Эксперты Института Альфреда Вегенера, Центра полярных и морских исследований им. Гельмгольца (AWI) недавно обнаружили в арктическом морском льду большее количество микропластика, чем когда-либо прежде. Однако большинство частиц были микроскопически малы. Образцы льда из пяти регионов Северного Ледовитого океана содержали до 12 000 частиц микропластика на литр морского льда. Кроме того, различные типы пластика оставили уникальный след во льду, что позволило исследователям проследить их до возможных источников. Это связано с массивным мусорным пятном в Тихом океане, в то время как, в свою очередь, высокий процент частиц краски и нейлона указывает на активизацию судоходства и рыболовства в некоторых частях Северного Ледовитого океана. Новое исследование только что было опубликовано в журнале Nature Communications.
Во время нашей работы мы поняли, что более половины частиц микропластика, попавших в ловушку во льду, имеют ширину менее одной двадцатой миллиметра, а это означает, что они могут быть легко проглочены арктическими микроорганизмами, такими как инфузории, а также копеподы», - говорит биолог AWI и первый автор доктор Илка Пикен. Наблюдение очень тревожное, потому что, как она объясняет, «никто не может с уверенностью сказать, насколько вредны эти крошечные пластиковые частицы для морской жизни или, в конечном счете, для человека».
Исследовательская группа AWI собрала образцы льда в ходе трех экспедиций в Северный Ледовитый океан на борту научно-исследовательского ледокола «Поларштерн» весной 2014 года и летом 2015 года. Они происходят из пяти регионов вдоль Трансполярного дрейфа и пролива Фрама, по которому морской лед переносится из Центральной Арктики в Северную Атлантику.
Инфракрасный спектрометр показывает сильное загрязнение микрочастицами
Термин «микропластик» относится к частицам пластика, волокнам, гранулам и другим фрагментам, длина, ширина или диаметр которых варьируется от нескольких микрометров (тысячных долей миллиметра) до менее пяти миллиметров. Значительное количество микропластика выбрасывается прямо в океан в результате постепенного разрушения более крупных кусков пластика. Но микропластик можно создавать и на земле. путем стирки синтетического текстиля или истирания автомобильных покрышек, которые сначала летают по воздуху в виде пыли, а затем сдуваются ветром в океан или попадают туда по канализационным сетям.
Чтобы определить точное количество и распределение микропластика в морском льду, исследователи AWI первыми начали анализировать ледяные керны слой за слоем с помощью инфракрасного спектрометра с преобразованием Фурье (FTIR), устройства, которое бомбардирует микрочастицы. с инфракрасным светом и использует специальный математический метод для анализа излучения, которое они отражают обратно. В зависимости от состава частицы поглощают и отражают разные длины волн, что позволяет идентифицировать каждое вещество по его оптическому отпечатку.
Используя этот подход, мы также обнаружили пластиковые частицы размером всего 11 микрометров. Это примерно одна шестая диаметра человеческого волоса, и это также объясняет, почему мы обнаружили концентрацию более 12 000 частиц на литр морской лед, который в два-три раза выше того, что мы обнаружили в прошлых измерениях», - говорит Гуннар Гердтс, в лаборатории которого проводились измерения. Удивительно, но исследователи обнаружили, что 67 процентов частиц, обнаруженных во льду, принадлежали к самой мелкой категории «50 микрометров и меньше».
Ледяной дрейф и химические отпечатки позволяют определить регионы происхождения загрязняющих веществ
Плотность и состав частиц значительно варьировались от образца к образцу. В то же время исследователи определили, что частицы пластика не были равномерно распределены по ледяному керну.«Мы проследили путь отобранных нами льдин и теперь можем с уверенностью сказать, что и регион, в котором первоначально формируется морской лед, и водные массы, в которых льдины дрейфуют через Арктику, растущие, оказывают огромное влияние на состав и наслоение частиц пластика в оболочке», - рассказывает Илка Пикен.
Группа исследователей также узнала, например. что льдины, гонимые в тихоокеанских водных массах Канадской котловины, содержат особенно высокие концентрации частиц полиэтилена. Полиэтилен прежде всего используется в упаковочном материале. Как пишут эксперты в своем исследовании, «Соответственно, мы предполагаем, что эти фрагменты представляют собой остатки так называемого Большого Тихоокеанского мусорного пятна и выталкиваются вдоль Берингова пролива и в Северный Ледовитый океан тихоокеанским стоком».
Наоборот, во льду мелководных окраинных морей Сибири ученые находили преимущественно частицы корабельной краски и нейлоновые отходы рыболовных сетей.«Эти данные свидетельствуют о том, что как расширение судоходства, так и рыболовства в Арктике накладывают свой отпечаток. Таким образом, высокие концентрации микропластика в морском льду можно отнести не только к источникам за пределами Северного Ледовитого океана. Вместо этого они также указывают на локальное загрязнение в Арктике», - говорит Илка Пикен.
Исследователи обнаружили в морском льду в общей сложности 17 различных типов пластика, включая упаковочные материалы, такие как полиэтилен и полипропилен, а также краски, нейлон, полиэстер и ацетат целлюлозы, последний в основном используется в производстве сигаретные фильтры. В совокупности эти шесть материалов составляют примерно половину всех обнаруженных частиц микропластика.
По словам Илки Пикен, «морской лед связывает весь этот пластиковый мусор на срок от двух до максимум одиннадцати лет - время, которое требуется льдинам из окраинных морей Сибири или североамериканской Арктики, чтобы достичь Fram Пролив, где они тают.«Но, наоборот, это также означает, что морской лед переносит большое количество микропластика в воды у северо-восточного побережья Гренландии».
Исследователи пока не могут сказать, остаются ли выброшенные пластиковые частицы впоследствии в Арктике или переносятся дальше на юг; на самом деле кажется вероятным, что пластиковый мусор начинает погружаться в более глубокие воды относительно быстро. «Свободно плавающие частицы микропластика часто колонизируются бактериями и водорослями, что делает их все тяжелее и тяжелее. Иногда они слипаются вместе с водорослями, из-за чего дрейфуют на морское дно гораздо быстрее», - объясняет биолог и соавтор AWI доктор Мелани Бергманн..
Наблюдения, сделанные исследователями глубоководной сети HAUSGARTEN AWI в проливе Фрама, придают дополнительный вес этому тезису. Как рассказывает Мелани Бергманн: «Недавно мы зафиксировали концентрацию микропластика до 6500 пластиковых частиц на килограмм морского дна; это чрезвычайно высокие значения."