Загрязнение пластиком и микропластиком

Масштаб проблемы: цифры, требующие внимания

Когда Джамбек и коллеги опубликовали свой анализ в *Science* в 2015 году, они объединили данные о твёрдых бытовых отходах со всего мира с плотностью прибрежного населения и мощностью систем управления отходами, чтобы получить первую строгую глобальную оценку количества пластика, попадающего в море [1]. Их вывод — что ежегодно в океан попадает около 8 миллионов метрических тонн (средняя оценка) — был не прогнозом, а расчётом, основанным на данных переписей из 192 прибрежных стран. Наибольший вклад вносили не обязательно самые богатые или густонаселённые страны в абсолютном выражении, а те, которые быстро развиваются, имеют высокое потребление пластика и неадекватную инфраструктуру по управлению отходами. Китай, Индонезия, Филиппины, Вьетнам и Шри-Ланка составляли непропорционально большую долю плохо управляемых прибрежных пластиковых отходов. Вывод был ясен: улучшение сбора и обработки отходов в нескольких странах могло бы принести огромные глобальные выгоды.

За два года до публикации знаковой статьи Джамбек, Маркус Эриксен и коллеги опубликовали собственную глобальную перепись плавающего пластика, опираясь на данные 24 океанических экспедиций, проведённых в период с 2007 по 2013 год [2]. Используя стандартизированный отбор проб тралением и численную модель, учитывающую дрейф под воздействием ветра, они оценили, что более 5 триллионов пластиковых фрагментов — весом более 250 000 тонн — постоянно находятся на поверхности океана. Важно отметить, что их результаты показали: общая концентрация плавающего пластика была значительно ниже, чем предсказывали модели, основанные на данных о поступлении. Это несоответствие указывало на огромный неизвестный сток: пластик исчезал с поверхности, фрагментируясь на всё более мелкие частицы, погружаясь, поглощаясь организмами или закапываясь в прибрежные отложения.

Океанические круговороты: зоны схождения загрязнения

Пять основных субтропических океанических круговоротов мира — вращающиеся системы океанических течений в Северном и Южном Тихом океане, Северном и Южном Атлантическом океане и Индийском океане — действуют как медленные центрифуги, концентрирующие плавучий мусор в своих центрах. В Северном Тихом субтропическом круговороте находится то, что обычно называют «Большим тихоокеанским мусорным пятном», хотя этот термин вводит в заблуждение. Твёрдого острова мусора не существует. Вместо этого пятно представляет собой рассеянный, обширный «суп» из пластиковых фрагментов различной плотности, невидимый для спутниковых снимков, но обнаруживаемый с помощью траловых сетей. Концентрации пластика в центрах круговоротов могут быть на один-два порядка выше, чем в окружающих водах, создавая постоянные экологические ловушки для видов, которые принимают мусор за добычу.

Течения не удерживают пластик аккуратно в пределах круговоротов. Штормы вновь поднимают осевшие частицы; термохалинная циркуляция переносит более плотные фрагменты на глубину; полярные течения доставляют значительные объёмы в Арктику и Антарктику. Исследования глубоководных отложений обнаружили концентрации микропластика, коррелирующие с ростом производства после Второй мировой войны, создавая стратиграфическую запись пластикового века. Удалённые среднеокеанические острова, такие как остров Хендерсон в группе Питкэрн — одна из самых изолированных суш на Земле — несут одну из самых высоких плотностей выброшенного на берег пластикового мусора из когда-либо зарегистрированных, что является свидетельством досягаемости океанических круговоротов и экваториальных противотечений [9].

От макро- до микропластика: каскад фрагментации

Обычное деление океанического пластика разделяет макропластик (предметы > 5 см), мезопластик (5 мм – 5 см) и микропластик (< 5 мм). Микропластик, в свою очередь, подразделяется на первичный микропластик — производимый в малых масштабах для косметики, промышленных абразивов и смоляных гранул («нардов») — и вторичный микропластик, образующийся в результате физического и фотохимического распада более крупных предметов. Ультрафиолетовое излучение разрывает полимерные цепи полиэтилена и полипропилена, делая их хрупкими; затем волновое воздействие разрушает эти ослабленные фрагменты. Процесс самоусиливается: меньшие частицы имеют большую площадь поверхности на единицу массы, ускоряя дальнейшую деградацию. Томпсон и коллеги впервые обратили внимание на накопление микроскопических пластиковых фрагментов в морских донных отложениях в статье 2004 года в *Science*, введя термин «микропластик» и установив, что он накапливается с 1960-х годов [10].

Микропластик был обнаружен в любой исследованной морской среде обитания: на поверхности воды, в толще воды на глубине, в глубоководных траншеях, в полярных льдах, в эстуариях, в прибрежных отложениях и в сообществах гидротермальных источников. Их размерный спектр совпадает с пищевыми объектами фильтраторов, планктоноядных и детритоедов, создавая широко распространённые пути поступления. Обзор 2019 года в *Science of the Total Environment* определил ключевые факторы токсичности микро- и нанопластика для водной флоры и фауны: тип полимера, размер и форма частиц, поверхностный заряд, химия добавок и экологический контекст воздействия [3]. Обзор пришёл к выводу, что более мелкие, неправильной формы частицы с большой площадью поверхности постоянно были более токсичными, чем более крупные гладкие гранулы.

Нанопластиковый рубеж

Нанопластик — частицы размером менее 1 микрометра, часто определяемые как менее 100 нанометров — представляет собой наиболее научно неопределённую и потенциально самую опасную категорию пластикового загрязнения. В таких масштабах частицы могут пересекать эпителиальные барьеры, проникать в клетки, проходить через кишечно-кровяной барьер и потенциально накапливаться в органах. Лабораторные исследования продемонстрировали генотоксические, окислительно-стрессовые и эндокринно-разрушающие эффекты у морских беспозвоночных, эмбрионов рыб и клеточных линий млекопитающих при экологически значимых концентрациях. Обзор 2020 года в *Marine Pollution Bulletin* синтезировал теоретические прогнозы с экспериментальными доказательствами, придя к выводу, что, хотя обнаружение остаётся аналитически сложным, нанопластик определённо присутствует в океанических средах и представляет собой возникающую и недостаточно изученную угрозу [4]. Авторы отметили, что стандартный отбор проб тралом, с помощью которого проводится большинство инвентаризаций океанического пластика, полностью упускает наноразмерную фракцию.

Биологические воздействия: проглатывание, запутывание и перенос химических веществ

Каталог видов, у которых зафиксировано проглатывание или запутывание в пластике, теперь энциклопедичен. Морские черепахи путают пластиковые пакеты с медузами. Кашалоты выбрасываются на берег с желудками, набитыми рыболовными сетями, верёвками и пищевой упаковкой. Альбатросы и глупыши кормят пластиковыми фрагментами своих птенцов, что иногда приводит к недоеданию и смерти. Исследование глупышей Северной Атлантики 1985 года обнаружило пластик в желудках значительной части птиц — одно из самых ранних систематических доказательств широко распространённого проглатывания морскими птицами [5]. С тех пор глобальные программы мониторинга морских птиц зафиксировали увеличение количества пластика в пищеварительном тракте десятков видов, при этом у некоторых популяций наблюдается почти 100% случаев.

Для рыб и беспозвоночных последствия проглатывания включают как физический вред (закупорка, перфорация, ложное насыщение), так и химический. Полимеры пластика абсорбируют стойкие органические загрязнители (СОЗ) из окружающей морской воды в концентрациях, до миллиона раз превышающих фоновые уровни, эффективно действуя как гидрофобные губки для токсинов. Когда рыбы проглатывают эти частицы, градиент концентрации меняется на противоположный, и некоторая часть адсорбированных химических веществ переходит в ткани кишечника. Исследование Рохмана и коллег продемонстрировало, что микропластик в коммерческих морепродуктах — рыбе и моллюсках, продаваемых для потребления человеком — является измеримой реальностью, а не просто теоретическим путём [7]. Степень химического переноса относительно диетического потребления загрязнённой добычи остаётся активным исследовательским вопросом, но принцип пластика как химического вектора хорошо установлен.

Микропластик в теле человека: замкнутый круг

Человечество теперь прочно встроено в цикл пластика, который само и создало. Микропластик был обнаружен в коммерческой морской соли, бутилированной питьевой воде, пиве, мёде и морепродуктах. Исследование 2019 года показало, что среднестатистический человек потребляет от 39 000 до 52 000 частиц микропластика в год с пищей и водой, а с учётом вдыхаемого воздуха эта цифра превышает 100 000. Совсем недавно микропластик был найден в тканях лёгких человека, крови, печени и плаценте — это открытие активизировало дебаты по регулированию допустимых уровней воздействия, хотя токсикологические последствия для здоровья человека до сих пор недостаточно изучены. Обзор Лоу 2017 года в *Annual Review of Marine Science* поместил эту историю воздействия на человека в более широкий контекст науки об океаническом пластике, отметив, что то, что попадает в море, в конечном итоге возвращается на обеденный стол [8].

Политические меры и путь вперёд

Темпы международных усилий по решению проблемы пластикового загрязнения значительно ускорились с конца 2010-х годов. В 2022 году Ассамблея Организации Объединенных Наций по окружающей среде проголосовала за разработку юридически обязывающего глобального договора по пластику — процесс, который, в случае успешного завершения, станет самым значительным многосторонним экологическим соглашением со времён Парижского соглашения. Ключевые элементы, находящиеся на стадии переговоров, включают расширенную ответственность производителя, стандарты проектирования для перерабатываемости и биоразлагаемости, а также обязательные цели по сокращению отходов. Одновременно распространились национальные и региональные запреты на одноразовый пластик — пакеты, соломинки, столовые приборы, микросферы. Директива Европейского союза по одноразовому пластику, вступившая в силу в 2021 году, запрещает наиболее распространённые одноразовые предметы на европейских пляжах.

На технологическом фронте проекты по очистке океана привлекли значительные инвестиции и внимание общественности, хотя их эффективность оспаривается. Критики отмечают, что пассивные системы сбора, действующие на поверхности океана, извлекают лишь ничтожную долю общего количества пластика, потенциально удаляя при этом зоопланктон и организмы нейстона из того же поверхностного слоя. Предотвращение — недопущение попадания пластика в океан в первую очередь — остаётся наиболее эффективным вмешательством, выявленным учёными. Это означает инвестирование в инфраструктуру по сбору отходов в быстро урбанизирующихся прибрежных регионах, перепроектирование продуктов для продления срока службы и возможности вторичной переработки по истечении срока службы, а также сокращение абсолютного объёма производимого пластика во всём мире.

Океан не является сточной ямой. Это живая система, которую мы наполнили материалом, которому там не место — и последствия которого мы только начинаем измерять.

— Перефразирование консенсуса экспертов после Резолюции ЮНЕА 5/14 (2022)

Заключение: срочный и разрешимый кризис

Пластиковое загрязнение — это кризис, возникший в результате тысяч индивидуальных решений — дизайна продуктов, выбора политики, инвестиций в управление отходами и потребительских привычек — и его можно преодолеть таким же образом. Наука недвусмысленна: пластик теперь является постоянной частью морской среды, интегрированной в пищевые цепи, отложения и ткани животных во всех океанических бассейнах. Что остаётся неопределённым, так это долгосрочные биологические и экологические затраты на нанопластиковую фракцию по мере её накопления. Что несомненно, так это то, что каждая тонна пластика, не попавшая в океан, — это тонна, которая не распадётся на следующее поколение микропластикового загрязнения. Окно для значимых действий сужается, но ещё не закрылось.