Пластик – це як повітря

Пластик – це як повітря. Життєво важливий для сучасних суспільств, він є всюди. Але після закінчення терміну служби, коли сонце, вітер та ерозія зменшують його, він потрапляє в море. Його передбачувана плавучість, підкріплена деякими дослідженнями, змушувала вважати, що найбільша проблема – на поверхні. Але нова робота, опублікована в Nature, спираючись на сотні станцій відбору проб, розміщених на різних глибинах, показує, що мікропластик вже є всюдисущим: він є на пляжах, у відкритому морі, від поверхні до найбільших глибин океану. Дослідники також виявили, що вуглець, присутній у цих полімерах, інтегрується в цикл вуглецю природного походження з наслідками, які ще не вдається уявити.

Існують сотні досліджень, присвячених присутності мікропластику в морях. Тепер група дослідників з чотирьох континентів зібрала понад 1200 таких робіт, щоб переглянути їхні результати та доповнити ними власне дослідження. Вони виявили значну варіативність у результатах, але більшість робіт були проведені з використанням поверхневих тралів, і дуже мало досліджень присвячено присутності пластику у всій товщі води. Саме це вони зробили, використовуючи майже 2000 станцій на різних глибинах, які збирали дані протягом десятиліття. Це дозволило їм підтвердити свої моделі для оцінки кількості пластику в морі та місць його накопичення.

«Ми класифікували мікропластик на дві категорії: малий (1–100 мкм) і великий (100–5000 мкм), причому малий мікропластик чисельно переважає», – пише в електронному листі Шиє Чжао, дослідник Японського агентства науки і технологій з морських та земних ресурсів. Значення (мкм) відносяться до мікрометрів або мікрон, тисячної частини міліметра. «Через свій крихітний розмір малі частинки осідають дуже повільно і, як правило, розподіляються більш рівномірно у товщі води порівняно з макропластиком і більшими мікропластиками», – додає він.

Насправді, вони спостерігали, що більші шматки накопичуються на поверхні та на дні морів, тоді як менші частинки менше піддаються впливу фізичних океанічних бар’єрів. «В результаті малі мікропластики довше залишаються у зваженому стані у товщі води, що збільшує ймовірність біологічного впливу», – завершує Чжао. За морськими зонами автори виявили значну варіативність. Але виділяють континентальні платформи, де виміряли медіану в 500 частинок на кубічний метр (м³), що в 30 разів більше, ніж у відкритому морі (16/м³). Вони вважають це логічним, оскільки вони знаходяться ближче до джерел проблеми. Однак на узбережжі відбувається радикальне зниження до 1000 разів зі збільшенням глибини до відскоку вже на дні.

«Різке зменшення мікропластику, ймовірно, пов’язане з високою мінеральною та біологічною продуктивністю у прибережних водах, що прискорює осідання агрегованого мікропластику», – стверджує Чжао. «Діатомові водорості, поширені в прибережних екосистемах, виробляють силікатні панцирі [клітинні шари], які зазвичай знаходяться на поверхні мікропластику, що збільшує його баласт і полегшує осідання», – додає він. Цей та інші процеси, такі як осадження кальциту, «сприяють вертикальному транспортуванню мікропластику в прибережних водах», – завершує він.

У відкритому морі це дослідження підтверджує накопичення великої кількості мікропластику в океанічних кругообігах. У цих великих обертових течіях, таких як Субтропічний кругообіг у Північній частині Тихого океану або Південній Атлантиці, накопичуються кількості в кілька сотень шматочків пластику на кубічний метр. Але це медіана, деякі станції зібрали понад 10 000, хоча вони не утворюють так звані пластикові острови. «Пластикових островів не існує. Якщо ми подорожуємо в зони конвергенції субтропічних кругообігів, де знаходяться ці знамениті острови, ви нічого не побачите. Можливо, ви побачите більше пляшок, пакетів та іншого пластику з більшою плавучістю, але ви не побачите накопичених мас пластику», – підкреслює Патрісія Вільяррубіа Гомес, експерт з пластикового забруднення та впливу пластисфери зі Стокгольмського центру стійкості (Швеція). «Ситуація і так достатньо погана, щоб не потребувати перебільшень», – додає вона. Крім того, каже вона, ці метафори відводять розмову вбік. «Пластмаси виготовляються з викопного палива та хімікатів, небезпечних для здоров’я (також отриманих з викопного палива). І єдиний реальний спосіб, з наукової (системної) точки зору, боротися із забрудненням мікропластиком і пластиком усіх розмірів – це значно скоротити його виробництво», – стверджує Вільяррубіа, яка не брала участі в цьому дослідженні.

Присутність на різних глибинах не відповідає прогресії, як це видно на узбережжі. Таким чином, вони знайшли 1100 частинок/м³ між 100 метрами (до яких сягає дія сонячного випромінювання) і 270 метрами на уявній лінії, що йде з півночі на південь в Атлантиці. Також було виміряно понад 2500 мікропластиків в Арктиці та до 13 500 на глибині 6800 метрів, на початку Маріанської западини в Тихому океані. У цьому нерівномірному розподілі пластику беруть участь так звані пікнокліни, шари водної товщі з більшою щільністю через температуру, або через більшу концентрацію солі, або через поєднання обох. Більший мікропластик може застрягати в цих зонах. Середня концентрація у всій товщі води становить 205 шматочків пластику на кубічний метр.

Це дослідження виявило полімери з 56 різними формулюваннями. Хоча промисловість розробила сотні способів об’єднання мономерів (молекул), переважна більшість мікропластиків походить із семи типів полімерів, таких як поліетилен або полістирол, які всі присутні в морі. У цих довгих хімічних ланцюгах може бути присутність близько 16 000 різних хімічних речовин, але є хімічний елемент, який повторюється, – вуглець викопного походження. Дослідження глибин виявило, що до 5% присутнього вуглецю вже має пластикове походження.

Арон Стаббінс досліджує цикл вуглецю в Північно-Східному університеті (США). Циркуляція цього елемента лежить в основі життя, і пластик може його змінювати. «Ситуація подібна до ситуації зі здоров’ям людини: ми швидко виявляємо, що пластик присутній у нашій крові, мозку та новонароджених. Однак ми ще не повністю усвідомлюємо проблеми зі здоров’ям, які викликає наш вплив на них», – нагадує Стаббінс, старший автор дослідження, опублікованого в Nature. «В океанах ми також виявляємо поширення пластику. У міру того, як ми усвідомлюємо його поширеність, ми починаємо розглядати його можливий вплив на життя та цикл вуглецю в морі», – додає він. Його лабораторія вже отримала фінансування на його вивчення.

У дослідженні, опублікованому в 2024 році, Стаббінс та інші колеги проаналізували цей можливий вплив на так званий морський сніг. «Цей термін відноситься до частинок органічного вуглецю, вироблених життям на поверхні океану, які опускаються в океанічні глибини, транспортуючи вуглець у глибини та видаляючи його з атмосфери», – деталізує він. Але при змішуванні з пластиком він тоне повільніше, ніж незабруднений. «Таким чином, включення пластику в морський сніг уповільнює потік вуглецю в глибини океану, що зменшує здатність океану захоплювати атмосферний вуглекислий газ і компенсувати зміну клімату, спричинену людиною», – завершує він.

Автори вже підрахували ще один вплив, який ускладнить життя вченим. Основним інструментом датування минулого, будь то археологічні розкопки чи природні процеси, є вуглець-14. Але внесок пластикового вуглецю змінює співвідношення цього радіоактивного елемента, плутаючи цей природний годинник до 400 років, наразі.

Як нагадує Андрес Козар, який вивчає пластикове забруднення в Університеті Кадіса, «протягом багатьох років розповідь про забруднення океану пластиком зосереджувалася головним чином на пляжах і великих зонах накопичення, які утворюються на поверхні океанів». Але ця нова робота «розширює наше розуміння проблеми, остаточно підтверджуючи, що головний біль від пластику не закінчується на поверхні океану». Його жаль щодо екосистем найглибшого океану тепер підкріплений даними: «Плавучий мікропластик не залишається на плаву, а проникає в океан, досягаючи глибин понад 2000 метрів. Нижче 1000 метрів ми входимо в те, що відоме як батіпелагічний шар океану, шар води, в принципі, досить від’єднаний від решти планети. Там вода не оновлюється, поки не пройде сотні років, навіть тисячоліття. Ну, у нас вже є наша спадщина там. В умовах темряви та температури глибин океану мікропластик буде практично вічним».