшем, чем на Байкале, количестве - рыболовные сети.

 

Проблема мусора, связанного с диким туризмом, на Белом море кажется более серьезной, чем на Байкале. Просто больше людей. На карельских островах очень популярны многодневные туристические стойбища: в июле-августе в районе поселков Чупа и Нильмогуба буквально в каждой бухте имеется большой палаточный лагерь. Сжигать мусор не принято; вывозить его также к сожалению не принято. В результате рядом с туристическими стоянками скапливаются огромные мусорные кучи;  дальше они растаскиваются животными и птицами по большой площади; пищевые остатки служат отличной средой для развития бактерий. Иногда туристы пытаются сжечь всю кучу - разумеется в этом они не преуспевают, зато преуспевают в организации лесного пожара.

 

 

Белое море. Мусор, оставленный туристами, и мусор на берегу 

 

В экспедиции мы собирали пробы воды и грунта на всем маршруте: от Кольского полуострова до Соловецкого архипелага. Пробы воды, собранные тралением, покрыли все крупные прибрежные населенные зоны на этом участке.

 

Также мы собрали много проб грунта в прибойной зоне. Судя по скоплениям обычного мусора, скопления микропластика там тоже вполне вероятны. Еще одну коллекцию проб грунта мы собрали в наиболее злачных местах на популярных мусорных стоянках.

 

2017 г. Озеро Байкал

 Прошлым летом состоялась вторая наша экспедиция на Байкал. Она прошла по юго-восточному берегу озера - этот участок остался неохвачен в прошлом году.

 

 

Маршруты экспедиции в 2016 и 2017 гг.

 

На маршруте были дособраны пробы воды и грунта. Таким образом, мы располагаем большой базой байкальских проб, охватывающих все побережье.

 

 

Байкал, 2017 г. Макропластик на берегу. Фото: М. Колобов

 

Чужой пластик

 

Проблема накопления пластика в экосистеме - локальная, хотя и очень химически вредная часть гораздо более серьезного неоднозначного процесса.

 

Основой устойчивости нашей экосистемы является замкнутый циклический характер. Мы дышим, выделяем углекислый газ, питаемся органикой, углекислый газ поглощается растениями, они включают его в состав органики, которую мы съедим, и выделяют при этом кислород для нашего дыхания.

 

Серьезный неоднозначный процесс заключается в том, что человек постоянно добывает топливо - газ и нефть. Энергоносители состоят из углеводородов, которые до этого находились изолированно в земной коре и в общем круговороте веществ не участвовали. Можно поэтично сказать, что для экосистемы они чужие, по крайней мере в таком количестве. Часть добытых углеводородов мы сжигаем в виде топлива - они превращаются в углекислый газ. Еще одна часть используется в химической промышленности для производства нашего любимого пластика. Пластик в конечном итоге тоже попадает в экосистему, но до его превращения в углекислый газ проходят сотни лет и сотни промежуточных стадий, в том числе очень токсичных.

 

Насколько это все глобально? Мы посчитали порядки и как-то даже оробели.

 

По данным ОПЕК, в год мы добываем пять миллиардов тонн нефти (всего по планете). Это около четырех миллиардов тонн углерода, который превращается в 16 миллиардов тонн углекислого газа. Чтобы поглотить этот лишний углекислый газ, нужно где-то взять 32 миллиона квадратных километров леса образца средней полосы.

 

32 миллиона квадратных километров - это уже на Франция, это почти две России. Две России леса в год нужно, чтобы ввести сжигаемые нами углеводороды в природный круговорот веществ. Понятно, что это нереально. В итоге лишний углекислый газ скапливается в атмосфере и в воде - мы получаем парниковый эффект и закисление океанов чужим углекислым газом - с гибелью коралловых рифов и другими грустными последствиями.

 

А что пластик? Пластик - часть этих чужих углеводородов. Небольшая часть - для производства полимеров используется порядка 5-10% нефтегазового сырья. Основная мысль здесь в том, что проблему пластика нельзя рассматривать отдельно от общего экономического и энергетического комплекса, составляющего нашу цивилизацию. 

 

 

Что делать?

 

Проект "Берега России" не претендует на решение проблемы загрязнения Мирового Океана пластиком, по крайней мере пока.

В ближайшее время мы собираемся заниматься отладкой методик, определением количества микропластика в наших байкальских и беломорских пробах, новыми экспедициями, дальнейшими исследованиями, связанными с обрастанием пластиковых частиц микроорганизмами, определением источников и "горячих точек" загрязнения, а также организацией и участием в волонтерских программах, связанных с уборкой берега там, где это возможно и имеет смысл - например, на популярных карельских островах.

 

Глобально у нас образовалась довольно пессимистичная позиция, честно говоря.

В ближайшее время сформулируем.

Продолжение следует...