Пластиковый мусор был обнаружен в океанах, в почвах, отложениях и поверхностных водах по всему миру. Ожидается, что в ближайшие годы выбросы увеличатся на порядок. Фрагментация приводит к образованию все более и более мелких частиц, в конечном итоге достигающих субмикронного масштаба. При таких очень малых размерах пластиковые частицы могут представлять непредвиденный риск. Тем не менее, их трудно измерить в окружающей среде, поэтому оценки воздействия должны основываться на моделировании.
Исследователь из Вагенингена Эллен Бесселинг: «Мы уже знали, что микропластик переносится реками и может достигать отложений, что потенциально влияет на водную жизнь. Теперь у нас есть теоретический инструмент, который помогает нам понять, почему/как это происходит, и который помогает нам объяснить то, что мы видим. Это важно для разработки стратегий смягчения последствий пластикового мусора всех размеров и для прогнозирования выбросов пластика в наши океаны».
Моделирование нано- и микропластика в реках
В своем недавнем новаторском исследовании, опубликованном в журнале Environmental Pollution, Эллен Бесселинг и ее коллеги смоделировали концентрации пластиковых частиц размером от 100 нм до 10 мм для гидрологического режима течения реальной реки. Модель учитывала прямой перенос частиц, а также агрегацию частиц с естественными взвешенными твердыми частицами, а также перенос и осаждение образующихся так называемых гетероагрегатов. Модель также учитывала наличие биопленки на пластике, и сценарии модели были рассчитаны для пластиков различной плотности. «Это дает очень важные результаты о том, где в русле реки можно ожидать появления «горячих точек» для присутствия нано- и микропластика», - говорит руководитель проекта профессор Барт Кельманс. Никакие более ранние модели не учитывали все эти процессы, и были получены некоторые противоречивые результаты. Оседание в осадок, например, было важно для нано- и микропластиков размером менее одного микрометра из-за осаждения агрегатов, а также для пластиковых частиц размером более пятидесяти микрометров из-за прямого осаждения, но гораздо меньше для промежуточных размеров. Это означает, что ожидается, что эти частицы будут экспортироваться в море в большей степени.
Эффективность привязанности
Ключевым параметром модели является эффективность прикрепления, то есть вероятность того, что сталкивающиеся пластиковые и натуральные твердые частицы действительно слипнутся. Поскольку этот параметр не был известен, использовались литературные значения, принимая неполимерные наночастицы в качестве показателя микропластика. Эти значения, однако, использовались в сочетании - также впервые - с новыми измеренными значениями для реальных нано- и микропластиков. Эти экспериментальные данные по агрегации нано- и микропластика с взвешенными частицами в природной пресной воде оказались достаточно хорошо согласующимися с литературными данными. Хотя эти первые результаты являются многообещающими, исследовательская группа подчеркивает, что необходимы дополнительные исследования для изучения поведения агрегации нано- и микропластика в пресных и морских водах..
Оценка риска пластикового мусора
Проблема пластикового мусора стоит на повестке дня политиков и общественности, и общество требует оценки рисков пластикового мусора для человека и окружающей среды. Оценка риска для нано- и микропластика требует оценки воздействия и эффектов, вызванных пластиком, которые затем можно сравнить в характеристике фактических рисков для человека и окружающей среды. Пока аналитические методы обнаружения пластиковых частиц все еще находятся в стадии разработки, модели предоставляют бесценные инструменты для оценки воздействия пластика всех размеров. Модели также можно использовать для разработки сетей мониторинга и оптимизации стратегий выборки путем указания местоположений «горячих точек» на основе первых принципов. В Wageningen University & Research несколько проектов направлены на разработку инструментов для оценки риска пластикового мусора в морских и пресных водах, например, новый проект STW TRAMP (www.stwtramp.nl).