В нескольких словах
Новое исследование подтверждает повсеместное распространение микропластика в океанах, включая глубоководные районы, и его влияние на углеродный цикл. Это подчеркивает необходимость сокращения производства пластика для защиты морской среды.
Пластик в океане: повсеместное загрязнение и его последствия
Пластик стал неотъемлемой частью современной жизни, он повсюду. Но после окончания срока службы, под воздействием солнца, ветра и эрозии, он измельчается и попадает в море. Распространено мнение, что основная проблема заключается в поверхностном загрязнении. Однако новое исследование, опубликованное в Nature, основанное на данных сотен станций отбора проб, расположенных на разных глубинах, показывает, что микропластик стал повсеместным: он есть на пляжах, в открытом море, от поверхности до самых глубин океана. Исследователи также обнаружили, что углерод, содержащийся в этих полимерах, включается в природный цикл углерода, что влечет за собой пока непредсказуемые последствия.
Существуют сотни исследований о наличии микропластика в морях. Сейчас группа исследователей с четырех континентов объединила более 1200 работ, чтобы пересмотреть их результаты и дополнить собственным исследованием. Они обнаружили большую вариативность результатов, но большинство работ было выполнено с использованием поверхностных тралов, и лишь немногие изучали наличие пластика во всей толще воды. Именно это было сделано в данном исследовании, с почти 2000 станциями на разных глубинах, собирающими данные в течение десяти лет. Это позволило подтвердить модели для оценки количества пластика в море и мест его скопления. «Мы классифицировали микропластик на две категории: мелкий (1–100 мкм) и крупный (100–5000 мкм), причем мелкий микропластик численно преобладает», — сообщает в электронном письме Шие Чжао, исследователь из Японского агентства морской науки и технологий. Значения (мкм) относятся к микрометрам или микронам, тысячной доле миллиметра. «Из-за своего крошечного размера мелкие частицы оседают очень медленно и имеют тенденцию распределяться более равномерно в толще воды по сравнению с макропластиком и более крупным микропластиком», — добавляет он. Фактически, было замечено, что более крупные куски накапливаются на поверхности и на дне морей, в то время как более мелкие меньше подвержены воздействию физических океанических барьеров. «В результате мелкий микропластик дольше остается во взвешенном состоянии в толще воды, что увеличивает вероятность биологического воздействия», — заключает Чжао.
По морским зонам авторы обнаружили большую вариативность. Однако они выделяют континентальные шельфы, где они измерили медиану в 500 частиц на кубический метр (м³), что в 30 раз больше, чем в открытом море (16/м³). Это считается логичным, так как они находятся ближе к источникам проблемы. Однако на побережьях происходит резкое снижение до 1000 раз по мере увеличения глубины, а затем снова наблюдается рост на дне. «Резкое уменьшение количества микропластика, вероятно, связано с высокой минеральной и биологической продуктивностью в прибрежных водах, что ускоряет осаждение агрегированного микропластика», — утверждает Чжао. «Диатомовые водоросли, в изобилии встречающиеся в прибрежных экосистемах, производят силициевые панцири [клеточные слои], которые часто встречаются на поверхности микропластика, что увеличивает их вес и облегчает оседание», — добавляет он. Этот и другие процессы, такие как осаждение кальцита, «способствуют вертикальному транспорту микропластика в прибрежных водах», — заключает он.
В открытом море это исследование подтверждает накопление большого количества микропластика в океанических круговоротах. В этих больших вращающихся течениях, таких как Северо-Тихоокеанский субтропический круговорот или Южно-Атлантический, накапливается несколько сотен кусочков пластика на кубический метр. Но это медиана, некоторые станции собрали более 10 000, хотя и не образуют так называемые пластиковые острова. «Пластиковых островов не существует. Если мы отправимся в зоны сходимости субтропических круговоротов, где находятся эти знаменитые острова, вы ничего не увидите. Возможно, вы увидите больше бутылок, пакетов и других видов пластика с большей плавучестью, но вы не увидите скоплений пластиковых масс», — отмечает Патрисия Вильяррубия Гомес, эксперт по пластиковому загрязнению и воздействию пластисферы из Стокгольмского центра устойчивости (Швеция). «Ситуация достаточно плоха, чтобы не нуждаться в преувеличениях», — добавляет она. Кроме того, по ее словам, эти метафоры отвлекают разговор. «Пластик изготавливается из ископаемого топлива и химических веществ, опасных для здоровья (также полученных из ископаемого топлива). И единственный реальный способ, с научной (системной) точки зрения, решения проблемы загрязнения микропластиком и пластиком всех размеров — это значительно сократить его производство», — утверждает Вильяррубия, которая не участвовала в этом исследовании.
Распределение на разных глубинах не следует той же прогрессии, что и на побережьях. Так, между 100 метрами (до куда доходит воздействие солнечной радиации) и 270 метрами на воображаемой линии, идущей с севера на юг в Атлантике, было обнаружено 1100 частиц/м³. Более 2500 микропластиков было измерено в Арктике и до 13 500 на глубине 6800 метров, в начале Марианской впадины в Тихом океане. В этом неравномерном распределении пластика участвуют так называемые пикноклины, слои водной толщи с большей плотностью из-за температуры, более высокой концентрации соли или комбинации обоих факторов. Более крупный микропластик может застревать в этих зонах. Средняя концентрация во всей толще воды составляет 205 кусочков пластика на кубический метр.
В этой работе обнаружены полимеры с 56 различными составами. Хотя промышленность разработала сотни способов группировки мономеров (молекул), подавляющее большинство микропластика происходит из семи типов полимеров, таких как полиэтилен или полистирол, которые все присутствуют в море. В этих длинных химических цепях может присутствовать около 16 000 различных химических веществ, но есть повторяющийся химический элемент — углерод ископаемого происхождения. Исследование глубин обнаружило, что до 5% присутствующего углерода уже имеет пластиковое происхождение.
Арон Стаббинс исследует цикл углерода в Северо-Восточном университете (США). Циркуляция этого элемента лежит в основе жизни, и пластик может ее изменять. «Ситуация аналогична ситуации со здоровьем человека: мы быстро обнаруживаем, что пластик присутствует в нашей крови, мозге и у новорожденных. Однако мы еще не полностью осознаем проблемы со здоровьем, которые вызывает наше воздействие», — напоминает Стаббинс, старший автор исследования, опубликованного в Nature. «В океанах мы также обнаруживаем распространение пластика. По мере того как мы осознаем его распространенность, мы начинаем рассматривать его возможное влияние на жизнь и цикл углерода в море», — добавляет он. Его лаборатория уже получила финансирование на его изучение.
В исследовании, опубликованном в 024 году, Стаббинс и другие коллеги проанализировали возможное воздействие на так называемый морской снег. «Этот термин относится к частицам органического углерода, производимым жизнью на поверхности океана и оседающим в океанские глубины, перенося углерод в глубины и удаляя его из атмосферы», — уточняет он. Но при смешивании с пластиком он тонет медленнее, чем незагрязненный. «Таким образом, включение пластика в морской снег замедляет поток углерода в океанские глубины, что снижает способность океана улавливать атмосферный углекислый газ и компенсировать изменение климата, вызванное человеком», — заключает он. Авторы уже подсчитали еще одно последствие, которое усложнит жизнь ученым. Основным инструментом датировки прошлого, будь то археологические памятники или природные процессы, является углерод-14. Но вклад пластикового углерода изменяет соотношение этого радиоактивного элемента, сбивая эти природные часы уже на 400 лет.
Как напоминает Андрес Козар, изучающий загрязнение пластиком в Университете Кадиса, «в течение многих лет повествование о загрязнении океана пластиком было сосредоточено в основном на пляжах и обширных зонах накопления, которые образуются на поверхности океанов». Но эта новая работа «расширяет наше понимание проблемы, окончательно подтверждая, что головная боль пластика не заканчивается на поверхности океана». Его сожаление по поводу экосистем самого глубокого океана теперь подкреплено данными: «Плавающий микропластик не остается на плаву, а проникает в океан, достигая глубины более 2000 метров. Ниже 1000 метров мы попадаем в так называемый батипелагический слой океана, слой воды, который в принципе довольно оторван от остальной части планеты. Там вода не обновляется до тех пор, пока не пройдут сотни лет, даже тысячелетия. Что ж, у нас уже есть там наше наследие. В условиях темноты и температуры глубин океана микропластик будет практически вечным».
