Загрязнение морским мусором западного сектора российской Арктики

Проблема загрязнения морских экосистем мусором стоит достаточно остро вот уже более полувека и вызывает всё больше опасений у экологов. Основным источником загрязнения морских систем является антропогенное воздействие, а наиболее массовым видом морского мусора является пластик. Уже в 1907 г. был оптимизирован ряд недорогих технологий синтеза полимеров, что привело к массовому производству множества лёгких, прочных, инертных и устойчивых к коррозии пластиков. С тех пор как в 1940-х гг.началось массовое производство, количество производимого пластика быстро возросло и к 2009 г. уже составляло порядка 230 млн тонн [1].

Обычные материалы, такие как стекло, металл и бумага, заменяются экономичной пластиковой упаковкой аналогичного дизайна, а орудия вылова рыбы, такие как сети, лески (один из основных загрязнителей морской среды) также заменяются на пластиковые — более лёгкие и прочные, чем природные материалы. Таким образом, более трети производства пластмассовых смол превращается в потребительский материал, который включает одноразовые предметы. Из-за высокой молекулярной массы и гидрофобности полимеры чрезвычайно устойчивы к биодеградации, за исключением биополимеров (например, таких как хитин, хитозан, целлюлоза и т.д.). Тем не менее, были выявлены определённые микроорганизмы, способные к биоразложению некоторых видов пластиков, таких как полиэтилен, ПВХ и полистирол. Но разрушение пластиков путём биодеградации может занять длительный период времени, так как некоторые добавки, такие как антиоксиданты и стабилизаторы, могут замедлять скорость деградации (быть токсичными для микроорганизмов) [2, 3].

Ежегодный мировой спрос на пластмассы постоянно увеличивается и в 2011 г. он составил 245 млн т [4]. В связи с этим, по оценкам учёных, в 2010 г. в мировой океан было выброшено от 4,8 до 12,7 млн тонн пластика, и эти цифры с каждым годом становятся всё выше.

Всё увеличивающиеся объёмы производства пластика совместно с достаточно долгим временем жизни (порядка 1 000 лет) делают проблему загрязнения пластиком морской среды и экосистемы в целом одной из наиболее значительных в современности.

В настоящее время возникла ещё одна проблема, связанная с пластиком — проблема загрязнения морских экосистем микропластиком. Несмотря на то, что микропластик в морской среде был обнаружен несколькими десятилетиями позже пластика, проблема загрязнённости океана микропластиком уже стала глобальной мировой экологической проблемой.

Микропластик — это термин, используемый для описания огромного объёма микроскопических пластиковых обломков, которые в настоящее время встречаются по всему Мировому океану. Микропластик — это частицы пластмассы размером примерно от нескольких мкм до 5 мм. Микропластик можно обнаружить практически повсеместно: от пляжей и бе- реговых линий до субтропических океанических водоворотов, полярных ледяных шапок и даже самых глубоких частей океана.

Микропластик по своему происхождению делится на 2 типа: первичный и вторичный.

Первичный микропластик — это специально произведённые и добавленные в различную продукцию микрогранулы пластика. Эта пластмасса обычно используется в очищающих средствах для лица и косметике или в качестве наполнителей мягкой мебели, игрушек, а также как первичное сырье для производства макропластика.

Вторичный микропластик это пластиковые фрагменты размером менее 5 мм, которые образовались в результате разрушения более крупных пластиковых обломков как в море, так и на суше. Со временем физические, биологические и химические процессы снижают структурную целостность пластикового мусора, что приводит к его разрушению на более мелкие частицы и деградации. Вторичный микропластик в больших объёмах образуется при стирке синтетических вещей в стиральных машинах.

Микропластик, содержащийся в косметических средствах и образующийся при стирке, попадает в сточные воды. Основная проблема кроется в том, что микропластик имеет столь малые размеры (рис. 1), что он не улавливается системами фильтрации сточных вод, в результате чего эти частицы попадают в водоёмы и становятся экологической угрозой [1].

Рис. 1. Микропластик из косметических средств.

Пластиковый мусор на пляжах имеет высокую доступность кислорода и прямое воздействие солнечного света, поэтому он быстро разлагается, со временем становясь хрупким, образуя трещины и «пожелтение» (рис. 2). С потерей структурной целостности эти пластики быстрее разлагаются в окружающей среде в результате истирания, волнового воздействия и турбулентности [1].

Рис. 2. Пластик со следами фрагментации на морском берегу. (I-II) различные виды пенополистирола, (III) нетканый геотекстильный материал, (IV) облицовочные стеклопластиковые профили, (V) сетка габиона с пластиковым покрытием (ПВХ / ПЭВП), (VI) фрагменты от тканого мешка биг-бэга (ПП).

Микропластик может оказывать негативное воздействие на живые организмы, живущие в океане. В частности, пластик может причинять физический вред и вести к нарушению формирования тела морских животных, а также вызывать их смерть от удушья или проглатывания пластика. В научной литературе отмечались физические воздействия микропластика на мелкие организмы, такие как внутренние ссадины и закупорки. Также было обнаружено, что микропластик блокирует желудочно-кишечный тракт, нарушает рост организма и работу репродуктивной системы. У некоторых животных микропластик был обнаружен в крови, лимфе и печени. В то же время пластик способен аккумулировать на своей поверхности стойкие органические загрязнители, которые могут вызывать отравление и накапливаться в организме морских животных, причиняя вред целой пищевой цепи [5]. Помимо этого пластик оказывает негативное эстетическое воздействие на окружающую среду.

Вследствие того, что примерно половина всего пластика легче воды, он может перемещаться на поверхности воды с мировыми течениями и распространяться по всей планете. При этом ввиду особенности океанических течений Арктика, Северный ледовитый океан и Баренцево море могут стать местом накопления пластика, тем самым принося большой вред хрупкой экосистеме Арктического региона. Кроме того, Баренцево море является зоной активного рыболовства. В связи с этим в морскую воду могут попадать пластик и частицы краски с рыболовецких судов, а также в большей степени куски рыболовецких сетей, зачастую произведённых из пластика, а также целые их фрагменты. Баренцево море и Северный ледовитый океан служат местом стока больших Арктических рек, таких как Печора, Северная Двина и др. Они также несут в себе частицы пластика, попадающие в их воды с промышленными и бытовыми стоками.

В настоящее время территория западной части российской Арктики является достаточно слабо изученной на предмет загрязнения морским мусором. Однако существующие на данный момент исследования позволяют описать текущую ситуацию в данном секторе Арктики.

В работе группы учёных из Marine and Freshwater Research Centre и Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale (OGS) [6] была исследована часть Баренцева моря в районе архипелага Шпицберген, находящаяся на западной границе с территориальными водами РФ. Авторы отмечают, что содержание пластиковых частиц варьируется от 0 до 1.31 частиц на м3, при этом частицы пластика были обнаружены в 95% проанализированных проб. По предположениям исследователей, источником данного мусора может быть как перенос загрязнения океаническими течениями из более населённых участков планеты, так и локальные источники, такие как рыболовство и другая коммерческая деятельность, а также сточные воды.

Не менее остро стоит проблема попадания и поглощения микропластика морскими обитателями (в т. ч. ракообразными, моллюсками, рыбой и морскими млекопитающими). Данный вопрос крайне слабо проработан на территории РФ в целом и в Арктической зоне РФ в частности. В настоящее время отсутствует информация о концентрации, типе и форме пластика, поглощаемого морскими животными в западной части российской Арктики. В то же время существует ряд работ, отражающих данную ситуацию в граничащих с российской Арктикой регионах. По данным исследований в Гренландском море [7], концентрация микропластика в воде составила 2,4 ± 0,8 частицы/м3, а микропластик в рыбе был обнаружен в 34 и 18% (в триглопсе и треске соответственно) рыб, отобранных для анализа. Микропластик также был обнаружен в ракообразных, отобранных на побережье архипелага Шпицберген. В каждой из 20 проб ракообразных семейства Гаммариды были обнаружены частички пластика. Большинство обнаруженных частиц состояли из полиметакриламида — термопластика, широко используемого в морской индустрии в качестве покрытия для предотвращения обрастания судов, а также антикоррозийного и водозащитного покрытий [8]. Как показывают результаты работы, микропластик проникает даже в самые отдалённые уголки планеты, причиняя вред обитающим там живым организмам. Содержание пластиковых частиц находится на соизмеримых уровнях, что были обнаружены в более индустриально развитых районах планеты, что говорит о переносе частиц с океанскими течениями.

Особо стоит отметить также факт обнаружения микропластика в Арктическом морском льду. Согласно результатам, представленным в работе группы исследователей из Thayer School of Engineering at Dartmouth College и Marine Biology and Ecology Research Centre [9], содержание частиц пластика в кернах льда центральной части Северного Ледовитого океана обнаружено в диапазоне от 38 до 234 частиц на м3, что значительно больше даже по сравнению с сильнозагрязнёнными океаническими течениями. По предположению авторов работы, это обусловлено эффектами концентрирования в процессе образования льда.

Подводя итоги, необходимо отметить, что описанные выше научные результаты указывают на всё более усугубляющуюся ситуацию с загрязнением микропластиком мирового океана. Особую обеспокоенность вызывает загрязнение Арктики, т.к. её хрупкая экосистема наиболее сильно подвержена даже самым незначительным изменениям. Микропластик может нанести вред экосистемам региона, который может вылиться в экономические, экологические и эстетические потери для населения регионов и целых стран. В связи с этим необходимо принимать меры по выявлению и снижению негативных последствий загрязнения микропластиком экосистемы.

Рекомендации

Исходя из приведённых выше данных, очевидным является факт практически полного отсутствия информации о содержании микропластика в поверхностных водах, морских животных и льдах российской части Арктики. Как следствие, решением данной проблемы может являться организация широкомасштабной международной исследовательской программы, направленной на создание системы мониторинга микропластика в морях Арктики.

Оценка экологического ущерба и рисков, связанных с загрязнением Арктической экосистемы микропластиком, основанного на результатах научных исследований, является немаловажным фактором для последующих изысканий по сокращениям возможного экологического ущерба и поиску путей снижения рисков для населения, в т. ч. связанных с сокращением численности ихтиофауны на территории российской Арктики.

Сокращение поступления морского мусора и пластика в воды Арктических морей является важной задачей, целью которой является снижения антропогенной нагрузки на регион в целом. Добиться сокращения выбросов возможно несколькими путями:

• 1.    увеличением доли биоразлагаемых пластиков в общем объёме производства пластика;

• 2.    распространением мусороперерабатывающих предприятий, способных утилизировать и вторично перерабатывать пластик;

• 3.    повышением штрафов за выброс отходов в водоохранной зоне;

• 4.    информированием и просветительская работа с населением по темам пластикового загрязнения;

• 5.    использованием альтернативных пластиковым бытовых предметов и предметов повседневного пользования;

• 6.    внедрением раздельного сбора мусора.

Публикация подготовлена в рамках проекта, получившего финансирование от EC DG NEAR (грантовое соглашение ENI/2017/387-477, проект «Развитие Института Северного измерения как экспертного хаба / Development of a think tank functions of the Northern Dimension Institute»).