Пластиковая планета

25 сентября 2019 г.
 

Анна Большак

Пластик окружает нас везде: от одежды из полиэстера, которую мы носим, и упаковок, в которых мы храним продукты питания, до строительных материалов и различных предметов в наших домах и многом другом. Крошечные кусочки пластика не только успели стать распространенным загрязнителем питьевой воды, но и попали даже в нашу пищевую цепочку. Новое исследование, проведенное учеными Университета Ньюкасла, Австралия, показывает, что человек потребляет примерно 5 грамм микропластика каждую неделю, что эквивалентно весу кредитной карты!

Что такое микропластик?

Мировое производство пластмасс и изделий из пластика (в том числе пластиковых волокон) увеличивается в геометрической прогрессии начиная с 1950-х годов, и на 2017 год составило 407 млн.  тонн пластика в год. Учитывая предполагаемые темпы прироста населения во всем мире, а также текущее потребление и утилизацию пластиковых отходов, производство пластмассы, согласно прогнозам, удвоится к 2025 году и более чем утроится к 2050 году.

Из общего объема производства неволокнистого пластика 36% приходится на ПЭ, 21% - на ПП, 12% - на ПВХ, и менее 10% - на ПЭТ, ПУР и ПС. Вместе эти семь групп составляют 92% от всего когда-либо произведенного пластика.

Разнообразие отраслей, для которых производят пластиковые изделия (в Европейских странах) показано на рисунке 1.

Но что же такое «микропластик»? Микропластик являет собой крошечные частички загрязнителей из пластика, размером менее 5 мм. Он представлен в широком спектре типов материалов, форм, цветов и размеров. Микропластик делится на первичный и вторичный. Первичным называют тот, что попадает в окружающую среду уже в виде крошечных частиц — например, пластиковые шарики, использующиеся в косметике, вроде абразивных компонентов в скрабах, пилингах. Вторичный микропластик — результат фрагментации более крупного изнашиваемого пластика или продуктов из пластика. Можно сказать, что при деградации пластик превращается в «микропластик».

Микропластик впервые был обнаружен морским биологом, Эдом Карпентером. Находясь в исследовательском круизе по Саргассовому морю в 1971 году, ученый обнаружил странные белые пятнышки, которые плавали среди коричневых водорослей и пришел в ужас, когда понял, что это не что иное, как крошечные кусочки пластика. Это повергло его в шок, ведь находка была обнаружена в 885 км от любого материка, в середине Атлантического океана, и он сказал: «Я понял, что это повсюду». Его исследование было первым подтверждением масштабного загрязнения планеты пластиком, и стало понятно, что бытовой мусор в виде полиэтиленовых пакетов, пластиковых бутылок и иных продуктов жизнедеятельности человека, заполонивших береговые линии, - это новая экологическая катастрофа для планеты.

На рисунке 2 представлено изменение количества работ на тему проблем морского мусора. Так в конце 1960-х годов ученые только начинали интересоваться данной тематикой, и тогда этим вопросам не уделялось надлежащего внимания. Далее в течение 1970-х и 1980-х годов, было выявлено большинство угроз, которые представляет мусор для морских систем, собраны исходные данные о распределении и численности морского мусора, и была разработана политика решения этой проблемы. В то же время впервые на просторах как Тихого, так и Атлантического океанов были обнаружены «мусорные пятна» из пластика и других отходов цивилизации. Однако исследования были приостановлены в 1990-х годах, несмотря на продолжающееся увеличение количества морского мусора. И только в последнее десятилетие наблюдается повторный всплеск интереса к исследованиям в этой области, особенно после тревожных сообщений о частицах микропластика, обнаруженных в питьевой воде, продуктах питания, живых организмах и их потенциальном воздействии на состояние морских экосистем и здоровье человека.

Микропластик зачастую присутствует в источниках пресной воды, при этом его количество варьируется в диапазоне от 0 до 103 частиц на 1 л воды. Он попадает в пресноводную среду разными способами: в основном из ливневых стоков и сточных вод (как очищенных, так и неочищенных), а также из комбинированных сливов сточных вод, промышленных стоков, уже разложившихся пластиковых отходов и атмосферных осадков.

Результаты крупнейших мировых исследований содержания микропластика в источниках пресной воды представлены в таблице 1.

Вездесущий микропластик

Очевидно, что микропластик обладает поистине вездесущей природой. Он был обнаружен в воде, воздухе и еде. Даже повседневные продукты питания (такие как рыба или соль), а также напитки (такие как вода и пиво) обычно дают положительные тесты на наличие в них частиц пластика.

Крупнейшим источником попадания микропластика в организм живых существ является вода (грунтовые воды, поверхностные воды, водопроводная вода и бутилированная вода). Исследование бутилированной воды со всего мира показало, что во всех образцах был обнаружен микропластик. Количество микропластика, который содержится в пробах водопроводной воды, неравномерно распределено по миру. На рисунке 3 показаны результаты недавнего исследования, где сравнивали количество волокон пластика на 500 мл воды в разных странах мира. Так в американской или индийской воде наблюдается вдвое больше волокон, чем в европейской или индонезийской водопроводной воде [3].

Рис. 3. Средний процент проб водопроводной воды (по миру), содержащих пластиковые волокна, и среднее количество волокон (размером больше 100 мкм) на 500 мл воды.

Сточные воды - еще один широко признанный источник загрязнения пресной воды микропластиком. В одном исследовании подсчитано, что очистные сооружения каждый день сбрасывают около 65 миллионов частиц микропластика со сточными водами, что составляет примерно 100 частиц на человека в день.

Следующим по значимости источником попадания микропластика в природные водоемы являются удобрения. Во многих странах в качестве удобрений для сельскохозяйственных полей используют осадок (шлам), который образуется как побочный продукт в результате очистки сточных вод. Однако такой шлам может содержать микропластик в виде микрошариков, которые содержатся в косметических средствах, а также волокон одежды, которые смываются в канализационные системы после стирки синтетической одежды в стиральной машине [4].

«Городская пыль», которая содержит частицы пластика, являющиеся результатом истирания таких предметов, как синтетические подошвы обуви и искусственные газоны, также является значимым источником загрязнения суши микропластиком. Так, поверхностные стоки могут содержать микропластик в виде частиц распыленных разметочных красок и остатков износа шин [5].

Воздух микропластик загрязняет так же сильно, как и землю. Одним из источников, переносимых по воздуху микропластиков являются те же удобрения, которые загрязняют почву. По мере высыхания этих удобрений некоторые из видов пластика способны разлетаться под действием ветра.

Пластик был обнаружен и в воздухе помещений. Результаты исследований показывают, что воздух в помещениях даже более загрязнен пластиком, чем на улице. Это происходит из-за ограниченной циркуляции воздуха в закрытом пространстве и того факта, что синтетический текстиль и домашняя пыль являются одними из наиболее важных источников микропластика в воздухе.

Недавнее исследование обнаружило микропластик на вершине Пиренейских гор на юге Франции и даже в Арктическом снегу! Ученые из Института полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера в Германии и швейцарского Института исследования снега и лавин, проводившие исследования в Арктике пришли к выводу, что микропластик на короткие расстояния переносит ветер. Из атмосферы частицы "вымываются" осадками. Однако, пока неизвестно, каким образом пластик попадает в атмосферу на дальние расстояния.

«Очень важно понимать, как частички микропластика «путешествуют» по суше», - говорит профессор Энн Мари Махон из Технологического института Голуэй-Майо в Дублине. «Остаются ли они в верхней части почвы? Или же они способны интегрироваться и проникать глубоко в почву, загрязняя подземные воды?»

На приведенной ниже схеме (рис. 4) показаны некоторые потенциальные источники и механизмы переноса пластика и микропластика в пресной воде, а также пути попадания микропластика в питьевую воду.

Рис. 4. Примеры маршрутов, по которым пластик и микропластик перемещаются в пресноводной среде, а также пути поступления микропластика в питьевую воду.

Микропластик который мы пьем и едим

В 33 исследованиях, проводимых Университетом Ньюкасла, рассматривалось потребление пластика человеком с продуктами питания и напитками. В результате исследований был составлен список продуктов питания и напитков, содержащих микропластик, в котором на первый план попали такие продукты как питьевая вода, пиво, моллюски и соль. Результаты исследования показаны на рисунке 5 [3].

Рис. 5. Предполагаемое еженедельное количество микропластика, потребляемого вместе с обычными продуктами питания и напитками (частицы размером 0-1 мм).

Другие исследования, которые изучали характеристики частиц микропластика в питьевой воде (таблица 2), показали, что мелких частичек в воде было гораздо больше, чем крупных. Также, по результатам исследования, наиболее часто обнаруживаемыми в воде полимерами были: полипропилен, полистирол, поливинилхлорид и полиэтилентерфталат [1].

Таблица 2. Краткий отчет по исследованиям питьевой воды на наличие микропластика, или частиц, похожих на микропластик, а также их характеристик.

 

Результаты одного из исследований, в котором изучалось 15 различных марок морской соли, показало, что в 1 кг соли может содержаться до 600 частиц микропластика. В других исследованиях было обнаружено до 660 волокон микропластика на килограмм меда и около 109 фрагментов пластика на литр пива.

Однако наиболее распространенным источником микропластика являются, конечно же, морепродукты. Поскольку микропластики особенно распространены в морской воде, они обычно потребляются рыбой и другими морскими организмами. Типичные концентрации микропластика, выраженные в количестве частиц на одного морского жителя, составили в пределах до 7 частиц на одну рыбу и до 10 частиц на 1 грамм моллюсков. Размеры частиц пластика, найденных в рыбах, варьировались от 130 до 5000 мкм. Недавние исследования показали, что некоторые рыбы ошибочно принимают пластик за пищу, что может привести к накоплению токсичных химических веществ в печени рыб.

Кроме того, мидии и устрицы подвергаются гораздо большему риску загрязнения микропластиком чем большинство других видов морских обитателей. Из исследований известно, что мидии и устрицы, собранные для потребления человеком, содержали 0,36–0,47 частиц микропластика на грамм веса их тела. Это означает, что потребители моллюсков могут поглощать до 11 000 частиц микропластика в год. Это связано с тем, что моллюсков едят целиком, включая их пищеварительную систему, которая засорена частичками микропластика после жизни в загрязненных морях.

Опасен ли микроплатик для здоровья?

Потенциальная опасность, связанная с микропластиками, проявляется в трех формах:

  • сами частицы пластика, представляющие физическую опасность для органов;
  • химические вещества в составе пластика (несвязанные мономеры, добавки и сорбированные химические вещества из окружающей среды);
  • микроорганизмы, которые могут прикрепляться и колонизироваться на микропластиках, образуя биопленки.

Микропластик уже стал звеном пищевой цепи человека. В одном из исследований ученые из Медицинского университета Вены и Агентства по охране окружающей среды Австрии проанализировали образцы кала людей из восьми стран мира. Они обнаружили микропластик в каждом образце, а именно 20 частиц микропластика в каждых 10 граммах кала [4].

Опубликованные исследования показывают, что химические вещества, содержащиеся во многих пластмассовых изделиях, могут быть вредными для здоровья человека. Например, бисфенол А (БФА), который используется для производства определенных типов поликарбоната, является химическим веществом, способным разрушать эндокринную систему, а также вызывать ряд онкологических заболеваний. Такие химические вещества, как фталаты, которые часто используются в качестве «пластификаторов» для повышения пластичности пластика, также способны разрушительно воздействовать на эндокринную систему человека.

Помимо фталатов, множество других химических веществ могут часто добавляться в пластик. Многие из таких веществ представляют потенциальный риск для здоровья человека. Например, красящие агенты, которые часто содержат тяжелые металлы или другие токсичные ингредиенты, антипирены, способные также оказывать разрушающее действие на эндокринную систему человека, антимикробные агенты и т.д.

На сегодня данные по рискам для здоровья, связанными с воздействием микропластика, очень ограничены. На сегодняшний день пластик официально не признан высокотоксичным материалом, однако, многие ученые обеспокоены потенциальными рисками его воздействия на здоровье человека. Согласно исследованию по микропластику в морепродуктах, которое проводило Европейское агенство по безопасности продуктов питания, 90% неперевариваемых частиц, вероятно, проходят прямо через кишечник. Остальные 10% могут откладываться в кишечнике или распространяться в кровь, почки, печень, поджелудочную железу и другие жизненно важные органы. Некоторые исследователи предполагают, что частицы могут вызвать воспаление и иммунную реакцию в организме, но долгосрочное или общее воздействие на здоровье, в настоящее время, остается загадкой.

Другой косвенной проблемой является то, что пластик может впитывать химические вещества из окружающей среды, которые способны высвобождаться после употребления микрочастиц пластика человеком. Такие канцерогенные химические вещества как ПХБ (полихлорированные бифенилы) и ПАУ (полициклические ароматические углеводороды), используемые при производстве пластика, могут способствовать возникновению опасных рисков для здоровья.

Однако пластик вредит не только людям. Так, помимо вышеупомянутых молюсков, микропластик был обнаружен в дождевых червях, рыбе и других представителях животного мира. Губительное влияние на животных оказывают именно частицы, попадающие из кишечника в кровоток, который разносит их по другим органам. Ученые, проводившие опыты, смогли зафиксировать признаки серьезных физических повреждений у животных, а также воспалительные процессы, которые вызваны трением и ударами частиц микропластика о стенки внутренних органов [6].

Согласно последнему отчету ВОЗ, микропластик не относят к опасным для здоровья веществам, но признают, что проведено недостаточно исследований в этой области, чтобы гарантировать отсутствие воздействия пластика на организм человека. Поэтому, пока ученые продолжают исследования, стоит всячески обезопасить себя от попадания микропластика в организм и от потенциального вреда, который он может принести.

Пути спасения

Весь пластик, поступающий в морские воды, остается в море. Он не разлагается, а становится гранулированным, что увеличивает опасность для морских животных и рыб, так как в таком виде облегчается поступление микропластика в их тела с водой и пищей.

Кроме того, микропластик трудно извлечь из водоемов. Невозможно даже измерить точный тоннаж пластика в океане. Собирать его с поверхности сетками неэффективно, поскольку микрочастички часто перемещаются из одного слоя воды в другой. Существующие инструменты для глубинного сбора пластика, как правило, не могут определить глубину, на которой был взят образец. Без информации о распределении микропластика в различных слоях воды невозможно понять, как этот загрязнитель распространяется в океане, и каковы его текущие объемы.

Когда пластик уже попал в окружающую среду и произошел его распад на частички микропластика, предотвратить его воздействие очень сложно. Следовательно, сокращение производства пластика и его использования послужит первоочередной задачей для защиты и минимизации загрязнения окружающей среды. Более 60 стран уже облагают налогом или запрещают использование одноразового пластика, в особенности пластиковые пакеты. Например, в 2015 году США ввели запрет на производство и продажу скрабовых микрочастиц, которые обычно используются в косметике. Потребители также могут поспособствовать этому сократив использование пластиковых упаковок, применяя вместо них картонные или стеклянные емкости. Следующим шагом будет обширное внедрение эффективной политики ограничения и повторной переработки пластика.

Ученые работают над исследованиями и изобретениями, которые помогут избавить океан от накопившегося пластика. Например, одним из последних изобретений являются магнитные «нанокотушки», которые представляют собой микроскопические пружинки, покрытые атомами марганца и азота. При взаимодействии с углеродными нанотрубками, они образуют активные формы кислорода, помогающие разложить пластик на безопасные соединения, такие как вода и углекислый газ.

Многих также интересует, как защитить себя от потребления пластика из питьевой воды. Маленький размер частиц микропластика усложняет процесс очистки от них (но не делает его невозможным). Стандартной очисткой воды для питья можно удалить до 90% частичек из питьевой воды, но их содержание может по-прежнему оставаться на высоком уровне. Например, контроль количества микропластика в воде до и после муниципальной водоподготовки позволил выявить изобилие частичек: начиная от 1473 ± 34 до 3605 ± 497 частиц/л в сырой воде и от 338 ± 76 до 628 ± 28 частиц/л в очищенной воде на трех разных коммунальных предприятиях. Все образцы имели положительную реакцию на определенный уровень микропластика; 95% частиц имели размер менее 10 микрон, а размер некоторых из них приравнивался к 1 микрону [7]. 

Сегодня не существует нормативных стандартов, обязывающих удалять микропластик из нашей еды или источников воды. Таким образом, потребитель лично отвечает за его устранение из своих продуктов питания, а что самое важное – из воды. Обычная обработка воды, предназначенная для получения очищенной воды с низкой мутностью, может удалять частицы размером менее 1 микрометра посредством процессов коагуляции, флокуляции, осаждения/флотации и фильтрации. Более современная же обработка воды может удалять и более мелкие частицы. Например, ультрафильтрация может удалять частицы размером менее 0,01 мкм, а нанофильтрация и обратный осмос - менее 0,001 мкм.

Так, для очистки воды в бытовых условиях могут использоваться POU-фильтры, однако они требуют обеспечения правильного метода очистки воды. Фильтры с гранулированным активированным углем обычно удаляют частички размером больше чем 5 микрон. Карбон-блок фильтры могут иметь номинальный размер пор до 0,5 микрон. Максимальная же эффективность удаления микропластика достигается при использовании технологий ультрафильтрации и обратного осмоса.

Заключение

Загрязнение пластиком несомненно является одной из самых острых глобальных проблем человечества, поскольку он не только не способен разлагаться, накапливаясь в океанах и на суше, но и может значительно навредить здоровью людей и животных. Поэтому в данный момент нам необходимо не только ликвидировать последствия существующего загрязнения, но и предотвратить его дальнейшее распространение.

К сожалению, чтобы достоверно понимать масштабность влияния пластика на наше здоровье, необходимо проводить больше исследований в этой области. Но, вооружившись существующими знаниями о потенциальных рисках пластика для здоровья, потребитель может хотя бы частично защитить себя и своих близких от его воздействия, например, правильно утилизируя пластиковый мусор, а также используя бытовые системы очистки питьевой воды, вместо покупки бутилированной воды. Помните, что все изменения начинаются с нас самих!

Условные обозначения:

ПЭТ – полиэтилентерефталат;

ПЭ – полиэтилен; ПП – полипропилен;

ПС – полистирол;

ПУР – полиуретан;

ПА – полиамид;

ПВХ – поливинилхлорид;

БФА – бисфенол А;

ПХБ - полихлорированные бифенилы;

ПАУ - полициклические ароматические углеводороды;

ВОЗ - Всемирная организация здравоохранения;

POU-фильтр (Point of entry filter) - фильтрационные системы, которые устанавливаются в начале главной водопроводной линии в дом.

Источники информации:

  1. Microplastics in drinking-water // Geneva: World Health Organization, 2019. Licence: CC BY-NC-SA 3.0 IGO.
  2. Melanie Bergmann, Lars Gutow, Michael Klages. Marine Anthropogenic Litter // Published in Springer International Publishing, 2015. DOI: 10.1007/978-3-319-16510-3.
  3. No plastic in nature: Assessing plastic ingestion from nature to people // Gland, Switzerland: World Wide Fund For Nature (Formerly World Wildlife Fund), 2019. ISBN 978-2-940529-95-7.
  4. Heather Cruickshank. Here’s What to Know About Microplastics and Your Health. 2019. Точный адрес статьи: https://www.healthline.com/health-news/how-dangerous-are-microplastics-to-your-health#Actual-consumption-might-be-higher.
  5. Mark Tutton. It's not just the oceans: Microplastic pollution is all around us. 2018. Точный адрес статьи: https://edition.cnn.com/2018/04/22/health/microplastics-land-and-air-pollution-intl/index.html.
  6. Вред пластика для живых организмов на земле и в океане. Точный адрес статьи: https://www.sciencedebate2008.com/vred-plastika-dlya-zhivykh-rganizmov-na-zemle-i-v-okeane/#3.
  7. Kelly A. Reynolds. Microplastics in drinking water. // Water conditioning & purification magazine, July 2019, p. 42-44. Точный адрес статьи: http://digitaleditions.walsworthprintgroup.com/publication/?m=44001&l=1#{%22issue_id%22:598617,%22page%22:42}.
Коментарии

Смотрите также
 
Популярное