Новости

Как микропластик влияет на экосистему озера

Четвертый год на Байкале проводят исследования уровня содержания микропластика в водах озера. Ученые отбирают пробы с помощью специализированной сети, которую они буксируют за судном и через которую проходят сотни кубических метров озерной воды.

В лаборатории такая сконцентрированная проба пропускается через микронные фильтры вакуумной установки, чтобы уловить даже самые мелкие частицы пластика. Но сначала эту пробу обрабатывают перекисью водорода, чтобы избавиться от органических веществ, и только затем пропускают ее содержимое через фильтр.

После фильтрации ткань фильтра приобретает грязный ржавый цвет - это сам микропластик и прочие нерастворимые частицы, плавающие в воде озера.

Все операции ученые проводят в чистом боксе, не содержащем пластиковых элементов, чтобы избежать загрязнения материала. Под микроскопом задержанные на фильтрах частицы пластика извлекают, фотографируют, измеряют и определяют их вид.  

Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник кафедры общей экологии и гидробиологии биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Михаил Юрьевич Колобов рассказал, что такое микропластик, какую угрозу он представляет экосистеме Байкала и что мы можем сделать для сохранения этого уникального озера.

Пластик на Байкале более мелкий

Попадая в окружающую среду пластик, входящий в состав огромного количества изделий, созданных человеком, начинает разрушаться. Однако это касается его физической структуры, в то время как химическая структура может оставаться стабильной сотни лет.

Под влиянием перепада температур, солнечной радиации, истирания и даже микроводорослей пластик начинает разваливаться на кусочки. Существуют разные размерные группы пластика: нано-, микро-, мезо-, макро- и мегапластик.

Нанопластик - мельчайшие фрагменты менее 1 мкм, микропластик - до 5 мм, мезопластик - от 5 мм до 20 см, макропластик и мегапластик - большие куски пластика от 20 см.

Источников происхождения микропластика много, но самые значимые - пластиковый мусор, средства личной гигиены (скрабы, зубная паста), синтетическая одежда, автомобильные шины, при истирании на дорогах образующие микрочастицы пластика, дорожная разметка, представляющая собой термопластик.

«Пятьдесят лет назад Байкал был полностью свободен от пластика»

Кусочки пластика, найденные в Байкале, мы делим на два разных по происхождению типа: фрагменты и волокна. Волокна - это нитки длиной от нескольких десятков микрометров до нескольких сантиметров.

Если фрагменты появляются в результате разложения пластиковой упаковки или другого пластика, то микроволокна попадают в воду в основном как результат бытовой стирки одежды.

Стиральная машина способствует тому, что с одежды срывается большое количество волокон, попадающих затем в водоемы с канализационными стоками.

Чтобы понять, какое их количество находится в водах Байкала, представьте: если эти волокна сложить в одну нитку, то получится около 500-1000 м на 1 кв. км водной поверхности.

Но это только тот пластик, который плавает (полипропилен, полиэтилен, полистирол), а есть и тяжелые пластики, которые мы не видим, потому что они тонут: полихлорвинил, акриловые полимеры, поликарбонат, полиуретан.

На Байкале пластик в отличие, например, от тихоокеанского более мелкий, в нем много волокон. Байкал относительно узкий, а значит, гораздо выше вероятность, что плавающий пластик скорее будет разрушаться, истираясь о берега, как в стиральной машине, чем под воздействием волн и солнечной радиации.

Кроме того, на берегах много населенных пунктов, поставляющих пластиковые волокна с бытовыми стоками.

По нашим данным, основной источник загрязнения озера микропластиком - река Селенга, две трети водосбора которой находятся в неподконтрольной нам Монголии. По загрязненности микропластиком Байкал сравним с другими озерами планеты, американскими или европейскими.

Если учитывать, что в Европе и Америке промышленное освоение территорий началось раньше, чем в Прибайкалье, это говорит о высокой скорости загрязнения Байкала. За последние пять лет концентрация пластика в Байкале выросла в полтора раза. А 50 лет назад Байкал был полностью свободен от пластика.

Ядовитая таблетка

Пластик в окружающей среде, в первую очередь, стоит расценивать как маркер антропогенной деятельности - он помечает места, наиболее подверженные влиянию человека.

И в природу пластик поступает, как правило, вперемешку с другими вредными отходами - тем, что было упаковано в пластиковую тару, компонентами промпроизводства или просто тем, что смыло с мусорного полигона.

Но как сам пластик влияет на окружающую среду? Ведь он химически инертен. Однако, попадая в окружающую среду и разрушаясь, частицы пластика становятся опасными, в том числе из-за приобретаемых ими новых свойств.

Здесь важную роль играет размер частиц, возникающих в процессе разрушения крупных фрагментов на более мелкие. Ученые всего мира постоянно дополняют список свойств природного микропластика.

Одно из неприятных свойств микропластика заключается в том, что его частицы становятся способны сорбировать на своей поверхности токсичные вещества.  Большинство полимеров содержат в своей молекулярной структуре гидрофобные или гидрофильные группы.

Поэтому очень мелкие микрочастицы пластика способны аккумулировать присутствующие в водах токсичные органические вещества, а также тяжелые металлы. Концентрация токсичных соединений на микрочастице может быть на несколько порядков выше, чем в окружающей воде. Это явление получило название «экокорона».

Таким образом, плавающий кусочек пластика, как ядовитая таблетка, перемещаясь на большие расстояния, способствует транспорту токсикантов в экосистеме.

Формируются так называемые ложные пищевые частицы: обросшую бактериями и микроводорослями частицу микропластика многие водные организмы воспринимают как естественную пищу.

Съев такую частицу, гидробионты рискуют не только погибнуть от непроходимости кишечника или токсического отравления, но и передать весь токсичный набор по пищевой цепи более крупным организмам.

А иногда водные организмы сами принимают участие в создании микропластика. Мой коллега из Улан-Удэ поделился наблюдением, как байкальский гаммарус - рачок-амфипода - откусывал нити капронового чулка, обросшего водорослями, считая их едой.

Водоросли переваривались, а в кишечнике образовывалась цепочка из кусочков микропластика. Дальше есть два пути: либо микропластик забивает кишечник гаммаруса и тот погибает, либо выходит и продолжает круговорот в природе.

Та же картина может наблюдаться и среди планктонных ракообразных и мальков рыб, когда они поедают такие ложные пищевые частицы.

Есть и чисто механическое разрушение экосистемы пластиком. Полиэтиленовая пленка покрывает дно, и бентосные организмы гибнут под ней из-за недостатка кислорода. В морях морские черепахи принимают пакеты за медуз, съедают их и погибают.

В настоящее время существуют научные данные, что частицы пластика обнаружены внутри организмов человека и животных - в молоке, мышцах, кишечнике и даже мозговой ткани.

Полностью очистить Байкал нельзя

Экосистема планеты трансформируется под влиянием поступающего в нее пластика. Ученые даже придумали для этого явления новый термин - «пластисфера», то есть экосистема, измененная пластиком.

Часть населяющих нашу планету организмов, конечно, страдают от нового элемента, а часть, наоборот, приспосабливаются.

В тропиках я наблюдал, как сухопутные раки-отшельники используют крышечки от пластиковых бутылок в качестве раковин, а в пакетах из-под сока пережидают полуденную жару.

Некоторые водные насекомые увеличили свою численность во много раз, потому что используют плавающие в океане пластиковые бутылки в качестве субстрата для откладывания яиц.

Огромное количество пластика уже находится в природе в неконтролируемом человеком состоянии. К сожалению, даже если мы сейчас полностью остановим производство всего пластика в мире, это уже ничем не поможет в ближайшие десятилетия.

Мировое производство пластмасс растет огромными темпами - с 2,3 млн т в 1950 г. до 448 млн т в 2015 г. По прогнозам, к 2050 г. эта цифра удвоится. За всю историю промышленного производства пластика, с 1960-х гг., его было произведено около 8 млрд т.

Это данные ЮНЕСКО. Из этого объема уже около 5 млрд находится на свалках - одноразовая посуда, детали старой бытовой техники и автомобилей, синтетическая одежда, а также самая разнообразная упаковка.

Не весь выброшенный пластик добирается до мест захоронения - значительная его часть остается на суше или смывается в воду. Посчитать точно, сколько микропластика попадает в океаны, сложно: по некоторым оценкам, около 17 млн т в год. По другим данным, около 1 млрд т пластика уже находится в океане, реках и озерах планеты, в том числе и в озере Байкал.

Полностью и тем более быстро очистить Байкал от уже скопившегося в нем пластика нельзя. Во-первых, большая часть уже утонула и захоронена на дне, мы его оттуда не вытащим.

Это касается полимеров, которые тяжелее воды и быстро тонут (АБС-пластики, ПВХ, полиуретан, акрил, нейлон, капрон, поликарбонат и даже ПЭТ, из которого изготавливаются пластиковые бутылки).

Часть легкого пластика (полиэтилен, полистирол, полипропилен) плавает в толще воды в виде кусочков размерами от нескольких сантиметров до нескольких микрометров и даже нанометров, что тоже делает невозможной его утилизацию.

Необходимо создать условия, которые ограничат или полностью прекратят поступление нового пластика в Байкал.

К пластику нужно относиться как к радиоактивным материалам

К пластику нужно относиться как к радиоактивным материалам. На всех трех этапах (производство, эксплуатация, утилизация) над радиоактивными материалами осуществляют контроль. Мы точно знаем, сколько их произведено, где и как они используется, где и как утилизированы.

С пластиком нужно поступать так же, потому что мы его производим очень много. В настоящее время мы знаем, сколько изготовлено пластика, но уже на стадии эксплуатации контроль над ним начинает теряться.

Мы должны знать, где и как долго пластик эксплуатируется, и дальше его утилизировать. Для этого нужно создать эффективные и понятные обычным людям механизмы утилизации, которых у нас сейчас нет.

Нужно законодательно ввести запрет на бесконтрольное использование пластика, особенно одноразового.

Недавно в Государственную думу был внесен законопроект, предусматривающий ограничение оборота одноразового пластика на прибайкальской территории, в разработке которого я принимал участие.

Пока это касается только одноразового пластика: пищевой упаковки, стаканчиков, посуды, у которой время эксплуатации несколько минут, а время разложения в природе - столетия.

Я считаю, что одними только запретами дело не решить и крайне важно предлагать людям альтернативу начиная от бумажной посуды, которая раньше была везде и прекрасно себя зарекомендовала, и заканчивая композитами.

Композит - это материал, созданный из нескольких самостоятельных материалов. Иногда у таких композитных материалов появляются новые уникальные свойства: например, прочность или запрограммированное время существования.

Надо сказать, что бумага, спрессованная с полиэтиленом, такая как тетрапаковская упаковка, - тоже композит, но она практически не поддается переработке.

Однако если использовать композиты, где один из материалов быстро разрушается после попадания в окружающую среду, то это очень перспективное решение.

Мы могли бы сделать одноразовую посуду саморазрушающейся: скрепляем несколько слоев бумаги между собой разрушающимися органическими клеями, и в результате такой материал деградирует как обычная бумага или листва, его перерабатывают бактерии.

И хотя некоторые альтернативные материалы уже существуют, здесь открываются огромные перспективы в создании новых экологичных материалов. Если все получится, опыт можно масштабировать на другие регионы нашей страны, не только на Байкал.

Ольга Скибина