Определение состава микропластика в воде
Физики из Балтийского федерального университета имени И. Канта разработали и применили метод идентификации микропластика, собранного в морских водах. Метод спектроскопии определяет химический состав загрязнителей независимо от их размера. Результаты опубликованы в Marine Pollution Bulletin.
Весь пластик, попадающий в морские воды, остаётся в море. Он не разлагается, а лишь гранулируется, становясь ещё опаснее для морских животных и рыб, попадая в их организмы с водой и пищей и накапливаясь в них. Более того, микропластик сложно изолировать. Невозможно даже точно измерить тоннаж пластика в океане. Сбор с поверхности сетями недостаточен, так как микрочастицы часто перемещаются из одного водного слоя в другой. Существующие инструменты для сбора пластика с глубины, как правило, не могут определить, на какой глубине был взят образец, а без информации о распределении микропластика в разных слоях воды невозможно понять, как загрязнение распространяется в океане и каков его текущий объём. Даже когда образцы собраны, учёным всё ещё трудно определить химический состав мелких полимерных частиц.
В новом исследовании физики сообщают о методе определения состава микропластика. Они идентифицировали частицы, собранные в Балтийском море с помощью нового устройства PLastic EXplorer (PLEX). Оно было разработано физиками Северного института проблем водопользования Карельского научного центра РАН совместно с Атлантическим отделением Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН. Устройство закачивает два-три кубометра морской воды с любой глубины до 100 метров. Вода транспортируется на судно, где из неё фильтруются все твёрдые частицы. Насосы вручную добавляются в систему фильтрации и промываются перед сбором образцов, а фильтры также меняются вручную. Поэтому для работы с PLEX требуется как минимум два оператора: один для контроля насоса, другой — для обслуживания фильтра.
С помощью нового устройства исследователи собрали образцы микропластика с разных уровней Балтийского моря. Дополнительные образцы были собраны вручную на берегу. Образцы прошли детальное изучение, а заключительным этапом анализа стала идентификация их химического состава. Такие фрагменты и волокна невероятно малы (диаметр волокон и фрагментов составляет 50 микрон или менее). Поэтому их анализ требует очень чувствительной методологии. Физики разработали метод, основанный на спектроскопии комбинационного рассеяния света. Разные вещества неупруго рассеивают свет по-разному, и новый метод позволил выявить элементы каждого образца. Учёные обнаружили в образцах из Балтийского моря 33 типа загрязнителей, включая нейлон, полиэтилен, целлюлозу, полипропилен и другие.
«Спектральный анализ микроскопических полимерных частиц — сложная задача. Существенной проблемой является флуоресценция красителей в тех окрашенных полимерах, которые наиболее широко распространены. Полимер и краситель имеют прочную связь, и необходимо создавать специфические экспериментальные условия, чтобы минимизировать флуоресценцию красителя и при этом выявить сигнал полимера в спектре. В нескольких случаях микроскопические образцы требовали дополнительной очистки и многокомпонентного спектрального анализа, чтобы разложить сложные спектры (например, содержащие несколько полимеров и краситель) на отдельные части. В результате мы разработали метод, позволяющий чётко идентифицировать химический состав образцов. Он оказался весьма полезным для прикладных исследований морской физики», — говорит Андрей Зюбин, старший научный сотрудник Научно-образовательного центра БФУ.