Океанический пластик что это
Пластисфера в океане: что это такое и чем грозит нашей планете
Весь мир озабочен проблемой экологии. В Евросоюзе с июля 2021 года запретили одноразовый пластик, люди сортируют мусор и отказываются от пакетов. Однако ситуация уже зашла так далеко, что на миллионах тонн океанского пластика возникла жизнь из особых микроорганизмов, некоторые из которых способны «есть» пластик. Мы собрали все, что уже известно о пластисфере, и обсудили ее с российскими экспертами.
Краткое содержание
Что такое пластисфера и как ее открыли
В 2013 году ученые из Королевского института Нидерландов провели исследование того, как пластик влияет на экосистему Атлантического океана. С верхнего слоя плавающего мусора взяли пробы и обнаружили там разнообразное микробное сообщество.
По словам Амарал-Зеттлер, пластисфера существует столько же, сколько и пластик. То есть ее историю нужно вести не с момента открытия и названия, а с того времени, когда первый пластиковый мусор попал в воду и его поверхности стали заселять живые организмы.
Как пластик попал в мировой океан
Согласно исследованию нидерландского фонда Ocean Cleanup, проведенному в 2018 году, человечество ежегодно использует более 320 млн т пластика. В основном это одноразовые бутылки, стаканы, пакеты и упаковки, которые сразу после применения выбрасывают на свалки и в реки. Там часть мусора разлагается на микропластик, часть тонет, но большая его доля остается на поверхности воды.
90% пластика в мировой океан приносят 122 самые загрязненные реки с разных континентов — это показало исследование того же фонда от 2017 года. В России количество микропластика в реках изучает некоммерческий фонд «Без рек как без рук». По словам его гендиректора Олега Ломакова, Волга все еще остается относительно чистой, по уровню загрязнения ее опережают Темза, Дунай, Эльба и Рейн.
Поступивший в океан мусор не просто дрейфует, а сгоняется мощными течениями в водоворот и формирует огромные мусорные острова. Самое известное скопление пластика — Большое тихоокеанское мусорное пятно в северной части Тихого океана. На площади около 1,5 млн кв. км скопилось более 100 млн т мусора, что по размеру вдвое превышает континентальную часть США.
Что уже известно о пластисфере
Ученые продолжают активно исследовать мир на пластике. Вот что уже известно.
Почему некоторые бактерии едят пластик
В июне 2021 года Робин Райт, научный сотрудник Университета Далхаузи в Канаде и член Микробиологического общества, провела исследование биопленки с пластикового мусора и обнаружила две бактерии, способные его разлагать: Thioclava sp. BHET1 и Bacillus sp. BHET2. До этого не было обнаружено ни одного морского микроба с такой способностью.
Интересно, что пластику как материалу всего чуть более 100 лет. Как природа за такой короткий срок смогла мутировать и создать бактерии, способные с ним взаимодействовать? Райт считает, что дело в химических веществах пластика — это составляющие давно известной природной нефти. То есть у бактерий на самом деле были миллионы лет, чтобы научиться их поедать и разлагать.
В этом свойстве бактерий ученые видят основной потенциал для расщепления океанского пластика.
В чем опасность пластисферы для людей и животных
Пока бактерии пластисферы недостаточно изучены, ученых волнует вопрос их безопасности для человека. Во время исследования Линды Амарал-Зеттлер 2013 года были обнаружены Vibrio — бактерии, которые содержат несколько видов патогенов, вызывающих гастроэнтерит. Однако нет конкретных доказательств, что бактерии пластисферы представляют большую опасность, чем бактерии из других источников в окружении человека.
В докладе для Микробиологического сообщества Робин Райт отмечает, что в процессе разложения пластика ферментами бактерий образуются опасные токсичные отходы — например, фталевая кислота. Возможно, ее количество ничтожно и безопасно, но в больших концентрациях она раздражает слизистые оболочки глаз и кожу. Поэтому нужно продолжать изучать все химические процессы внутри пластисферы, чтобы найти биологически безопасный способ разложения пластика.
Навсегда ли с нами пластисфера или ее можно уничтожить
Может ли пластисфера стать органичной частью планеты, или она всегда будет чем-то инородным и опасным? Директор Института консалтинга экологических проектов Наталья Давыдова считает, что пластик никогда не станет частью биологических организмов, потому что он создан не природой, а человеком: «Если представить, что цивилизация исчезнет мгновенно, то природа, конечно, справится с пластиком — это потребует нескольких сотен или тысяч лет. Но если человечество продолжит существовать и увеличивать выброс пластика в окружающую среду, то последствия трудно прогнозировать».
Существование пластисферы тесно связано с пластиковым мусором, на котором она рождается и размножается. Поэтому Давыдова убеждена, что необходимо минимизировать производство пластика, создавать новые экологически безопасные материалы с полезными свойствами и не наносящие ущерба земной экосистеме. Это может изменить ситуацию к лучшему: «Уничтожить пластисферу должен тот, кто ее породил — человек».
Какие есть эффективные способы борьбы с пластиком
Постепенно отказаться от производства одноразового пластика и начать производить биоразлагаемый. Изделия из него могут разлагаться под воздействием различных природных процессов: температуры, влажности и солнечного света без вреда для экосистемы.
Небиоразлагаемый пластик нужно перерабатывать. Вторичная переработка уменьшает количество мусора и экономит воду, энергию и материалы на производство новых товаров.
Разработать новое законодательство. Принять единые правила в сфере экологичного производства, маркировки, раздельного сбора и переработки мусора. Это поможет объединить усилия производителей, потребителей и владельцев перерабатывающих заводов.
Вкладывать деньги в научные исследования. Поддерживать проекты по изучению новых видов пластика и способов борьбы с мусором. Это поможет быстрее решить проблему загрязнения пластиком.
Как убрать пластиковый мусор из океана
С этой проблемой пытаются бороться и лидеры стран, и экоактивисты, но пока без особых успехов. Cамый известный проект по очистке мирового океана от пластика — Ocean Cleanup из Нидерландов. Организация тестировала технологию специальных ловушек-заграждений, чтобы собирать мусор и отправлять его на судно для дальнейшей транспортировки на переработку. Однако технология оказалась неэффективной, потому что даже несколько устройств собирают слишком мало пластика, что уж говорить про очистку миллионов тонн.
Варя Баркалова, морской биолог, журналист и автор Telegram-канала об экологии «Маржела и голотурии», согласна с тем, что у проблемы пока нет быстрого решения: «У российских отделений международных глобальных фондов WWF и Greenpeace есть программы по борьбе с пластиковым загрязнением. Еще есть Parley for the Oceans, The Ocean Cleanup и много маленьких локальных фондов. К сожалению, это пока очень небольшие истории, которые не могут повлиять на мировые объемы пластикового загрязнения. Они направлены больше на привлечение внимания к важности проблемы».
Наталья Давыдова считает, что в экологически чистом будущем заинтересована молодежь, поэтому ее нужно привлекать к борьбе с пластиком: «Мы проводим Российский национальный юниорский водный конкурс с 2003 года, ежегодно в нем участвуют 2 000 старшеклассников с 1 500 исследовательскими и прикладными проектами по охране и восстановлению водных ресурсов. Они предлагают проекты по сокращению выброса микропластика в природную среду: разрабатывают фильтры для его улавливания, например под раковинами в парикмахерских, или специальные картриджи для стиральных машин. Участвуют в акциях по очистке берегов рек и морей от крупного пластика».
А ты такой холодный, как. пластик в океане
Автор
Редактор
Многие знают, что океан загрязняется пластиковыми отходами, но непонятно, какая это часть от всего объема производимого в мире пластика. Из 275 млн тонн произведенного в 2010 году пластика от 5 до 13 млн тонн попало в океан (1,8–4,7%). Опасность пластика заключается в том, что он со временем разрушается на мелкие частички, которые могут поглощаться морскими беспозвоночными. А тут, в пищевой цепи, и до нас недалеко. В начале 2015 года «многопрофильный» коллектив исследователей разработал математическую модель, прогнозирующую наше будущее к 2025 году, и дал рекомендации «чистого» развития.
Все чаще и чаще мы слышим призывы к переработке мусора вместо его захоронения, проводятся акции по сбору вторсырья (но к нам же это не относится!). Тем не менее люди, которые всерьез занялись раздельным сбором отходов, поняли, что надо заводить дома отнюдь не четыре мусорных ведра (для бумаги, стекла, пластика и пищевых отходов), а немного больше. Дело в том, что пластик бывает разный. Наверняка каждый из вас видел треугольные значки из стрелочек, показывающих, что этот пластик можно переработать. Но только самые внимательные видели там и буквы (рис. 1).
Рисунок 1. Тайный код пластмасс. Теперь вы можете узнать, из чего сделана ваша бутылочка для воды. Рисунок с сайта liveinternet.ru.
Рисунок 2. Черепаха, перепутавшая пластиковый пакет с едой. Рисунок с сайта lifeglobe.net.
Пластические массы — это всевозможные полимеры. Полимеры известны с 1855 года как чисто природные соединения (каучук). Потом они стали полуприродными (нитроцеллюлоза), а теперь и вовсе полностью синтетическими. В качестве исходного сырья используют вещества, выделяемые из угля, нефти или природного газа, подвергая их реакциям полимеризации или поликонденсации. Отличие поликонденсации в том, что реакцию сопровождает выделение воды или другого низкомолекулярного (не полимерного) продукта. В название вещества включают приставку поли-, что значит «много». Как видно из таблицы на рисунке 1, в основном пластмассы строятся из этилена, пропилена и стирола.
Опасность пластика в океане в том, что под действием солнечного света пластик не разлагается, как при биодеградации, а лишь распадается, сохраняя полимерную структуру. Частички размером менее 5×5 мм, образующиеся при фотодеградации, принимаются морскими обитателями за представителей планктона: одно- и многоклеточных водорослей, животных и простейших, — а поэтому поглощаются, но не перевариваются (рис. 2). Полиэтиленовые пакеты очень напоминают медуз, а с определенной высоты — и рыб. Морские птицы, летая над водой, могут принять блестящий кусочек полиэтиленового пакета за рыбку и попытаться съесть его. Печальное подтверждение этих слов можно найти в статье Адама Пасика на сайте Reuters [1].
Интересная особенность миграции пластикового мусора в океане — наличие течений, подобно водовороту концентрирующих пластик в крупные скопления. Так возникли: Большое тихоокеанское мусорное пятно (Восточный мусорный континент (Eastern garbage patch), или Тихоокеанский «мусороворот» (Pacific trash vortex)), Северо-Атлантическое мусорное пятно (North Atlantic garbage patch) и мусорное пятно в Индийском океане (Indian Ocean garbage patch) (рис. 3). На заглавной картинке можно оценить «красоту» водной глади в пределах этих пятен с точки зрения подводного жителя.
Рисунок 3. Большое тихоокеанское мусорное пятно — гигантская «ловушка» для антропогенного мусора, поддерживаемая и пополняемая специфическими течениями. Рисунок с сайта engicav.altervista.org.
Ученые из США и Австралии проанализировали статистику по 192 прибрежным государствам и создали модель прироста объема пластика в океане [2]. Модель учитывает:
Поскольку авторы хотят предсказать количество выброшенного пластика в будущем, но не могут предвидеть очередную технологическую революцию, модель учитывает обычное развитие технологий (business-as-usual scenario).
Согласно модели, пять главных стран, загрязняющих Мировой океан, — это Китай, Индонезия, Филиппины, Вьетнам и Шри-Ланка (рис. 4). Первую двадцатку, ответственную за производство 83% пластикового мусора, замыкают США. Среди этих двадцати стран США — единственная страна с высоким уровнем дохода, 16 стран — со средним доходом и быстрым экономическим ростом, с чем, вероятно, и связано сильное загрязнение: скорость развития системы утилизации отходов отстает от скорости развития производства.
Рисунок 4. Карта, иллюстрирующая вклад разных прибрежных государств в загрязнение Мирового океана пластмассой. Страны закрашены в соответствии с массой пластиковых отходов (в миллионах тонн), потенциально сбрасываемых в океан гражданами, живущими в 50 километрах от берега в 2010 году. Страны, не вошедшие в исследование, показаны белым. Рисунок из [2].
К 2025 году масса выброшенного пластика возрастет в 10 раз. Чтобы избежать подобной ситуации, авторы предлагают два пути:
Одновременное использование обеих стратегий в десяти странах-«лидерах» позволит уменьшить океанический пластик на 77%.
В заключение хочу сказать, что в нашей стране есть пластикоперерабатывающие заводы. Из 25 переработанных пластиковых бутылок можно сделать один флисовый пиджак, а утилизация одной пластиковой бутылки высвобождает энергию, достаточную для того, чтобы зажечь 60-ваттную лампочку и продержать ее горящей в течение 6 часов. Невозможно не пользоваться пластиком, просто надо делать это разумно.
* — В статье не затрагивается вопрос очищения биосферы от пластика, а между тем это важная отрасль деятельности человека. И хотя существуют плавучие приспособления по сбору мусора в океане и, возможно, появятся целые мусороперерабатывающие заводы, курсирующие в нейтральных водах, важное место в переработке мусора должна занять биотехнология. Так, уже сегодня разливы нефти и других сильных загрязнителей устраняют с помощью специальных штаммов бактерий, созданных для ремедиации почв: «Бактерии—нефтедеструкторы для биоремедиации супесчаных почв Воронежской области» [3]. Кроме того, занятно, что пластик, исходно считавшийся небиоразлагаемым, таки потребляется в пищу недавно обнаруженными в Мировом океане бактериями: «Пластик на завтрак» [4]. В будущем данное обстоятельство наверняка будет использовано для борьбы с пластиковым загрязнением океанов: это может быть как создание специальных штаммов, которые питаются конкретными видами отходов, так и создание новых разновидностей пластмасс, которые разлагаются в биосфере за известное время. — Ред.
Подобные источники питают мусорные «пятна» (около 80% мусора поступает с суши, 20% так или иначе связаны с судоходством).
Океанические мусорные острова — новое достояние цивилизации
Пластиковая проблема
М усор, который производит человечество, не только увеличивается в количестве с каждым годом, но и охватывает всё новые и новые территории. Сферы влияния деятельности людей на Земле достигли без преувеличений глубин океана. Жители водных экосистем, не видимые человеческому глазу, а также те, что в десятки раз превышают размеры человека, ощутили на себе все прелести цивилизации. Круговорот пластика в природе в конечном счёте замыкается на всех живых существах: после производства и потребления он через грунт, воду, океан, растения, по пищевой цепочке попадает ко всем животным и человеку.
Но подавляющее большинство населения не знает об этой ситуации, так как она не предаётся массовой огласке и не ставится во главе угла политическими деятелями. Это ещё больше усугубляет сложность и без того плачевного положения. В статье приведены факты о морском мусоре и информация о методах решения проблемы, доступные каждому из нас.
Откуда мусор в океане
Человек не живёт в океане — так откуда же там взялись огромные мусорные острова? 80% мусора попадает в океан из наземных источников: с течениями рек с суши, с берегов морей, на которых любят отдыхать туристы, не убирая за собой. Основную часть этого мусора составляют бутылки из-под воды, стаканы, колпачки, пакеты. Остальные 20% — это отходы нефтяных буровых установок и судоходства: рыболовные сети (более 705 000 тонн), мусор непосредственно с судов, выброшенные или утерянные грузовые контейнеры.
Опасность пластика в океане
Плавая на поверхности воды, мусор блокирует солнечный свет, что опасно для жизни планктона и водорослей, которые играют важнейшую биологическую роль в пищевой цепочке и поддержании экосистемы, производя необходимые питательные вещества. Являясь пищей для других морских существ, исчезновение планктона и водорослей повлечёт за собой исчезновение других видов, в том числе и тех, которые потребляет человек.
Помимо этого, пластик опасен тем, что долго не распадается в воде, так как охлаждается и покрывается водорослями. Морской мусор становится опасной пищей для местных обитателей (застревает в желудке, в результате чего животное не может больше есть, умирая от голода), а также часто является причиной их физических повреждений (запутывание в сетях, упаковочных материалах и пр.). Учёные прогнозируют, что к 2050 году 99,8% морских птиц будут потреблять в пищу пластик. Принимая мелкие гранулы пластика за икринки, птицы кормят ими своих детёнышей, что приводит к их скорой гибели.
При фотодеградации (распад под воздействием солнечного света) из пластика выделяются красители и химикаты (бисфенол А), которые попадают в воду. Пластик также имеет свойство накопления токсинов в своих гранулах, которые передаются морским обитателям при потреблении вместо пищи, что может вызвать генетические проблемы, отравление и аккумуляцию в телах. Таким образом по пищевой цепочке это передаётся другим животным, а также доходит до человека. Учёные уже давно доказали, что пластик содержится в телах людей.
Как образуются мусорные острова
Что это за мусорные острова или пятна? Они представляют собой большую концентрацию мусорных частиц антропогенного происхождения (т.е. появившихся в результате человеческой деятельности), которые дрейфуют на поверхности воды. Как пластик собирается в них? Эти пятна образуются благодаря схождению в одной точке океанских течений и ветра, которые закручивают мусор в вихрь и затягивают к центру. Такие крупные течения присутствуют в шести точках мирового океана: Северное тихоокеанское (восточное и западное течения), Южное тихоокеанское, Северное и Южное атлантические, Индийское.
Самое большое мусорное пятно — Большое тихоокеанское, также известное как Тихоокеанский мусорный водоворот («мусороворот»). Он расположен в северной части Тихого океана, примерно между 135°—155° западной долготы и 35°—42° северной широты. Состоит из двух частей: западной, со стороны Японии, и восточной, у берегов Калифорнии и Гавайев. Официально мусорное пятно было открыто в 1997 году, хотя его образование было предсказано в 1988 году Национальной ассоциацией океанов и атмосферы (National Oceanic and Atmospheric Association; NOAA) после долгих лет мониторинга количества мусора, сбрасываемого в океан. Первым Большое мусорное пятно обнаружил капитан Чарльз Мур при пересечении субтропического течения северной части Тихого океана, где он заметил огромное количество морского мусора (кусков пластика) вокруг своего корабля.
Сильные водовороты в этой части Тихого океана образуются при встрече тёплых южных течений с холодными арктическими благодаря вращению Земли. Таким образом, пластиковая бутылка, выброшенная на берегу Калифорнии, попавшая в центр водоворота, подхваченная южным течением, достигает берегов Мексики, где её может настигнуть северное экваториальное течение и перенести через весь океан. Возле берегов Японии бутылка может быть перехвачена мощным северным течением и в конце концов попадает в западную часть северного тихоокеанского течения.
Большое Тихоокеанское мусорное пятно не видно со спутника и оно не представляет собой отдельно плавающий остров из мусора. Оно состоит из мелких частиц пластика, называемого микропластиком, который образует мутный суп. Исследователи собрали более 750 000 кусков микропластика в 1 кв километре на данном участке. В скором времени морское дно под Большим мусорным пятном может стать огромной свалкой: учёные обнаружили, что около 70% мусора спускается под воду. Источники загрязнения — Северная Америка и Азия.
Помимо Большого Тихоокеанского мусорного пятна, существуют ещё и другие: Индийское (в центральной части Индийского океана, было открыто в 2010 году) и Северо-Атлантическое (в Саргассовом море), а также остальные тропические океанические течения, собирающие мусор.
Проблематичность решения
Основная загвоздка в решении проблемы очистки океана от мусора состоит в том, что ни одна из стран не берёт на себя ответственность за его образование и, соответственно, отказывается от применения каких-либо мер. Как говорит Чарльз Мур, открыватель Большого Тихоокеанского мусорного острова, очищение океана от мусора сделает банкротом любую страну, которая за это возьмётся.
Другая проблема заключается в сложности самого механизма очистки. Поскольку мусор имеет небольшие размеры, его сложно выловить отдельно от морских обитателей. Помимо этого, роль играет несоизмеримо большой размер площади океана, что технически значительно усложняет процесс. Национальное управление океанических и атмосферных исследований США (NOAA) в рамках программы Морского мусора (Marine Debris Program) подсчитало, что для очистки менее 1% северной части Тихого океана понадобится 67 кораблей в год.
Исходя из увеличения оборота пластика в современном мире, легко предположить, что пластиковые отходы растут с каждым годом и, соответственно, всё больше мусора попадает в океан. Чарльз Мур, повышая осознанность через собственную экологическую организацию Algalita Marine Research Foundation, во время экспедиции в 2014 году использовал летательные беспилотные аппараты для наблюдения за пятном с воздуха. Было установлено превышение содержания пластика в 100 раз в сравнении с предыдущим значением. Команда экспедиции также обнаружила новые пластиковые образования, или острова, длиной около 15 метров.
Как беречь океаны от мусора?
Решение данной глобальной проблемы, как и любой другой, лежит в её корне — необходимо сократить производство, потребление, выброс пластика максимально насколько это возможно. На государственном уровне всех стран должна проводиться программа осведомления населения о данном вопросе, введена практика переработки пластиковых отходов, очищения прибрежных зон и пляжей от мусора (установка соответствующих знаков, контейнеров, наложение штрафов).
Существенным личным шагом будет отказ (или сокращение потребления) от морепродуктов, поскольку рыболовство играет большую роль в загрязнении океанов отходами, выброшенными сетями, и чрезмерным выловом нарушает баланс водных экосистем, вследствие чего множество видов сокращается быстрее, чем успевает восстановиться.
Наиболее значительную роль в приближении катастрофы играет одноразовое потребление, масштабы которого зависят от каждого из нас. Необходимо отказаться от одномоментного личного комфорта (вода в пластиковых бутылках, кофе в стаканчиках на вынос, заведения быстрого питания, одноразовая посуда, пластиковые пакеты в супермаркетах и пр.) для более глобального и продолжительного эффекта. Природа меняется медленно, но неуклонно. Если сейчас не задуматься и не остановиться, страшно представить, в каком мире мы будем жить через пару десятков лет.
Минимизируйте потребление пластика сами (откажитесь везде, где это возможно, а в других случаях — используйте многократно и сдавайте на переработку, если это возможно), подбадривайте других, убирайте мусор, делитесь информацией, поддерживайте соответствующие организации, и мы вместе сможем сохранить те прекрасные чудеса, что подарила нам Природа.