Изучение глобальной экологической проблемы XXI века на региональном уровне
А. Ершова, к.г.н., доцент кафедры геоэкологии, природопользования и экологической безопасности, заведующая лабораторией исследований пластикового загрязнения природной среды (ПластикЛаб), Российский государственный гидрометеорологический университет (РГГМУ), Санкт-Петербург
Проблема морского мусора и микропластика
Пластик считается одним из самых удобных материалов, которыми может пользоваться человек. Главным достоинством пластика является в первую очередь его низкая стоимость по сравнению с природными материалами. В связи с широким распространением в окружающей среде загрязнение пластиком стало одной из глобальных проблем современности.
Мировой океан подвержен значительному пластиковому загрязнению: ежегодно в него попадает до 20 млн т пластиковых отходов. Основная часть пластикового мусора поступает в океан с материков и скапливается в прибрежных районах, откуда в результате природных явлений (дожди, штормы, паводки) и природных катастроф мусор попадает в Мировой океан. Обнаружение в конце 90-х годов прошлого столетия в Мировом океане «мусорных пятен» – районов скопления морского мусора – стало стимулом к интенсивному изучению проблемы загрязнения окружающей среды пластиком.
а 
б 
в
Примеры наиболее часто встречающихся типов пластикового мусора и микропластика с побережий Финского залива и Невской губы: ватные палочки, крышки, пенополистирол, фрагменты пластиковых изделий (а), загрязнение пляжа синтетическими салфетками, поступающими из канализации (б), мониторинг морского мусора РГГМУ (в)
Морской мусор не учитывает границы между странами – его находят во всех водоемах планеты, даже в самых удаленных, включая Арктику и Антарктику. Пластиковые отходы бывают разного размера (от пары нанометров до нескольких метров) и обнаруживаются не только в водной толще, но и на дне, на берегах и в живых организмах, включая человека. Это затрудняет оценку распределения и источников морского мусора и делает проблему его изучения и мониторинга крайне актуальной в настоящее время для всех стран мира.
Особое значение приобретает проведение мониторинга содержания микропластика – частиц менее 5 мм, которые играют наибольшую роль в загрязнении пластиком Мирового океана. Микропластик бывает первичным (гранулы – мелкие полимерные частицы, используемые при производстве различной продукции или, например, из косметики) и вторичным (фрагменты, возникающие при разрушении более крупных пластиковых изделий). Именно эти микрочастицы обнаружены в наибольшем количестве в водной толще Мирового океана. Считается, что именно пластиковый микромусор представляет серьезную угрозу для морских живых организмов, а возможно, и для людей. Микропластик был обнаружен во многих организмах-фильтраторах и бентосных организмах. Многие морские беспозвоночные, такие как двустворчатые моллюски, иглокожие, амфиподы и зоопланктон, могут поглощать и накапливать в себе микропластик. Он часто содержит опасные добавки (например, бисфенол А, фталаты, стиролы). Сама микропластиковая частица может адсорбировать на своей поверхности гидрофобные стойкие органические загрязнители (ПХБ, диоксины, пестициды, тяжелые металлы и др.), содержащиеся в загрязненных водах морей и озер, и таким образом переносить эти опаснейшие токсиканты в морские пищевые цепи.
При этом крупные города являются наиболее важными источниками загрязнения водных объектов разнообразными токсикантами. Спектр загрязняющих веществ от мегаполисов, как правило, является значительно более широким, чем от неурбанизированных территорий. Например, источником более 50% всех микрочастиц (размерности менее 10 мкм) в городских районах являются автомобили (покрышки).
Изучение морского мусора и микропластика в Балтийском море и Финском заливе
Одним из наиболее изученных морей в мире по уровню загрязнения морским мусором и микропластиком является Балтийское море и его побережья: здесь исследования проводятся на протяжении последних десяти лет. Первые масштабные исследования пляжного мусора были проведены в 2011–2013 годах в рамках проекта MARLIN, когда на побережьях Швеции, Финляндии, Эстонии и Латвии было обнаружено от 75 до 236 фрагментов макромусора на 100 м пляжа, а основными источниками морского мусора оказались морской транспорт, рыболовство, бытовые стоки, рекреационная деятельность на побережье. Далее широкомасштабные исследования микропластика проводились в 2014–2016 годах на побережьях Германии, Польши и Литвы.
Классификация пляжей Финского залива и Невской губы по степени загрязненности микромусором (частицами менее 5 мм) (а) и состав микромусора на исследованных пляжах в 2019–2020 годах (б)
На российских побережьях Балтийского моря исследования морского мусора и микропластика ведутся с 2016 года в Калининградской области (Атлантическим отделением Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН) и с 2018-го в Финском заливе Российским государственным гидрометеорологическим университетом (лабораторией ПластикЛаб). Совместная работа этих двух организаций направлена на отработку методических подходов к мониторингу микропластика, изучение физических особенностей переноса микропластика в водной среде, а также создание первой базы данных по морскому мусору в российском секторе Балтики. На данный момент стандартизированных методов для системы мониторинга морского мусора и микропластика не существует ни в России, ни в мире в целом. В каждой стране научно-исследовательские коллективы работают над созданием подходящих инструментов и методов отбора проб и лабораторного анализа микропластика.
В РГГМУ также ведется разработка приборной и лабораторной базы для мониторинга микропластика в водной среде: разработаны собственная проточная система для отбора проб микропластика (для судовых измерений), а также серия автономных мобильных фильтровальных систем HydroPuMP (HydroPump for MicroPlastics), на одну из которых в 2019 году получен патент. Цель работы – выработка доступного и вместе с тем унифицированного подхода к мониторингу микропластика в России, что крайне важно для возможности сравнения получаемых данных с данными международных исследований. На основе полученных результатов исследований РГГМУ разработаны рекомендации для национальной программы мониторинга морского мусора и микропластика, согласованные с международными программами мониторинга в Балтийском регионе в рамках рабочей группы ХЕЛКОМ по морскому мусору.
Мониторинг РГГМУ проводится с 2018 года на 15 песчаных пляжах вдоль побережья Финского залива и Невской губы (станции ежегодного мониторинга удовлетворяют международным подходам). Проведена адаптация международных подходов к российским условиям, в частности к условиям крупнозернистого песка на берегах Финского залива, а также к условиям эвтрофированных водоемов. Показано, что все побережья Финского залива и Невской губы загрязнены пластиковым мусором всех фракций – от макро- до микромусора. Наиболее загрязненным является пляж на острове Декабристов, расположенный в самом центре города прямо у места впадения одного из крупнейших рукавов Невы в Невскую губу. Средне-загрязненные пляжи также расположены в черте города на побережьях Невской губы. Наименее загрязненные пляжи находятся либо за пределами Невской губы, либо на значительном отдалении от центра Санкт-Петербурга.
Методы мониторинга морского мусора и микропластика в Финском заливе учатся применять на практике студенты РГГМУ в рамках летней производственной практики в лаборатории ПластикЛаб: пробоотборная система HydroPuMP, метод «граблей», метод «рамки»
Для понимания источников загрязнения важно учитывать не только антропогенные источники загрязнения, но и природные особенности водоёма. Для Невской губы были установлены закономерности распределения морского мусора в зависимости от экспозиции берегов, удаленности от комплекса защитных сооружений, выпусков очистных сооружений, от устья Невы, а также от других особенностей побережья.
Зеленогорск и Солнечное – это популярные среди туристов пляжи Курортного района Санкт-Петербурга, убираемые практически ежедневно. На них практически не наблюдается крупного мусора, однако наличие большого количества микрочастиц в песках этих пляжей, вероятно, говорит о недостаточности механических средств уборки, которые пропускают мелкие фракции мусора менее 5 мм (например, остатки сигаретных окурков), собирая только крупный мусор. При этом существует и другая, природная причина скопления микрочастиц (преимущественно пластика) на данных пляжах – весенние и осенние шторма, забрасывающие взвешенный материал далеко вглубь пляжа: об этом говорит наличие большого количества пеллет (пластиковых гранул) в составе микромусора, источником которых является смыв гранул в море со строительных площадок.
Пляжи южного побережья – Большая Ижора и Лебяжье – это так называемые «дикие» пляжи, на которых уборки могут случаться только по инициативе местных волонтеров. При этом оба пляжа имеют высокую рекреационную нагрузку в летний период, однако на этих пляжах южного побережья Финского залива обнаружено самое низкое количество микромусора по всей ширине пляжа. На примере данных пляжей подтверждается теория влияния доминирующих течений в Финском заливе, когда взвешенный материал, поступающий со стороны города и со стоком Невы, выносится на северные побережья.
Таким образом, исследования РГГМУ показали, что северное побережье Финского залива и Невской губы загрязнено микропластиком сильнее, чем южное, а в целом концентрации микропластика здесь самые высокие в балтийском регионе. В силу своих гидродинамических особенностей Невская губа является аккумулятором микропластиковых частиц, поступающих со стоком Невы, а далее, за КЗС, концентрации микропластика значительно снижаются. Проведенные РГГМУ исследования также показывают значительную изменчивость концентраций и условий формирования микропластиковой нагрузки на пляжи, для более детального изучения которой очевидно необходимы более частые исследования с учетом сезонов года и гидрометеорологических явлений.
В РГГМУ разработан учебный курс «Пластиковое загрязнение природной среды», а также выпущено пособие для студентов естественнонаучных специальностей «Пластиковое загрязнение Мирового океана». Дополнительную информацию о лаборатории ПластикЛаб можно найти на странице в группе «ВК»: https://vk.com/ club171553796
Использованные источники
1. Кузьмина А.С., Ершова А.А. Загрязнение микрочастицами морского мусора песчаных побережий восточной части Финского залива Балтийского моря. Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря, 2022 г. (в печати)
2. Ershova A.A., Eremina T.R., Chubarenko I.P., Esiukova E.E. Marine Litter in the Russian Gulf of Finland and South-East Baltic: Application of Different Methods of Beach Sand Sampling // The Handbook of Environmental Chemistry. 2021. C. 461– 485. doi:10.1007/698_2021_746
Создать комментарий