Судьба пластика в океанах
Концентрации микропластика в поверхностном слое океанов ниже ожидаемых. Исследователи из GEOMAR (Гельмгольцевского центра океанических исследований в Киле), Кильского кластера передовых исследований «Будущий океан» и Гельмгольцевского центра в Гестахте экспериментально доказали, что микропластик взаимодействует с природными частицами и образует агрегаты в морской воде. Этот процесс агрегации может объяснить, как микропластик опускается в более глубокие слои воды.
В океанах присутствует множество частиц биогенного происхождения, включая живые и мертвые организмы планктона и их фекалии. Эти частицы взаимодействуют друг с другом, часто образуя сгустки или, научно корректно, агрегаты, многие из которых опускаются в толще воды. Помимо этих природных частиц, в океанах уже давно находятся большие количества пластиковых частиц размером менее пяти миллиметров, то есть микропластика.
Хотя новый микропластик постоянно попадает в океаны, а некоторые типы пластика имеют относительно низкую плотность и потому остаются на поверхности, концентрации микропластика на поверхности океанов часто ниже ожидаемых. Кроме того, в последние годы микропластик неоднократно находили в глубоководных отложениях. Что происходит с микропластиком в поверхностном слое океана? Как он попадает на большие глубины? «Наша гипотеза заключалась в том, что микропластик вместе с биогенными частицами в морской воде образует агрегаты, которые, возможно, опускаются в более глубокие слои воды», — объясняет доктор Ян Михельс, соавтор исследования, опубликованного в журнале Proceedings of the Royal Society B.
Для проверки гипотезы были проведены лабораторные эксперименты с полистирольными шариками размером 700–900 микрометров. Поведение шариков сравнивали в присутствии и отсутствии биогенных частиц. Эксперименты дали четкий результат: «Присутствие биогенных частиц было решающим для образования агрегатов. В то время как частицы микропластика сами по себе почти не агрегировали, вместе с биогенными частицами они образовывали довольно выраженные и стабильные агрегаты в течение нескольких дней», — описывает профессор д-р Аня Энгель. Через двенадцать дней в среднем 73% микропластика было включено в агрегаты.
«Кроме того, мы предположили, что роль в образовании агрегатов играют биопленки на поверхности микропластика», — объясняет Михельс. Такие биопленки формируются микроорганизмами, обычно бактериями и одноклеточными водорослями, и являются относительно липкими. Для изучения их влияния были проведены сравнительные эксперименты с пластиковыми шариками, которые либо очищали, либо покрывали биопленкой. «Вместе с биогенными частицами микропластик, покрытый биопленкой, образовывал первые агрегаты уже через несколько часов — намного раньше и быстрее, чем очищенный микропластик», — говорит Михельс. В среднем 91% микропластика, покрытого биопленкой, был включен в агрегаты через три дня.
«Если микропластик покрыт биопленкой и одновременно присутствуют биогенные частицы, в лабораторных условиях очень быстро образуются стабильные агрегаты из микропластика и биогенных частиц», — резюмирует Михельс. Во многих регионах океанов присутствие как многочисленных биогенных частиц, так и биопленок на микропластике, вероятно, является типичной ситуацией. «Вот почему процессы агрегации, которые мы наблюдали в наших лабораторных экспериментах, очень вероятно, происходят и в океанах и оказывают большое влияние на транспорт и распределение микропластика», — поясняет профессор д-р Кай Виртц. В будущем это можно будет дополнительно изучить путем целенаправленного сбора агрегатов в океанах и последующего систематического анализа на наличие микропластика.