Лаборатория разложения пластика на месте в Красном море

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 11956 (2022) Цитировать эту статью

2052 Доступа

1 Цитаты

63 Альтметрика

Подробности о метриках

Разложение и фрагментация пластика в окружающей среде до сих пор плохо изучены. Частично это вызвано отсутствием долгосрочных исследований и методов определения продолжительности выветривания. Здесь мы представляем новый объект исследования, который сохраняет информацию о возрасте пластика: гранулы микропластической смолы (MP) с затонувшего корабля SS Hamada, который затонул двадцать девять лет назад у побережья национального парка Вади-эль-Гемаль в Египте. Дата его затопления позволила нам точно определить, как долго МП простоял среди затонувшего корабля и близлежащего пляжа, на котором была смыта часть груза. Осадок из обоих мест отбора проб анализировали методами микроскопии, рентгеновской томографии, спектроскопии, калориметрии, гель-проникающей хроматографии и реологии. Большинство гранул было изготовлено из полиэтилена низкой плотности, но незначительная часть состояла также из полиэтилена высокой плотности. MP, найденный внутри места крушения, не показал никаких признаков разложения по сравнению с первозданными эталонными образцами. Напротив, выброшенный на берег пластик демонстрировал изменения на всех структурных уровнях, что иногда приводило к фрагментации. Эти результаты еще раз доказывают, что деградация пластика в условиях соленой воды происходит сравнительно медленно, тогда как УФ-излучение и высокие температуры на пляжах являются основными движущими силами этого процесса. Будущие долгосрочные исследования должны быть сосредоточены на основных механизмах и временных рамках деградации пластика.

Использование пластмасс привело к многочисленным улучшениям в повседневной жизни1,2, но недавно было признано экологическим направлением в глобальном масштабе, выходящим за пределы планетарных границ из-за высоких темпов производства и неконтролируемого загрязнения3. Пластмассы выбрасываются в окружающую среду на протяжении как минимум пяти десятилетий4,5. Как следствие, пластик можно найти повсюду6: по меньшей мере пять миллиардов пластиковых кусочков попали в океаны, являющиеся основным поглотителем пластикового мусора7. Также сообщалось, что в 2010 году в 192 прибрежных странах было произведено около 275 миллионов метрических тонн пластиковых отходов, из которых в океан попало от 4,8 до 12,7 миллионов мегатонн8.

В последнее время особое внимание уделяется пластикам размером от 1 мкм до 5 мм, называемым микропластиком (МП)9,10,11. Существует два типа МП: первичный и вторичный МП. Первичный МП специально производится в этом диапазоне размеров для многих целей, например, для производства косметических и гигиенических продуктов или гранул смолы для промышленного использования12,13. Потери пеллет во время производства, транспортировки, хранения или обращения с отходами могут выступать в качестве важного пути поступления первичных МП в морскую среду обитания14,15. Вторичный МП возникает в результате фрагментации более крупных кусков пластика12.

Независимо от своего формирования, МП, несомненно, может оказывать неблагоприятное воздействие на морскую фауну и экосистемные услуги, начиная от клеточного уровня отдельной особи и заканчивая ускорением климатических изменений16,17. Например, МП действуют как поглотители и источники потенциально токсичных веществ, т.е. стойких органических загрязнителей, металлов, добавок, пластификаторов и антибиотиков18,19,20,21,22. Этот химически сложный коктейль может выделяться с постоянной, но возрастающей скоростью из-за фрагментации пластика, что приведет к так называемому глобальному долгу по токсичности пластика23. Кроме того, МП может накапливаться в морских пищевых сетях в результате трофического переноса24,25. Попадая в организм организмов, МФ может вызывать физическое повреждение тканей, например, кишечную непроходимость, воспалительные процессы, а также может негативно влиять на поведение животных26. Нанопластики, которые определяются как пластиковые частицы размером от 1 нм до 1 мкм, способны даже проходить через биологические мембраны и, таким образом, напрямую взаимодействовать с генетическим материалом и клеточными органеллами27. В конечном итоге это может изменить структуру популяции и численность некоторых видов. В глобальном масштабе пластмассы выделяют CO2, метан и ряд других парниковых газов на каждом этапе своего жизненного цикла, тем самым внося значительный вклад в изменение климата28. Например, в 2015 году только на пластик приходилось 4,5% мировых выбросов парниковых газов17. В дополнение к этому, МП может нарушать биогеохимические процессы, с помощью которых планктон захватывает CO2 на поверхности моря и связывает углерод в глубоких океанах, хотя это все еще плохо изучено 29. В результате этих негативных экологических воздействий происходит засорение моря пластиковым мусором. считается частью глобального кризиса30.