Океаны содержат большое количество частиц биологического происхождения, включая, например, живые и мертвые организмы планктона и их фекалии. Эти так называемые биогенные частицы взаимодействуют друг с другом и часто образуют комки, или научно правильные агрегаты, многие из которых тонут в толще воды. В дополнение к этим природным частицам в океанах уже некоторое время находится большое количество пластиковых частиц размером менее пяти миллиметров, то есть микропластика.
Хотя новые виды микропластика постоянно попадают в океаны, а некоторые виды пластика имеют относительно низкую плотность и поэтому дрейфуют у поверхности воды, концентрации микропластика на поверхности океанов часто ниже, чем ожидалось. Кроме того, в последние годы в глубоководных отложениях неоднократно обнаруживали микропластик. Что происходит с микропластиком в поверхностном слое океана? Как они попадают на большие глубины? «Наша гипотеза заключалась в том, что микропластики вместе с биогенными частицами в морской воде образуют агрегаты, которые, возможно, погружаются в более глубокие слои воды», - объясняет доктор Ян Михелс, член Кластера передового опыта «Океан будущего» и ведущий автор исследования., которая была опубликована сегодня в международном журнале Proceedings of the Royal Society B.
Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи провели лабораторные эксперименты с шариками полистирола размером от 700 до 900 микрометров. Агрегационное поведение гранул сравнивали в присутствии и в отсутствие биогенных частиц. Эксперименты дали четкий результат: «Присутствие биогенных частиц было решающим для образования агрегатов. В то время как частицы микропластика сами по себе практически не агрегировали, они образовывали довольно выраженные и устойчивые агрегаты вместе с биогенными частицами в течение нескольких дней», - описывает Проф. д-р Аня Энгель, руководитель исследовательской группы GEOMAR, в которой проводилось исследование. Через двенадцать дней в агрегаты было включено в среднем 73 процента микропластика.
«Кроме того, мы предположили, что биопленки, присутствующие на поверхности микропластика, играют роль в формировании агрегатов», - объясняет Михельс, который руководил исследованиями во время работы в GEOMAR, а сейчас работает в Кильском университете.. Такие биопленки образуются микроорганизмами, обычно бактериями и одноклеточными водорослями, и являются относительно липкими. Для изучения их влияния на агрегацию были проведены сравнительные эксперименты с пластиковыми шариками, которые были либо очищены, либо покрыты биопленкой.«Вместе с биогенными частицами микропластик, покрытый биопленкой, сформировал первые агрегаты всего через несколько часов, намного раньше и быстрее, чем микропластик, который был очищен в начале экспериментов», - говорит Михелс. В среднем 91 процент микропластика, покрытого биопленкой, был включен в агрегаты через три дня.
«Если микропластик покрыт биопленкой и одновременно присутствуют биогенные частицы, в лаборатории очень быстро образуются стабильные агрегаты микропластика и биогенных частиц», - резюмирует Михельс. Во многих районах Мирового океана присутствие как многочисленных биогенных частиц, так и биопленок на микропластике, вероятно, является типичной ситуацией. «Вот почему процессы агрегации, которые мы наблюдали в наших лабораторных экспериментах, скорее всего, также происходят в океанах и оказывают большое влияние на перенос и распространение микропластика», - объясняет профессор доктор Кай Виртц, работающий в Институте Гельмгольца. Zentrum Geesthacht и принимал участие в проекте. Это может быть дополнительно исследовано в будущем путем целевого сбора агрегатов в океанах и последующего систематического анализа на наличие микропластика.