Микропластик в Азовском море

А.Е. Глушко

Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону

arinaglushko01@gmail.com

Аннотация. Загрязнение морской среды микропластиком представляет собой серьезную экологическую проблему. В исследовании представлена оценка концентраций микропластика в средах Азовского моря, а также анализ его морфологических и морфометрических характеристик, степени деградации и путей разрушения, а также химического состава. Определение микропластика проводилось по модифицированному методу NOAA.

В ходе исследования были отобраны 72 пробы пляжевых отложений, 27 проб донных отложений и 51 проба воды. Средняя концентрация частиц микропластика составила 69 шт/кг в донных отложениях, 45,2 шт/кг − на пляжах, 2,8 шт/л − в воде Азовского моря. Были выделены зоны с повышенным уровнем загрязнения микропластиком: северная и восточная части Таганрогского залива, Восточное Приазовье и Керченское предпроливье. В распределении МП по профилю пляжа для всех исследуемых районов четко прослеживается его накопление в тыльной части пляжа и в зоне заплеска. Анализ с использованием стереомикроскопа Микромед МС-1 вар. 2C Digital выявил преобладание полупрозрачных волокон размером до 1 мм во всех образцах. С помощью растрового электронного микроскопа VEGA II LMU установлено, что микропластик активно деградирует в морской среде в результате расслоения, растрескивания и расщепления. Анализ с применением ИК-Фурье-спектрометра позволил определить тип полимеров, включающих полистирол, полиэтилен, полипропилен и другие вещества.

Ключевые слова: пластиковый мусор, загрязнение вод, микропластик, морфологические характеристики, морфометрические характеристики, Азовское море.

Введение. Пластик является важной составляющей повседневной жизни современного человека. Мировое производство пластмасс резко возросло − с 1,5 млн т в 1950-х гг. до более чем 335 млн т в последние годы, при этом значительная их часть потенциально попадает в морскую среду в результате неправильного обращения с отходами [1]. Крупные пластиковые отходы, подвергаясь фрагментации под воздействием физических, химических и биологических процессов, разрушаются до размеров менее 5 мм, переходя в разряд микропластика [2].

Береговая зона Азовского моря активно осваивается в рекреационных целях и находится под воздействием стоков и выбросов крупных городов, таких как Ростов-на-Дону, Азов, Таганрог, Ейск, а также морского транспорта. В результате уровень загрязнения бытовыми отходами, включая пластиковый мусор, в этом регионе остается очень высоким. Проведенные исследования позволили получить целостное представление о загрязнении микропластиком, определить его источники и выделить основные зоны воздействия в акватории Азовского моря.

Материалы и методы. Пробы пляжевых отложений отбирались на площади 50 × 50 см с поверхности пляжей в трех зонах, а именно: 1) на тыльной стороне пляжа; 2) на линии максимального штормового заплеска; 3) на урезе. В общей сложности было собрано 72 образца, представляющих 24 различных пляжных зон побережья Азовского моря.

Отбор проб донных отложений проводился при помощи дночерпателя Петерсена на 27 станциях, объемом 3 л каждая. Образцы перевозили в хлопковых мешках и ведрах.

Отбор воды осуществлялся из поверхностного слоя. Все пробы были отобраны в объеме 1 л. Всего была отобрана 51 проба воды: 27 проб в открытом море и 24 – в береговой зоне на урезе.

Пробы воды, пляжевых и донных отложений, согласно модифицированному методу NOAA, после просеивания и сушки разделялись по плотности при помощи насыщенного раствора ZnCl2. Проводилось окисление органических веществ в пробе с использованием 30 % H2O2 и раствора катализатора при температуре 75 °С с последующей фильтрацией. Визуальная оценка выполнялась с помощью микроскопа с увеличением до 40 × [3; 4]. Степень деградации обнаруженных частиц микропластика определялась на растровом электронном микроскопе VEGA II LMU производства фирмы Tescan. Тип полимеров микропластика исследовался с помощью ИК-Фурье-спектрометров JASCO FT/IR-6800 и ФСМ 2202.

Результаты и обсуждение. Проведенные исследования показали, что пластиковый мусор присутствует в 100 % проб донных и пляжевых отложений, и в 98 % проб воды. Согласно результатам исследования, среднее количество фрагментов МП в одном килограмме пляжевых отложений составляет 45,2 частицы, и 69 частиц в донных отложениях. Среднее содержание МП в воде составляет 2,8 шт/л (рис. 1). Анализ пространственного распределения частиц МП показал, что зонами повышенных концентраций МП являются северная и восточная часть Таганрогского залива, Восточное Приазовье и Керченское предпроливье. В распределении МП по профилю пляжа для всех исследуемых районов четко прослеживается его накопление в тыльной части пляжа и в зоне заплеска. МП был зафиксирован во всех типах донных осадков, однако самое высокое содержание было характерно для песков и алевритовых илов, залегающих в прибрежной зоне [5; 6].

Рис. 1. Содержание частиц микропластика в (а) пляжевых (шт/кг) и (б) донных отложениях (шт/кг) Азовского моря (составлено автором)

Морфологические характеристики микропластика, обнаруженного в воде, донных и пляжных отложениях, указывают на повсеместное преобладание прямых или изогнутых синтетических волокон, пленок и фрагментов пластика различной толщины. Найденные частицы демонстрируют незначительное цветовое разнообразие (рис. 2). Преобладают прозрачные частицы, составляющие 68,3 %, 90 % и 70,8 % от общего количества в воде, донных и пляжных отложениях соответственно. Также присутствуют черные частицы (13,4 %, 7,5 % и 10 %), реже встречаются белые (2,8 %, 0,5 % и 5,5 %) и др.

Рис. 2. Цветовая гамма микропластика в пляжевых (а) и донных отложениях (б), в воде (в) Азовского моря, % (фото со стереомикроскопа Микромед МС-1 вар. 2C Digital) (составлено автором)

Типы деградации пластика были исследованы с использованием растрового электронного микроскопа (VEGA II LMU). Анализ 31 типичного образца показал различные виды деградации микропластика, включая расслаивание, растрескивание, расщепление и другие формы разрушения (рис. 3). 

Рис. 3. Виды деградации частиц микропластика (фото с растрового электронного микроскопа VEGA II LMU производства фирмы Tescan): а – расщепление, б – расслоение, в, г – растрескивание

Для определения типов полимеров, из которых состоят обнаруженные частицы микропластика, использовались ИК-Фурье-спектрометры JASCO FT/IR-6800 и ФСМ 2202. Основное внимание было уделено прозрачным волокнам, так как они составляли большинство зафиксированных частиц; после этого исследовались остальные образцы. В результате анализа идентифицированы различные типы полимеров, такие как полиэтилен (включая полиэтилен высокой (ПЭВД) и низкой плотности (ПЭНД)), полипропилен (ПП), полиэтилентерефталат (ПЭТФ) и др. (рис. 4).

Рис. 4. Идентификация микропластика с помощью ФСМ 2202

Список литературы

1. Alimba C.G., Faggio C. Microplastics in the marine environment: Current trends in environmental pollution and mechanisms of toxicological profile // Environmental Toxicology and Pharmacology. 2019. Vol. 68. P. 61−74. DOI: 10.1016/j.etap.2019.03.001.

2. Thompson R.C., Olsen Y.S., Mitchell R.P., Davis A., Rowland S.J., John A.W.G., McGonigle D., Russel A.E. Lost at sea: Where is all the plastic? // Science. 2004. Vol. 304(5672). P. 838. DOI: 10.1126/science.1094559.

3. Masura J.E., Baker J.E., Foster G., Arthur C. Laboratory methods for the analysis of microplastics in themarine environment: recommendations for quantifying synthetic particles in watersand sediments // NOAA Technical Memorandum NOS-OR&R-48. 2015. 31 p. URL: https://www.mwa.co.th/wpcontent/uploads/2023/01/1-NOAA_microplastics_methods.pdf

4. Зобков М. Б., Есюкова Е. Е. Микропластик в морской среде: обзор методов отбора, подготовки и анализа проб воды, донных отложений и береговых наносов // Океанология. 2018. Т. 58. № 1. С. 149–157.

5. Глушко А.Е., Беспалова Л.А. Микропластик в пляжевых отложениях Азовского моря: морфологические и морфометрические особенности // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2021. № 1. С. 99–110. DOI: 10.22449/2413-5577-2021-1-99-110.

6. Глушко А.Е., Беспалова Л.А., Беспалова Е.В., Картамышева Т.Б. Загрязнение микропластиком донных отложений Азовского моря // Наука Юга России. 2021 Т. 17. № 2. С. 57–65. DOI: 10.7868/S25000640210206.