«Мне морской соли с пластиком, пожалуйста»

Как негниющий пластик разлагается в океане и начинает новую геологическую эпоху

Существует ли в Тихом океане континент из мусора? В какую геологическую эпоху мы живем? Правда ли, что брошенный в лесу пластиковый пакет останется там навсегда? И стоит ли бояться мусорного конца света? На эти вопросы отвечает старший научный сотрудник ИНЭОС РАН, кандидат химических наук Иван Бушмаринов.

Читатели этого текста наверняка слышали экологическую «страшилку» про то, что пластики не биоразлагаемы и, например, пакет, оставленный в лесу, останется там навсегда, видели фотографии изуродованных пакетами морских животных и, возможно, даже знают о дрейфующем где-то в Тихом океане континенте мусора. Действительно, ежегодно человечество производит 200—300 миллионов тонн различных пластиков, большая часть которых в стандартных условиях сухопутной части Земли не разлагается биологическими организмами (собственно, ради этого они и производятся — упаковывать, изолировать, защищать от бактерий). А вот с тем, как пластик путешествует по глобальной экосистеме Земли (условия в которой иногда заметно отличаются от стандартных), все оказалось не так ясно. Так или иначе, ученые потихоньку признают, что производимые нами продукты обретают свою новую жизнь в масштабах планеты и изучают их «самостоятельное» поведение. В сущности, есть горные породы целиком биологического происхождения — чем пластик хуже?

Действительно, согласно обзору в Science от 8 января 2016 года, такой взгляд имеет «геологическое» право на жизнь: приблизительно начиная с 1950 года слои осадочных пород содержат достаточно «техноископаемых» (technofossils) — бетона, алюминия и органических полимеров, чтобы их можно было однозначно стратиграфически идентифицировать. Авторы предлагают объявить, что голоцен кончился уже 60 лет назад и мы живем в новой геологической эпохе с новыми особенностями формирования пород.

Но далеко не все наши отходы находят последнее прибежище на твердой земле. В 2000-е годы в прессе всплыло понятие Тихоокеанского мусорного пятна — естественной «воронки» для плавучего мусора (на 99% состоящего из пластиков). Действительно, системы течений в Мировом океане имеют структуру гигантских колец, в центре которых очевидным образом должен скапливаться мусор. Пластик не разлагается, верно? Соответственно, в северном Тихом океане где-то должен находиться целый мусорный континент, состоящий из миллионов тонн отходов. Океанолог-любитель Чарльз Мур, не стесняясь, оценивал в 2008 году его размер в 100 миллионов тонн мусора, большую часть которых, если верить его словам, он лично обнаружил. Кёртис Эббесмейер, в свое время исследовавший тихоокеанские течения с помощью резиновых утят, его поддержал.

Реальность оказалась несколько иной. В 2014 году группа американских исследователей изучила реальную статистику по мусору, обнаруживаемому в океанских водах в районах мусорных пятен (в той или иной форме они есть во всех океанах). Результат попал на обложку престижнейшего научного журнала PNAS, и не зря: оказалось, что 99% пластика куда-то пропало. Верхней оценкой количества мусора, плавающего в Мировом океане, оказались жалкие 45 тысяч тонн. Что же произошло?

Ну, во-первых, поверхностные воды океана — существенно более агрессивная среда, чем толща земли. Под воздействием солнца, кислорода и соленой воды крупные куски даже стабильнейших полиэтилена и полипропилена начинают потихоньку окисляться, трескаться и разваливаться на мелкие частицы. Что уж говорить о полиэфирах. А дальше, как показала работа в PNAS, частицы размером около миллиметра куда-то пропадают. Куда — на самом деле непонятно до сих пор. Очевидно, что их едят рыбы, но, по идее, пластик должен из них возвращаться в океан. Можно показать, что микрочастицы пластика ест планктон — без заметного вреда для здоровья, похоже, но что происходит с этими частицами дальше? Влияют ли они негативно на выловленную в океане рыбу? Очевидно, что малые частицы пластика могут адсорбировать химические загрязнители — выделяют ли они их обратно в рыб? Все это, к сожалению, вопросы, ответить на которые совершенно невозможно из общих соображений, а более-менее популярные заметки на эту тему всегда к концу опускаются до пожеланий читателю отказаться от пластиковых пакетов.

Есть в то же время и оптимистичные научные результаты. Не стоит забывать, что

пластик с точки зрения физической химии термодинамически неустойчив: на самом деле он «хочет» прореагировать с кислородом воздуха и превратиться в углекислый газ и воду, просто без нагрева эта реакция обычно не идет.


Но энергии она выделяет достаточно, и в природе уже известны бактерии, способные с выгодой для себя ее проводить биохимическими методами и, соответственно, перерабатывать углеводороды. И действительно, на частицах пластика в океанской воде складываются свои маленькие экосистемы на основе подобных бактерий. Авторы предлагают назвать совокупность пластика и живущих на нем бактерий «пластисферой» — по аналогии с литосферой, гидросферой, атмосферой и т.п. И как бы мрачно это ни звучало, это означает, что у мусора есть хотя бы один «мирный» путь к простому исчезновению из воды. Неудивительно, что, хотя микрочастицы пластика есть и в океанских льдах, формально «бионеразлагаемых» углеводородов среди них практически не находят. Тем не менее в морепродуктах эти микрочастицы есть, хотя напугать ими людей не так просто. Организации, специализирующиеся на очистке воды, например Санкт-Петербургский водоканал, заявляют, что нормальные процессы аэрации от всего пластика не избавляют, и в целом планируют улучшать очистку от него, но предельно допустимые концентрации (ПДК) для микропластика пока даже не определены.

Изучать содержание пластика в слабозагрязненной морской воде существенно сложнее, чем в сточных водах или мусорных пятнах. Нужно упаривать буквально многие тонны воды и смотреть, что останется. Удобно, что существует промышленный процесс, который основан именно на этом, а именно — получение соли из морской воды. Китайские исследователи (в Китае до половины соли на столах — морская) закупили соль (различные бренды каменной, выварочной и морской) в супермаркетах, растворили, отфильтровали и с помощью оптического микроскопа и ИК-спектрометра исследовали осадок на фильтрах. Стоит отметить, что эта работа, со стороны похожая на школьный научный проект, была опубликована в высокоуровневом журнале ACS Environmental Science & Technology. Как ни странно, исследователи обнаружили неожиданно много частиц полимеров в каменной соли, которая формировалась задолго до появления человека, причем в основном это частицы биоразлагаемого и безвредного целлофана. Это скорее всего результат загрязнения на стадии производства и упаковки. В морской соли целлофана нашлось меньше (лидировали ПЭТ и полиэтилен), а суммарная концентрация полимерных микрочастиц все равно оказалась статистически достоверно выше в 2-3 раза.

Так что с последствиями загрязнения Мирового океана теперь можно встретиться, даже если за всю жизнь ни разу не притронуться к морепродуктам. Но, в сущности, мы теперь живем в антропоцене, так что это просто новый мир такой, и старого уже не будет.
Теги:

Читать еще на Чердаке: