Микропластик: как он образуется и чем опасен

Разбираемся, что такое микропластик и можно ли избежать тотального загрязнения планеты.

Что такое микропластик и как он образуется

Микропластик — это частицы пластика размером менее 5 миллиметров. Они образуются прежде всего при разрушении более крупных предметов из пластика — например, когда они попадают на свалки, где растрескиваются под влиянием перепадов температур и солнца, или в Мировой океан, где они могут быть механически разрушены, например, волнами в прибойной зоне. Кроме того, мелкие фрагменты пластика отслаиваются при изнашивании предметов — скажем, при соприкосновении шин с дорожным покрытием или при стирке вещей из синтетических тканей, например полиэстера и нейлона.

Количество частиц микропластика на планете сейчас огромно. Если крупные пластиковые фрагменты видно сразу, что позволяет хотя бы в теории их собрать и утилизировать, то мелкие частицы можно обнаружить только под микроскопом. Они распространяются незаметно и содержатся практически повсюду: микропластик находят в песке, воздухе, осадках, питьевой воде и пиве, соли и рыбе. В 2018 году группа немецких ученых из Института полярных и морских исследований обнаружила микропластик во льдах Арктики и Антарктиды [1]. А в 2020-м ученые из Университета Плимута нашли его частицы в снегах Эвереста [2] на высоте 8440 м. Учитывая широкое распространение микропластика, неудивительно, что его частицы находят и внутри человека.

Мусорный остров, США / Leary Pete, U.S. Fish and Wildlife Service

Пластик — это устойчивый к механическим воздействиям и химически инертный полимер, синтезированный руками человека. Хотя изделия из этого материала разрушаются со временем, распадаясь на все более мелкие части (микропластик), эти части сохраняют свою синтетическую (антропогенную) природу: в окружающей среде нет процессов, которые бы могли разобрать огромные молекулы синтетического полимера до простых веществ (газа и воды), то есть вернуть их в нормальный круговорот веществ в природе. Именно благодаря прочности и инертности пластиков они и нашли такое широкое применение, например, в качестве упаковки, в том числе для пищи. Несмотря на органическое происхождение исходных веществ (пластик производят прежде всего из нефти, а также из угля и газа), изделия из этого материала природа способна разбить на части только через длительное время. По оценкам экспертов, на это уйдут сотни лет: например, разрушение пластиковой бутылки [3] в океане займет около 450 лет, [4] полиэтиленового пакета (на микропластик) — до 20 лет. Принимая во внимание то, что начало массового производства пластмассы приходится 1950-е годы, можно с уверенностью считать, что весь произведенный за это время пластик — в виде крупных или мелких частиц — сейчас находится в окружающей среде.

Мусор в Индонезийском океане / Mudasir Zainuddin

Как микропластик распространяется по планете

Из-за своих небольших размеров и низкой плотности материала частицы микропластика очень легкие, поэтому они легко переносятся ветром или течением. Но из-за того, что пластик быстро включается в биологические процессы (например, обрастает водорослями), со временем его плотность меняется в окружающей среде.

Однако пока специалистам не до конца понятно, как именно микропластик распространяется по планете: смоделировать перемещение частиц пока не удалось. Ученые не могут точно описать [5], почему миллионы частиц пластика, к примеру, оказались на одном кубометре льда Арктики. Некоторые виды пластика должны бы оседать в воде, но они поднимаются на поверхность. Происходит и обратное: в пробах донных осадков (минеральных веществ, которые оседают на дне водных бассейнов), где должны присутствовать тяжелые частицы, обнаруживается микропластик из легких полимеров, например полиэтилена или полипропилена.

Сейчас в мире производится около 400 млн тонн пластика в год [6], эта цифра постоянно увеличивается и, по прогнозам, может вырасти в два [7] и даже четыре раза [8] к 2050 году. Соответственно, постоянно растет и количество частиц микропластика.

Опасен ли микропластик

Молекулы пластика, например полиэтилена, сами по себе инертны и неопасны. Но для придания материалу нужных качеств — создания огнеупорных, гибких или, наоборот, очень прочных предметов — к нему добавляют пластификаторы, стабилизаторы, красители, которые часто бывают очень токсичны. При попадании в организм пластик с такими добавками несет угрозу здоровью.

Исследования показали, что микропластик, в том числе из-за добавленных токсичных веществ, опасен для некоторых видов фитопланктона. Например, под его воздействием водоросли медленнее растут [9] и размножаются, у них начинаются проблемы с метаболизмом и активизируется ген, отвечающий за саморазрушение. Другого рода угрозу микропластик представляет для рыб, морских животных, скажем черепах, и птиц: они поедают пластиковые частицы, принимая их за добычу, в результате чего их желудок наполняется, и животное может умереть от голода. В ходе лабораторных экспериментов [10] с кормлением животных пластиком у них также было выявлено отсутствие роста и угнетение жизненных сил.

Но это не единственная проблема с микропластиком, угрозу также представляют биоаккумуляция и биомагнификация. Биоаккумуляция описывает то, что живые организмы, обитающие в некой среде, загрязнены больше, чем сама среда. Биомагнификация — это подъем загрязнителя по пищевым цепям, вместе с которым возрастает и уровень загрязнения. Если зоопланктон загрязнен в исходной пропорции, то съевшая его рыба загрязнена еще сильнее. На вершине пищевой цепи находится человек — таким образом, в его организм попадает самая грязная пища.

Еще одна угроза связана с поглощением пластиком патогенных веществ из окружающей среды.

Тюлень, запутавшийся в пластиковой сетке / Subhankar Chatterjee, Shivika Sharma

Ирина Чубаренко, океанолог, гидрофизик, доктор физико-математических наук, заведующая лабораторией физики моря Атлантического отделения Института океанологии РАН:

«Пластик щедро собирает на своей поверхности все, с чем контактирует. Например, часто на пластиковых предметах растут водоросли, которые вбирают в себя содержащиеся в нем вещества. Для этого процесса был введен специальный термин — пластисфера. Пластисфера — новая экосистема, это то, что нарастает, оседает и живет на пластиковой поверхности. Пластисфера специфична и отличается от окружающей среды: в ее условиях живет большое количество микроорганизмов, которые в обычной среде встречаются реже. Эти микроорганизмы могут быть весьма вредными».

Кроме того, микропластик легко распространяется и может переносить на своей поверхности микроорганизмы в другие, чуждые для них экосистемы, где они начинают искать нишу для жизни, нарушая существующее в ней равновесие. Это вызывает большой интерес и опасения у биологов. Проблема пока не касается человека, но в дальнейшем может затронуть и его.

Исследования показывают, что частицы микропластика ежедневно попадают в организм человека, при этом их количество может варьироваться [11] от нескольких сотен до десятков тысяч. Однако окончательного ответа на вопрос, насколько микропластик опасен для человека, пока нет. Многое зависит от того, что это за пластик и содержит ли он пластификаторы и другие токсичные вещества, о которых говорилось выше. Кроме того, ученые указывают [7], что-то, что поступает в наш организм с водой и пищей, сравнительно быстро выводится из него. Опасение другого рода вызывают [7] мельчайшие частицы размером менее 1 микрометра (их называют нанопластиком), которые могут проникать в клетки организма и потенциально способны нарушать их работу.

Решит ли проблему биоразлагаемый пластик

Чтобы решить проблему пластикового загрязнения, в том числе микропластикового, ученые работают над созданием его биоразлагаемых заменителей. Например, производители пластиковых пакетов все чаще заменяют их биоразлагаемыми, уверяя, что они экологичнее обычных полиэтиленовых. Но решает ли это проблему — зависит от материалов, из которых делают такие пакеты. Как правило, речь идет о биоразлагаемых и оксоразлагаемых полимерах. Биоразлагаемые материалы производят из сои, целлюлозы, кукурузного или картофельного крахмала. Такой полимер может разложиться в течение 180 дней, но только в условиях промышленного компостирования. Для этого необходимо выстроить общедоступную систему сбора именно этих отходов, которой в России сейчас не существует. 

Оксоразлагаемые полимеры — традиционный пластик с примесью биоразлагаемой добавки d2W [12]. Эта добавка позволяет бутылкам и пакетам распадаться на солнце через определенное время, например за год. Однако речь не идет о прямом разложении: сделанные по этой технологии пакеты и бутылки распадаются на миллионы микропластиковых частиц, которые затем рассеиваются по планете. Таким образом, проблему пластикового загрязнения эта технология не решает (а по мнению некоторых ученых, и усугубляет).

Как изучают микропластиковое загрязнение

«Микропластиковая наука» сейчас находится на этапе географических открытий и развивается очень быстро. Весь мир озабочен проблемой пластикового загрязнения, ученые с помощью разных способов пытаются оценить, какой пластик вокруг нас и сколько его. Но большая проблема в том, что пока нет единого стандарта, по которому можно было бы сравнивать между собой данные разных исследовательских групп и судить о степени пластикового загрязнения и его распределении. 

Представьте, что вы пришли на пляж и задаете себе вопрос, грязный он или чистый. Скорее всего, сначала вы осмотритесь, затем соберете видимый мусор. Но в каком радиусе вы будете его собирать? На каком расстоянии от береговой линии? Будете ли вы учитывать, сколько мусора в водорослях, а сколько под дюной? Какого размера пластик будете собирать? К примеру, вы заметили на песке одну пластиковую бутылку, а с виду пляж достаточно чистый. Однако в каждом килограмме песка содержится порядка 50–80 пластиковых волокон. Будете ли вы учитывать и это? Даже специалисты до сих пор не могут сравнить берег Балтийского моря, к примеру, с берегом Черного моря — просто потому, что на одном пляже песок, а на другом камни.

Антарктические пингвины / Hannes Grobe / AWI

А как сравнить между собой загрязнение льда и загрязнение рыбы? Ученые пытаются ставить эксперименты в лаборатории, но понимают, что если кормить рыбу, например, шариками полиэтилена в огромном количестве, то это совсем не те же условия, что в природе. В природе этот вид рыбы, может быть, встречает не полиэтилен, а совсем другой пластик. Насколько эксперименты относятся к тому, что на самом деле происходит в природе, пока тоже большой вопрос.

В конце 1990-х годов было выявлено, что в центрах главных океанических круговоротов копятся большие острова из плавающего мусора, в разы превосходящие по площади территории некоторых европейских государств. Но оценки показали, что в этих островах собралась только малая часть пластика, достигшего океанов с середины прошлого века, — не более 0,5%. Понятно, что примерно половина производимого пластика изначально тяжелее воды и должна со временем опуститься на дно, но где же весь остальной пластик? Наука сейчас находится в поиске ответа и на этот вопрос. Пока преобладает точка зрения, что более-менее крупные пластиковые объекты и частицы мигрируют в прибрежной зоне под действием течений и волн, постепенно разрушаются, и только либо уверенно плавучие, либо совсем мелкие частицы уносятся в океан. Но это до сих пор только гипотеза. 

Источник