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.
Фрагменты микропластика / Из личного архива М.Ю. Колобова
Фрагменты микропластика / Из личного архива М.Ю. Колобова
«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.
Электронная микрофотография пластика, обросшего водорослями. / Из личного архива М.Ю. Колобова
Электронная микрофотография пластика с микротрещинами / Из личного архива М.Ю. Колобова
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.
Фильтры с микропластиком / Фото: Николай Малахин
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.
Отбор проб в озере Байкал / Из личного архива М.Ю. Колобова
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.
Кусочек пластиковой упаковки, найденный в водах Байкала / Фото: Николай Малахин
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.
Михаил Юрьевич Колобов — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник кафедры общей экологии и гидробиологии биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. / Фото: Николай Малахин
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
Фото: Николай Малахин
