В последнее десятилетие все больше исследователей изучают загрязнение пластиком - одну из самых острых экологических проблем в мире. Они добились прогресса, но все еще сталкиваются с проблемами, такими как сопоставимость результатов, особенно в отношении микрочастиц пластика.

Например, не существует стандартной методики сбора и анализа образцов. Большинство исследований представляют выводы, основанные на количестве частиц, как если бы они были экологически эквивалентными, независимо от размера, объема, массы или площади поверхности.

Статья трех бразильских исследователей, опубликованная в журнале Environmental Science and Pollution Research, призвана внести вклад в прогресс в этой области, предложив новый взгляд на морфологию частиц.

Используя теоретический подход, авторы утверждают, что включение морфологических атрибутов в анализ может выявить значительные различия между образцами микропластиковых частиц, демонстрируя, что образцы, изначально считавшиеся эквивалентными, поскольку они содержат одинаковое количество частиц, на самом деле оказывают различное воздействие на окружающую среду из-за вариаций в размере и форме частиц.

Микропластические частицы (МП) представляют собой искусственные полимеры длиной от 0,001 до 5,0 миллиметров, или 1-5 000 микрометров (мкм), и встречаются во всех видах окружающей среды. В Бразилии было опубликовано мало исследований загрязнения МП, особенно в отношении внутренних водных районов.

"Большинство исследований, проведенных по МП, сообщают о количестве частиц в единицах, принятых для данного типа образца, начиная от объема в случае воды, массы, когда анализ включает почву и осадки, и заканчивая особями для биоты. Мы исследовали МП в лаборатории в течение нескольких лет, и мы подтвердили, что размер важен и имеет значение. Мы измеряем размер частиц во всех образцах. В этом исследовании мы обнаружили образцы с одинаковым количеством МП, но значительными различиями в размере частиц и очень разными уровнями пластикового загрязнения на основе массы и объема частиц", - сказал агентству FAPESP первый автор статьи Десио Семенсатто. Он является профессором Института экологических, химических и фармацевтических наук Федерального университета Сан-Паулу (ICAQF-UNIFESP).

Другие авторы статьи - профессор Жоржиа Лабуто и Кристиано Резенде Жеролин, бывший научный сотрудник UNIFESP.

По словам Семенсатто, группа завершает работу над статьей о водохранилище Гуарапиранга, источнике питьевой воды для Сан-Паулу и двух близлежащих городов - Итапекерика-да-Серра и Эмбу-Гуасу. "Мы собирали образцы во влажный и сухой сезоны и обнаружили больше МП в один сезон, чем в другой, с еще большей разницей в массе и общем объеме пластика в каждом образце. Использование только количества частиц в качестве параметра фокусируется только на одном измерении и игнорирует тот факт, что различные размеры частиц по-разному влияют на экосистемы", - сказал он.

Согласно недавней статье, исследователи проанализировали семь образцов, содержащих по 100 МП. Эти образцы можно было бы считать эквивалентными с точки зрения обычных показателей загрязнения. Однако проведенные сравнения показали, что их воздействие на окружающую среду будет очень разным. В одном образце МП были больше по объему, массе и удельной площади поверхности. Следовательно, в нем было больше пластика, чем в других образцах, и, скорее всего, при разрушении в результате физико-химической деградации он даст большее количество еще более мелких частиц.

В другом сравнении они проанализировали образцы со 100 МП и 10 МП соответственно, отметив, что если учитывать только количество частиц, то вывод будет заключаться в том, что в первом случае пластика в десять раз больше, чем во втором, хотя в обоих случаях общая масса и объем пластика одинаковы, а размер частиц и удельная площадь поверхности больше в первом случае.

Авторы также подчеркивают вопрос морфологии или формы частиц. Например, образцы, содержащие волокна, имели меньший объем, массу и площадь поверхности.

"Мы также изучаем вопрос удельной площади поверхности, что очень важно, особенно при изучении МП как переносчиков других загрязняющих веществ, таких как металлы или фармацевтические препараты", - сказал Семенсатто. "Размер частиц влияет на площадь поверхности, доступную для адсорбции этих загрязнителей. Кроме того, МП образуют пластисферу, которая служит субстратом для организмов и рассеивает эти организмы в другие среды, что имеет последствия для глобального здравоохранения".

Пластисфера - это сообщество бактерий, грибов, водорослей, вирусов и других микроорганизмов, которые эволюционировали, чтобы жить на искусственном пластике.

"Учитывая объем, массу и удельную площадь поверхности частиц, мы можем лучше понять, как МП загрязняют водоемы и переносят другие агенты, ответственные за загрязнение, включая микроорганизмы", - сказал Семенсатто. "Анализ всех атрибутов образцов открывает новые возможности и расширяет сопоставимость результатов".

Огромные масштабы проблемы

Мировое производство пластика достигло 348 миллионов метрических тонн в 2017 году, по сравнению с всего лишь 2 миллионами тонн в 1950 году. Глобальная пластиковая промышленность оценивается в 522,6 млрд долларов США, и ожидается, что к 2040 году ее мощности удвоятся, говорится в докладе благотворительного фонда Пью и компании SystemIQ, сотрудничающей с университетами Оксфорда и Лидса в Великобритании.

Производство пластика и загрязнение окружающей среды влияют на здоровье человека и способствуют выбросам парниковых газов. Пластик может быть проглочен более чем 800 морскими и прибрежными видами животных или стать причиной несчастных случаев с ними. Ежегодно в океаны попадает около 11 миллионов тонн пластиковых отходов.

В 2022 году 175 стран, представленных на Генеральной Ассамблее ООН, приняли историческую резолюцию о подписании к 2024 году юридически обязывающего обязательства по прекращению глобального загрязнения пластиком. Для этого они учредили межправительственный комитет по переговорам, который провел свою первую сессию в декабре.

"Этим исследованием мы хотим внести вклад в академические усилия по разработке процедур и методологий борьбы с пластиковым загрязнением", - сказал Семенсатто. "Наша статья предлагает дискуссию в академическом сообществе. Это предложение открыто для обсуждения. Мы приглашаем других ученых измерить МП и сообщить об их морфологических характеристиках в качестве вклада в обсуждение их экологического значения".

В этом контексте группа из UNIFESP, связанная с Semensatto, работает с Экологической корпорацией штата Сан-Паулу (CETESB) над разработкой протоколов для сбора проб воды и анализа МП в прибрежном регионе штата. Главная цель - найти способ сравнения результатов, чтобы МП стали частью непрерывного экологического мониторинга, который сейчас в Сан-Паулу не проводится.

Этот проект осуществляется под эгидой Rede Hydropoll, сети исследователей из различных учреждений, занимающихся изучением загрязнения водных источников.