Забруднення навколишнього середовища Пластичне море - спектр науки
Забруднення навколишнього середовища: пластикове море
Пляж Каміло віддалений на краю Великого острова Гаваїв, і до нього не можна дістатися дорогою. З його білим піском і шумливим прибором ви можете знайти все, що очікували б від ідилічного пляжу в тропіках - якби не проблема, яку навряд чи можна було б пропустити: багато пластикового сміття, що валяється, псує картину. Пляшки, рибальські сітки, мотузки, взуття і навіть зубні щітки можна знайти в смітті, яке тут накопичується завдяки особливому поєднанню океанічних течій та місцевих вихорів. Як показали дослідження 2011 року, верхній шар піску складає до 30 відсотків його ваги із пластику. Пляж Каміло вже називали найбруднішим пляжем у світі і пропонує дуже чітку і жахливу картину того, скільки пластикових відходів людство вже потонуло в океанах.
Від Арктики до Антарктики, від поверхні до океанічних відкладень - куди б вчені не дивились, вони знаходили пластик. Інші залишки, залишені людиною після гниття або іржі - пластик, навпаки, зберігається роками, змушує тварин гинути, забруднює навколишнє середовище та руйнує цілі узбережжя. За деякими оцінками, від 50 до 80 відсотків сміття в океанах - це пластик. "На землі є місця, де ви не можете знайти пластику", - говорить океанограф Кара Лаванда, Закон Асоціації морської освіти в Вудс-Гоулі, штат Массачусетс. "Однак у морі, куди б ми не подивились, ми натрапили на пластик. Він просто скрізь".
Газети рясніють статтями про велику сміттєву ділянку в центральній частині Тихого океану - Велику тихоокеанську сміттєву ділянку, навколо якої плаває багато пластику, а волонтери скрізь допомагають прибирати пляжі. Однак багато в чому дослідження проводяться повільніше, ніж зацікавлена громадськість. Досі вчені намагаються відповісти на найосновніші питання: скільки насправді пластику плаває в океані? Де воно знаходиться, в якій формі воно виникає, і які наслідки? Однак морські дослідження є складними, дорогими і трудомісткими: просторі океани не так просто шукати часто мікроскопічні пластикові частинки, і лише деякі дослідники навіть поставили це за мету.
Але інтерес зростає. "За останні чотири роки було більше публікацій на цю тему, ніж за останні 40 років разом", - сказав Маркус Еріксен, директор з досліджень та співзасновник 5 Gyres Institute в Санта-Моніці, штат Каліфорнія. Організація хоче боротися із забрудненням пластиками океанів, хоча вчені та екологічні активісти добре знають, що це непросте завдання. У травні 2016 року Програма ООН з охорони навколишнього середовища (ЮНЕП) опублікувала заяву, згідно з якою "пластикові та мікропластикові відходи в морі стають все більшою і більшою проблемою, і глобальна реакція потрібна якомога швидше".
Звідки береться весь цей пластик?
У 2014 році команда в природному заповіднику Папаганаумокуакеа біля північно-західного узбережжя Гаваїв витягла з води рибальську мережу вагою 11,5 тонни - приблизно така ж важка, як автобус у міському русі. Кажуть, що значна частина пластикових відходів в океані надходить із сіток та інших риболовецьких засобів, які були загублені або утилізовані в морі. За підрахунками ЮНЕП, ці примарні мережі становлять до десяти відсотків сміття в морі - близько 640 000 тонн [1].
І є набагато більше. Світове виробництво пластмас щороку збільшується. Це вже становить близько 300 мільйонів тонн, і значна частина його в якийсь момент опиняється в океані. Пластикове сміття залишають на пляжі, поліетиленові пакети дмухають у море. Величезні суми із звалища можна легко змити або здути, якщо магазини недостатньо захищені. Інші джерела менш очевидні: коли шини зношуються, на дорозі залишаються дрібні осколки, які потрапляють у каналізацію та в кінцевому підсумку в океани.
Під час його експедицій у найрізноманітніші океани команда Еріксена вже знайшла все можливе в морі та оцінила це для публікації у 2014 році. За масою понад 87 відсотків пластику, що плаває в морі, має розмір понад 4,75 міліметра, включаючи буї, мотузки, сітки, відра, пляшки та пакети. Однак за кількістю предметів великі пластикові деталі становили лише сім відсотків. Багато пластикових предметів, які постійно піддаються впливу сонячного світла та хвиль, поступово руйнуються на мікроскопічні частинки; інші за своєю суттю крихітні, такі як так звані мікрогранулки, маленькі сфери, які додаються до очищуючих кремів та інших косметичних продуктів і нарешті зникають у каналізаційній системі.
Річард Томпсон з Університету Плімута у Великобританії проводить дослідження пластикових відходів в океані. З того часу, як він у 2004 році запропонував термін мікропластика, з цього приводу зростає занепокоєння. Сьогодні цей термін в основному використовується лише для частинок діаметром менше п’яти міліметрів. Дослідницька група Томпсона виявила цей мікропластик не лише майже у всіх їх зразках з 18 пляжів Великобританії, а й у зразках планктону з Північного моря, які були зібрані ще в 1960-х роках. З тих пір кількість публікацій із ключовим словом мікропластика стрімко зросла, і все більше вчених намагаються відповісти на багато питань, наприклад, наскільки токсичний матеріал або наскільки широко він поширюється по всьому світу.
Скільки там взагалі?
Пошук океану для пошуку пластику на поверхні дорогий і складний, але ще складніше досліджувати далі в океані. Ось чому з багатьох глибоководних районів взагалі немає зразків, які ніколи не досліджувались. І навіть якби ви змогли проаналізувати всі ці регіони, вам знадобиться величезна кількість води звідти, щоб отримати надійні результати взагалі при низькій концентрації пластику. Тому багатьом дослідникам доводиться працювати з оцінками та прогнозами.
Команда Дженни Джамбек проводить дослідження в Афінах в Університеті Джорджії в галузі поводження з відходами і в 2015 році підрахувала, скільки сміття виробляють прибережні країни та регіони і скільки пластику потрапляє в море. Група придумала щорічну кількість від 4,8 до 12,7 мільйона тонн - що приблизно відповідає 500 мільярдам пластикових пляшок. За їхніми оцінками, весь пластик, який десь загубився або занурюється в море, а також весь пластик, який вже там лежить, відсутній в їхніх оцінках.
Щоб мати змогу це якось оцінити, пара дослідників вирушила на полювання з тонкими сітками. Також у 2015 році океанограф Ерік ван Себіль з Імперського коледжу Лондона та його колеги опублікували одну з найбільших колекцій даних про це. Дослідники узагальнили всю інформацію з 11 854 індивідуальних турів майже по всіх морях, крім Північного Льодовитого океану, та зробили своєрідну глобальну інвентаризацію дрібних пластикових частинок, що плавають на поверхні океану.
За їх підрахунками, в океанах у 2014 році плавало від 15 до 51 трильйонів мікропластикових частинок загальною вагою від 93000 до 236000 тонн. Однак ці цифри становлять проблему для вчених. Оскільки пластик, що плаває на поверхні, насправді є лише невеликою частиною того, що, на думку Джамбека, щороку потрапляє в море. Але де тоді відпочинок? "Це велике питання", - говорить Джамбек. "Відповідь важка".
І це саме те, що намагаються знайти вчені. Зараз Джамбек працює з додатком для смартфонів "Marine Debris Tracker", в якому користувачі повідомляють інформацію про сміття і, таким чином, здійснюють краудсорсинг величезних обсягів даних. Джамбек також бере участь у проекті ЮНЕП зі створення глобальної бази даних про сміття в морі.
Де решта?
Однак, якщо ви подивитесь на дані, то виявите розбіжність між кількістю пластику, який, за розрахунками, потрапляє в море, та матеріалом, який там фактично виявлений - ми зараз говоримо про «зниклий пластик». Все це ще більше здивує той факт, що в деяких регіонах за останні роки не спостерігається збільшення концентрації пластику в морі, хоча виробництво стрімко зросло у всьому світі.
Дотепер громадськість більше турбувала сміттєвий вир у Тихому океані, де гігантська вірлянка води несе із собою пластикові частинки. Назва насправді вводить в оману, ви не знайдете там тонн сміття. Для дослідження 2001 року було підраховано, що в середині вихрового струму на квадратний кілометр збирається 334 271 штука пластику. Це найбільша кількість, виміряна в Тихому океані, але в підсумку означає лише одну частинку на три квадратних метри.
Модельні розрахунки команди ван Себілля дозволяють припустити, що концентрація у тихоокеанському сміттєвому вихорі, як і у подібній області в Північній Атлантиці, насправді може бути на кілька порядків вищою, ніж в інших районах. Однак, звичайно, до розрахунків береться лише вимірюваний пластик, оскільки відсутній матеріал, природно, відсутній - і є скрізь.
Частина його, ймовірно, знаходиться на дні океану. Деякі пластикові відходи, навіть якщо вони спочатку плавають на поверхні, колонізуються морськими організмами і поступово витягуються в глибину. Робота Томпсона також виявила мікропластику в глибоководних відкладах; звичайно, може бути частина зниклих мільйонів тонн - але ці райони досліджені дуже мало, тому це незрозуміло. Справа в тому, що пристрої з дистанційним управлінням продовжують бити більші шматки пластику внизу серед усього сміття, яке потонуло в глибоководних траншеях.
Значна частина пластику в океані просто вимивається на узбережжі; Нові скупчення постійно відкриваються. У 2014 році дослідники, в тому числі Томпсон, показали, що мікропластика накопичувалася в Арктичному морі в концентраціях, що на кілька порядків перевищували концентрації сильно забруднених поверхневих вод. "Існує маса ідей щодо того, де може бути зниклий пластик", - говорить Ло. "Ми просто ще не знаємо".
Зараз Томпсон вже не просто шукає мікропластику, а й нанопластик - найдрібніші частинки розміром менше 100 нанометрів. "Пластикові наночастинки вже виробляються", - пояснює дослідник. "Отже, цілком зрозуміло, що деякі потрапляють у навколишнє середовище або виникають, коли більші частини розпадаються". Однак вивчати нанопластику дуже складно. Зазвичай використовується своєрідна спектроскопія, щоб визначити, чи виготовлені частини та частинки, знайдені в морі, із пластику; Однак цей метод не можна застосовувати для частинок розміром менше десяти мікрометрів, пояснює Томпсон. Зараз він бере участь у фінансуваному британським урядом проекті RealRiskNano, і він хоче з’ясувати, з яких джерел і за якими шляхами ці дуже крихітні фрагменти потрапляють у навколишнє середовище. "Я не був би здивований, якби їх можна було знайти скрізь. Однак їх розмір нижче поточної межі виявлення частинок із зразків навколишнього середовища".
Яку шкоду вони завдають?
Як вже показали дослідники, пластик у морі шкодить тваринам. Плавучі знаряддя для риболовлі, відомі як привид, захопили і вбили сотні видів, від черепах до тюленів до птахів. Багато живих істот також просто ковтають пластикові деталі, які потім накопичуються в їх травній системі. Відповідно до часто цитованої цифри, пластикові деталі можна знайти в шлунку 90 відсотків усіх фульмарів, які промивають мертвих на узбережжі Північного моря. Однак незрозуміло, чи насправді забруднення пластиком має більший вплив на популяцію цих морських птахів.
Токсичність мікропластиків вже доведена в лабораторії; однак речовини часто використовуються там у більших концентраціях, ніж вони насправді зустрічаються в океанах. Арно Хувет з Іфремера, французький науково-дослідний інститут використання морів в Плузане в Бретані, досліджує безхребетних. У статті, опублікованій у лютому 2016 року, він представив результати експериментів з тихоокеанськими устрицями; він годував їх пластиком у концентрації, яка відповідає кількості в опадах їх фактичного середовища існування. Тварини з води, збагаченої пластиком, виробляли яйця та сперму нижчої якості, і в кінцевому рахунку личинок розвинулося на 41 відсоток менше, ніж у групі порівняння, яка утримувалася у звичайній воді. Це було одне з перших досліджень, яке показало прямий зв’язок між пластикою та родючістю. "Це вдарило", - каже ван Себіль.
Дослідження, опубліковане в червні 2016 року рибними екологами Уною Леннштедт та Пітером Екльовом, виявило щось подібне, яке піддало личинки окуня мікропластикам у фактично екологічно відповідальній концентрації. Личинки проковтнули пластик і навіть, здавалося, віддали перевагу цьому своєму звичайному харчуванню. Однак тоді вони зростали повільніше і вже не могли реагувати на запахи хижих риб. Всього за 24 години перебування в резервуарі з хижою рибою вижило лише 34 відсотки личинок, яких годували пластиком. На відміну від них, це 46 відсотків личинок, вирощених у чистій воді.
Леннштедта зі шведського університету в Уппсалі також дратували фотографії, завдяки яким у череві прозорих личинок чітко видно були маленькі пластикові кульки. "Це божевільно і є терміновим зверненням", - каже вона. "Той, хто стверджує, що пластик в океані не є проблемою, повинен поглянути на дані".
Однак деякі вчені сумніваються у важливості цієї роботи. Аластер Грант працює екологом в Університеті Східної Англії, Норвіч, Великобританія. За його словами, рівні пластику, які призвели до ефектів в експериментах Леннштедта - від 10 до 18 частинок на літр - значно перевищують фактично знайдені кількості. Зазвичай, це одна частинка на літр, каже він. "Для мене дані означають, що в більшості районів кількість мікропластиків, ймовірно, буде в межах, які не є шкідливими для навколишнього середовища".
Що нам робити?
Навіть якщо дані про пластик в океані неповні, серед дослідників існує консенсус, що нам не слід більше чекати, перш ніж щось робити. Але що? Відносно суперечливий проект розпочала неприбуткова організація The Ocean Cleanup: група хоче до 2020 року побудувати 100-кілометровий плавучий бар’єр у тихоокеанському сміттєвому вихорі і таким чином видобути там близько половини пластику. Багато вчених досить скептично ставляться до проекту. На вашу думку, пластик там дуже ізольований і його важко зібрати; крім того, бар’єр може впливати на популяції риб та планктон. Боян Слат - виконавчий директор "Очищення океану" і відкритий для критики; але він бачить проект лише на початку і посилається на прототип, який зараз будується біля голландського узбережжя. "Це наша тестова система для виявлення негативних наслідків. Вони дійсно можуть бути записані лише в додатку", - пояснює він.
Згідно з публікацією, опублікованою на початку 2016 року ван Себілле та його колегою Пітером Шерманом, було б набагато ефективніше розмістити систему очищення поблизу узбережжя Китаю та Індонезії, де походить значна частина забруднення пластиком. "Чим ближче ви втручаєтесь у виробництво пластмас, тим краще", - стверджує ван Себіль. "Ми повинні зупинити пластикові відходи на виробничих потужностях. Ми повинні зупинитися на цьому". Еріксен проводить паралелі із підходами до забруднення повітря, де люди вже давно знають, що повітряні фільтри не є постійним рішенням. Фільтрація всього океану настільки ж неправдоподібна, каже він. "Люди у всьому світі зараз починають вирішувати корінь проблеми". Але це означає: ми можемо використовувати менше пластику, нам слід вдосконалити управління відходами і доведеться переробляти матеріал ще до того, як він потрапить у море.
Це, звичайно, багато просить, тому що пластик є скрізь. Багато вчених мріють про світ, в якому ми маємо пластичну проблему під контролем. Згідно з дослідженнями Лоу та Яна ван Франекера, деякі види пластику, що плавають у морі, могли зникнути за кілька років. Можливо, тоді пляж Каміло знову був би ідилічним та чистим.
Однак пластик залишить свій слід і утворить шари крихітних частинок в осаді морського дна. З часом цей пластик практично зацементується у землю - спадщина нашої ери пластику. "Тоді в усьому світі буде шар пластикової породи", - говорить Еріксен.