Приливные болота, наполненные пресной водой и критически важные для дикой природы и защиты побережья, теперь служат ловушками для микропластика. Команда исследователей из Пенсильванского государственного университета обнаружила, что эти болота улавливают большое количество разнообразных пластиковых частиц, причём их концентрация и связанные с ними экологические риски увеличиваются ниже по течению.
Исследование, опубликованное в журнале Marine Pollution Bulletin, показало, что наиболее опасные полимеры, такие как крупные молекулы, содержащиеся в одноразовом пластике, представляют значительную экологическую угрозу.
«Эстуарии и приливные болота на их окраинах являются высокопродуктивными и разнообразными средами обитания, поскольку они представляют собой области, где пресная и солёная вода смешиваются», — сказал Натаниэль Уорнер, доцент кафедры экологической инженерии и автор исследования. «Накопление пластика и связанная с ним токсичность могут снизить общую продуктивность эстуариев и угрожать здоровью рыбного хозяйства и его экономической жизнеспособности».
В ходе исследования учёные проанализировали отложения из Национального заповедника дикой природы Джона Хейнца под Филадельфией, крупнейшего сохранившегося пресноводного приливного болота в Пенсильвании. Они обнаружили 4 590 частиц микропластика и 29 типов полимеров, причём наиболее распространёнными были полипропилен, полиуретан и резина от шин.
Джутамас Буссаракум, ведущий автор и докторант кафедры гражданского и экологического инжиниринга, сказала, что это загрязнение может также привести к попаданию микропластика в пищевую цепь, где он может накапливаться в организме человека и влиять на иммунную систему, обмен веществ и даже работу мозга.
«Также важно отметить, что приливные болота, эстуарии и другие прибрежные районы часто расположены вблизи крупных городских поселений», — сказала Лиза Эмилии, доцент кафедры физической географии и экологических исследований в Пенсильванском государственном университете в Алтуне и член исследовательской группы. «Это означает, что воздействие на человека происходит с двух сторон: из городских источников, которые выбрасывают микропластик в окружающую среду, и дополнительный риск связан с проживанием вблизи болот, где накапливается пластик».
Для определения типов микропластика, представляющих наибольший экологический риск, команда сосредоточилась на наиболее распространённых пластмассах, оценивая их относительную токсичность с помощью индекса опасности полимера, который учитывает химический состав, оценку опасности и их обилие в образцах для разработки оценки риска.
«Мы рассмотрели потенциал пластмасс вызывать канцерогенные, мутагенные или токсические эффекты в системах, включая репродуктивную, иммунную и эндокринную», — сказала Буссаракум. «Пластмассы, изготовленные из сырья, содержащего канцерогены, были классифицированы как высокорисковые, представляющие значительную угрозу как для окружающей среды, так и для здоровья человека».
Команда обнаружила, что полипропилен был наиболее распространённым пластиком в приливном болоте. Полипропилен широко используется в одноразовых изделиях, таких как контейнеры для еды, соломинки и чашки. Исследователи считают, что одноразовые пластмассы являются основным источником микропластикового загрязнения в этом районе.
«Поскольку многое из того, что мы обнаружили, было связано с одноразовыми пластмассами, наше исследование может лечь в основу законов, политик и образовательных программ, направленных на сокращение производства и использования этих предметов, а также на расширение усилий по переработке этих продуктов», — сказала Эмилии. «Наши выводы о токсичности также предоставляют простой количественный способ описать экологический риск, от незначительного до экстремального, который может быть использован для информирования общественности о рисках как для экосистем, так и для здоровья человека».
Раймонд Наджжар, профессор океанографии и член исследовательской группы, сказал, что, хотя отбор проб проводился в одном пресноводном приливном болоте в Филадельфии, полученные данные отражают информацию со всего мира, подчёркивая глобальную значимость их работы.
«В настоящее время предпринимаются усилия по созданию глобального договора о пластмассах, который будет регулировать производство и утилизацию пластмасс», — сказал он. «Такие исследования, как наше, предоставляют важные данные для поддержки научно обоснованной политики».
Наджжар сказал, что эта работа также помогает решить «парадокс пропавших пластиков», который относится к тому факту, что в океане, по-видимому, меньше пластика, чем ожидалось, исходя из речных стоков.
«Одним из объяснений является то, что эстуарии действуют как ловушки для пластика», — сказал Наджжар. «Наши результаты подтверждают эту идею, показывая значительное накопление пластика в приливных болотах. Сравнивая данные по всему миру, мы обнаружили, что эстуарии и болота играют заметную роль в долгосрочном хранении пластика».
Буссаракум сказала, что, хотя пластмассы улучшают многие аспекты жизни, их широкое использование и неправильное обращение приводят к попаданию в окружающую среду.
«Будущие исследования должны быть сосредоточены на выявлении конкретных продуктов, которые вносят наибольший вклад в загрязнение микропластиком», — сказала она. «Отслеживая не только тип полимера, но и источник продукта, мы можем либо изменить дизайн материалов, либо сократить их использование, либо полностью заменить проблемные продукты».
Другим приоритетом является разработка стратегий по устранению существующего пластика в окружающей среде, сказала Буссаракум.
«Даже если мы сократим использование пластика, уже присутствующий пластик будет продолжать разлагаться на микро- и наночастицы, которые могут попасть в пищевые цепи и в конечном итоге в наши организмы», — сказала она.
Наджжар сказал, что необходимо уточнить глобальный бюджет пластмасс.
«Хотя у нас есть достоверные данные о том, сколько пластика производится, мы всё ещё недостаточно знаем о том, сколько попадает в окружающую среду, как он перемещается и где в конечном итоге оказывается», — сказал Наджжар. «Ответы на эти вопросы будут иметь решающее значение для защиты как экосистем, так и здоровья человека».
В рамках своего проекта исследовательская группа использовала лазерную инфракрасную спектроскопию (LDIR) в аналитической лаборатории Пенсильванского государственного университета по анализу экологических загрязнений — быстрый инструмент визуализации, который определяет размер и химический состав пластиковых частиц.
«В Пенсильванском государственном университете нам посчастливилось иметь доступ к нескольким методам идентификации микропластика», — сказала Эмилии. «Наша работа вносит вклад в растущий объём исследований, использующих LDIR для идентификации микропластика».
Предоставлено Пенсильванским государственным университетом.