Переработка пластика — важный способ решения проблемы пластикового загрязнения

За последние 70 лет в мире было произведено 8,3 миллиарда тонн пластика, из которых было переработано только 9%, а большая часть оставшихся 91% попала в окружающую среду, и лишь небольшая часть была сожжена. Со временем пластиковые отходы, попавшие в окружающую среду, разрушаются под воздействием погодных условий, физических столкновений и т. д., после чего пластик размером менее 5 мм превращается в микропластик (МП), включая частицы, волокна или тонкие пленки, что формирует серьезное материальное загрязнение.

Микропластик в воздухе

Раньше микропластик обнаруживали только в океане и почве, но текущие исследования показали, что огромное количество микропластика присутствует в воздухе. Исследовательская группа в Новой Зеландии обнаружила и проанализировала частицы микропластика диаметром 0,01 мм в городе с помощью сложного химического метода и впервые рассчитала общую массу микропластика в городском воздухе. Только в городе Окленд ежегодно из воздуха на городскую территорию оседает 74 тонны микропластика, что эквивалентно более чем 3 миллионам пластиковых бутылок.

В обычных условиях микропластик трудно увидеть невооруженным глазом. Исследователи собирают образцы осаждения микропластика в атмосфере Новой Зеландии и используют светящиеся цветные красители для идентификации микропластика.

С помощью флуоресцентной микроскопии исследователи оценили скорость осаждения микропластика в атмосфере в двух точках отбора проб в регионе Окленд и обнаружили, что в среднем ежедневно на один квадратный метр воздуха приходится 4885 частиц микропластика. Скорость осаждения микропластика, наблюдаемая на городских участках, достигла 5955 частиц микропластика на квадратный метр в день. Скорость осаждения микропластика в жилых районах еще выше и составляет 33 495 частиц микропластика на квадратный метр в день.

До этого в других городах, таких как Лондон, Гамбург (Германия) и Париж (Франция), также обнаружили наличие микропластика в воздухе. В Лондоне этот показатель составляет 771 частицу на квадратный метр в день (исследовательский отчет, опубликованный в 2020 году), в Гамбурге — 275 частиц на квадратный метр в день (2019 год), в Париже — 110 частиц на квадратный метр в день (2016 год). Очевидно, что скорость осаждения микропластика в воздухе в Окленде намного выше, чем в Лондоне, Гамбурге и Париже.

С точки зрения состава микропластика исследователи наблюдали 8 типов полимеров. Полиэтилен (ПЭ, обычно используемый для изготовления пластиковых пакетов, тонких пленок, пластиковых бочек и т. д.) является наиболее распространенным типом полимера, занимающим 39% всех типов полимеров, за ним следуют поликарбонат (ПК) и полиэтилентерефталат (ПЭТ, обычно используемый для питьевой воды и напитков), на долю которых приходится 26% и 22% всех полимеров соответственно. ПЭ и ПЭТ являются наиболее распространенными упаковочными материалами. ПК в основном используются в электротехнических и электронных приложениях, и эти три материала часто используются в строительной индустрии, поэтому они составляют большую часть микропластика.

Однако исследователи полагают, что географическая среда в регионе Окленд оказывает большое влияние на микропластик в воздухе. Высокий уровень микропластика в регионе Окленд может быть тесно связан с близостью океана и направлением ветра. Корреляция между скоростью осаждения микропластика и морским ветром показывает, что микропластик в прибрежном воздухе может происходить из морской среды, а волны залива Хаураки в Окленде могут распространять микропластик из моря в воздух, а затем загрязнять воздушную среду. Высокая скорость осаждения микропластика также может быть связана с направлением ветра. Уровень микропластика в воздухе связан с направлением ветра из западного района Окленда, а западный район — это направление к центру Окленда.

Микропластик на морском дне и в океане

Недавнее исследование исследовательской группы Института экологических наук и технологий Барселонского университета (Испания) показало, что за последние 20 лет общее количество микропластика, осевшего на морском дне, удвоилось. Тип и количество соответствуют друг другу.

Впервые исследователи провели реконструкцию высокого разрешения загрязнения микропластиком в отложениях Средиземного моря, чтобы проанализировать ситуацию с подводным микропластиком. Морское дно считается конечным пунктом сбора микропластика, плавающего на поверхности моря, но историческая эволюция, седиментация и накопление микропластика в море до сих пор оставались неизвестными.

Исследования показали, что микропластик остается неизменным в морских отложениях, а масса микропластика, осевшего на морском дне, соответствует мировому объему производства пластика с 1965 по 2016 год. Конкретный результат заключается в том, что с 2000 года количество пластиковых частиц, осевших на морском дне, удвоилось, и они не только не уменьшились вместе с производством и глобальным использованием этих материалов, но и продолжают расти.

С 1980-х годов, особенно за последние 20 лет, накопление частиц полиэтилена и полипропилена в упаковке, бутылках и продуктах питания, а также накопление частиц полиэстера в синтетических волокнах в тканях одежды постепенно увеличивалось. Количество этих трех видов частиц на килограмм морского дна достигает 1,5 мг, из которых содержание полипропилена является наибольшим, за ним следуют полиэтилен и полиэстер.

Этот результат схож с данными новозеландских исследователей о том, что основным компонентом микропластика в воздухе является полиэтилен. Испанские исследователи собрали морские отложения на борту научно-исследовательского судна Sarmiento de Gamboa в ноябре 2019 года. Судно вышло из Барселоны и направилось к побережью дельты реки Эбро в Таррагоне, Испания. Этот район расположен в западной части Средиземного моря, и дельта реки Эбро считается зоной скопления нескольких загрязнителей, включая микропластик. Кроме того, содержание осадка в реке Эбро выше, чем скорость осаждения в открытом море.

Применяя самые передовые технологии визуализации для количественной оценки частиц микропластика размером 11 микрон, исследователи обнаружили, что как только микропластик попадает на морское дно, он больше не разлагается. Это может продолжаться долго. Таким образом, процесс производства микропластика может быть в основном связан с пластиковым мусором на пляже, в море или морской воде. Микропластик 1960-х годов все еще остается на морском дне, сохраняя следы загрязнения человеком.

Что касается микропластика в океане и море, то в исследовании ООН говорится, что фильтры сигарет являются важным источником микропластика. Ежегодно мировая табачная промышленность производит 6 триллионов сигарет для 1 миллиарда курильщиков по всему миру. Эти сигаретные фильтры в основном состоят из микропластика, называемого ацетатным волокном. Когда эти окурки попадают в окружающую среду, они разлагаются под воздействием таких факторов, как солнечный свет и влага.

Окурок — это самый часто выбрасываемый мусор в мире, и его трудно переработать. Ежегодно в мире образуется около 766,6 миллиарда килограммов токсичных отходов от сигаретных окурков. Они также являются самым распространенным пластиковым мусором на пляжах, что увеличивает загрязнение морских экосистем микропластиком.

Сочетание микропластика и токсинов

Самая большая проблема микропластика заключается в том, что он может попадать в пищевую цепь через питьевую воду, диету и т. д., и в конечном итоге проникать в организм человека, нанося ему ряд повреждений. Микропластик проникает в клетки, проходит через гематоэнцефалический барьер и может накапливаться в легких, яичках, печени и головном мозге. Сейчас микропластик обнаружен даже в плаценте. Однако, какое количество микропластика должно накопиться в организме, чтобы вызвать повреждения, точных данных исследований пока нет.

Однако существует еще одна ситуация, которая может усилить опасения людей по поводу микропластика: микропластик и некоторые вещества зависят друг от друга, что приводит к усилению токсичности.

Американские исследователи только что опубликовали в журнале "Environmental Science and Technology Letters" Американского химического общества (ACS) статью о том, что микропластик и некоторые вещества могут прикрепляться друг к другу. Например, когда хром прикрепляется к микропластику, ультрафиолетовые фильтры, используемые в солнцезащитных кремах и других продуктах, делают металлический хром более токсичным, и проблемы, вызванные этим для диких животных, растений или людей, могут быть серьезнее, чем предполагалось изначально.

Более ранние исследования показали, что тяжелые металлы легко прикрепляются к микропластику, что может нанести потенциальный вред водным обитателям. Но помимо прилипания к другим загрязнителям, микропластик и смеси материалов на нем также взаимодействуют и меняют свои химические свойства.

Некоторые металлы, такие как хром (Cr), могут проявлять различные состояния окисления на поверхности микропластика. Хотя Cr(III) относительно безопасен, Cr(VI) токсичен. Поэтому исследователи попытались прояснить, как меняется состояние окисления при соединении Cr и микропластика, и как обычный органический загрязнитель, молекула ультрафиолетового фильтра, влияет на состояние окисления.

Исследователи создали смеси хрома и частиц полистирольного микропластика. В отсутствие УФ-фильтров микропластик может собирать больше хрома. Кроме того, Cr имеет более высокое состояние окисления в смеси, содержащей фильтры. Исследовательская группа проверила, превращается ли это повышенное состояние окисления в экологическую токсичность для популяции микроводорослей. При воздействии смеси, содержащей молекулы фильтра, рост микроводорослей подавляется, что указывает на то, что хром, прикрепленный к микропластику и прошедший через ультрафиолетовые фильтрующие агенты, обладает большей токсичностью.

Исследователи полагают, что микропластик может способствовать превращению загрязнителей в более вредную форму, что является вредным эффектом микропластика, который ранее не был обнаружен. Для подтверждения влияния микропластика на людей, живые организмы и экологию потребуются дополнительные исследования.

Поэтому решение проблемы пластикового загрязнения путем переработки пластика является неотложной и важной задачей. Интересы связаны с настоящим и будущим. Необходимо достичь такого использования пластика, которое принесет пользу нашей жизни и обеспечит доступность, одновременно достигая гармоничного развития с окружающей средой.