Текст уведомления здесь

Все равно его не бросить

Почему нас заваливает пластиком и что с этим делать

Человечество уже более полувека производит миллионы тонн пластика ежегодно, и большая его часть идет на одноразовые вещи. Куда они отправляются после использования, люди стали задумываться лишь недавно, так что о накоплении пластика и его влиянии на окружающую среду ученые сегодня знают крайне мало. Корреспондент «Чердака» узнал у специалистов, что происходит с «потерявшимся» пластиком в масштабах планеты.
Добавить в закладки
Комментарии

«Это мир без моли и ржавчины, полный цвета; мир, построенный из синтетических материалов, сделанных из наиболее распространенных веществ. Мир, в котором нации становятся все более назависимыми от локальных ресурсов. Мир, в котором человек, как волшебник, создает все, что хочет, из того, что лежит у него под ногами», — писали в 1941 году химики Виктор Ярели и Эдвард Казэнс. Тогда в мире производилось менее миллиона тонн пластика в год, но он уже широко применялся в производстве вещей — от чайных чашек до корпусов самолетов.

Пластиковый мир победил стремительно: человечеству быстро пришелся по вкусу материал, отличающийся легкостью, прочностью, долговечностью, а кроме того, способный принимать любую форму и цвет. И, что самое главное, производимый буквально за копейки.

Одноразовые вещи

Пластик — общее обозначение для сотен полимерных органических веществ, которые синтезируют главным образом из нефти, угля и газа. Например, в Европе на производство пластика идет 4−6% этих полезных ископаемых (для сравнения: на транспортное топливо — 45%). К 2016 году цифра производимого человечеством в год пластика достигла 335 миллионов тонн, а всего за последние 50−60 лет мы создали 8,3 миллиарда тонн, причем половина от этого количества произведена в последние 13 лет. Для сравнения: вес всего живущего сейчас человечества составляет всего 287 миллионов тонн — в 28 раз меньше.

Крупнейший в мире производитель пластика по очевидным причинам — Китай (29% ежегодного мирового производства). Большая часть этой продукции (в Европе — почти 40%) идет на упаковку. Шоколадный батончик, которым вы перекусываете, и коктейльная трубочка, из которой потягиваете коктейль, вероятнее всего, сделаны из полипропилена; пищевая пленка, в которую заворачивают продукты, а также пакеты, в которые вам складывают покупки супермаркете, — это полиэтилен.

По словам профессора морской биологии Плимутского университета Ричарда Томпсона, лишь около 10% всего пластика, что мы производим, перерабатывается. Остальное выбрасывается, и 40% отходов — предметы разового использования.

Неизвестно, сколько пластика лежит в наземных мусорных кучах по всему миру, но точно известно, что рано или поздно значительная его часть оказывается в океане.

До 80% того, что сейчас болтается на поверхности морей, — бытовые предметы, и самые многочисленные среди них — сигаретные фильтры, пластиковые пакеты, крышечки от «кофе на вынос» и бутылки.

Пластик отлично держится на воде и за годы плавания преодолевает огромные расстояния. Однажды ученые нашли в желудке пятимесячного альбатроса, подраставшего в изоляции на одном из тихоокеанских атоллов, кусок пластика, который тому, по-видимому, принесли заботливые родители. Оказалось, что это фрагмент обшивки американского самолета, сбитого в 1944 году над Японией. За 60 лет он преодолел почти 10 тысяч километров и в конце концов напомнил о себе, убив случайного птенца.

Точный срок жизни пластика нам до сих пор неизвестен. По разным оценкам, от сотен до тысяч лет, но проверить это невозможно, потому что вся история производства этого материала насчитывает лишь 70 лет. Очевидно, весь произведенный за это время и неутилизированный пластик не разложился и продолжает где-то скапливаться. Где и сколько, трудно установить, но ученые уже обнаружили крупные скопления пластика и в океане, и во внутренних морях, и на самых отдаленных необитаемых островах, и даже в Арктике.

Тем не менее в океане плавает несопоставимо меньше мусора, чем было произведено. Как бы нам ни хотелось, чтобы миллионы тонн мусора просто таинственно исчезали, разгадка прозаичнее: они просто оседают на дно океанов. Ученые предполагают, что там пластик разлагается медленнее, чем на поверхности, где он подвергается фотодеградации — разрушению связей между содержащимися в полимерах атомами углерода под воздействием солнечного ультрафиолета.

Схема: Maphoto / Riccardo Pravettoni / GRID-Arendal / CC BY-NC-SA 2.0
Схема: Maphoto / Riccardo Pravettoni / GRID-Arendal / CC BY-NC-SA 2.0

Смертельные мелочи

Крупный мусор во всех уголках планеты — еще полбеды. Вторая половина состоит в том, что во время своего дрейфа по океану пластик под воздействием ультрафиолета, волн, и песка дробится на все более мелкие обломки, которые ученые договорились делить на макропластик (больше 2 сантиметров в диаметре), мезопластик (5—20 миллиметров) и микропластик (менее 5 миллиметров в диаметре). Микропластик стал предметом интереса ученых лишь в последнее десятилетие, и они до сих пор плохо представляют, как он формируется, распространяются и как влияет на окружающую среду.

Микропластик — это не только обломки более крупного мусора. Большинство женщин, пользуясь гелями с мерцающими частицами, скрабами со шлифующими гранулами и косметикой с блестками, даже не задумываются, что все эти частицы — микропластик, а поскольку все стоки идут в океан, рано или поздно там окажутся и все эти частицы. Одежда из акрила, полиэстера и полиамида тоже источник микропластика. Один литр сточных вод от стирки может содержать до ста таких пластиковых волокон.

А совсем недавно ученые из нескольких французских институтов, собрав образцы в ходе экспедиции по Атлантическому океану, обнаружили в них и нанопластик — частицы размерами до тысячной доли миллиметра. Сам факт существования нанопластика пока единственное, что удалось выяснить ученым. Мы даже не знаем, вреден ли он, — только то, что еще совсем недавно его там не было.

Итак, мы видим процесс планетарного масштаба: миллионы тонн пластика попадают в Мировой океан и перемещаются на огромные расстояния. Часть пластика оседает на дно, другая дробится до микро- и наноразмера, попадает в морские организмы и вместе с этим включается в пищевые цепочки, доходя по ним и до людей. Как этот процесс влияет на экосистемы, нам все еще предстоит выяснить — мы все еще в самом начале эпохи всепроникающего пластика.

Схема: Maphoto / Riccardo Pravettoni / GRID-Arendal / CC BY-NC-SA 2.0

Попались в сети

Первая и самая очевидная проблема с крупным пластиковым мусором — он снижает рекреационные возможности экосистем: захламляет леса, берега, воду. Факт: находиться в местах, захваченных пластиковым мусором, людям грустно и неприятно. Вторая проблема тоже видна невооруженным глазом: морские котики, задушенные выкинутыми или потерянными рыболовными сетями, черепахи, изуродованные упаковочными пакетами, птицы, чьи внутренности забиты пластиком.

Chris Jordan (via U.S. Fish and Wildlife Service Headquarters) / wikimedia commons / CC BY 2.0

Chris Jordan (via U.S. Fish and Wildlife Service Headquarters) / wikimedia commons / CC BY 2.0

По подсчетам ученых, как минимум 260 видов животных испытывают на себе влияние пластика, особенно опасны брошенные морские сети (так называемые ghost nets, дословно «призрачные сети»). Большинство морских сетей делают из синтетических полимеров. Когда расставленную однажды сеть не снимают (или ее уносит), она под весом наловленного уходит на глубину, где годами и десятилетиям продолжает ловить рыбу и морских животных. Количество жертв «призрачных» сетей не поддается подсчету, но речь идет о миллионах особей.

Животные получают серьезные травмы и повреждения мягких тканей, у них развивается некроз от того, что пластик пережимает части тела и они начинают отмирать. Часто пластик закупоривает систему пищеварения, так как животные его проглатывают, а в организме он не переваривается.

Микропластик, попадая в воду, вскоре обрастает морскими микроорганизмами и начинает пахнуть как съедобный планктон — в итоге многие животные принимают его за еду и проглатывают.

Но если бы дело было только в «пластиковости» нашей пищи. За время дрейфа в океане пластик впитывает и распространяет стойкие органические загрязнители, такие как ДДТ или полихлорированные бифенилы. Это ядовитые химические вещества, используемые в сельском хозяйстве и различных технологических процессах. С водой, дождями, туманами и частицами пыли они распространяются на тысячи километров и, как и пластик, рано или поздно оказываются в океане. Бифенилы известны своим свойством подавлять иммунитет, вызывать рак и тяжелые мутации. Некоторые вредные вещества добавляют в пластик еще на этапе производства.

Кроме того, в производстве самого пластика используются вредные органические вещества, например фталаты (эфиры и соли одной из карбоновых кислот) и бисфенол. Их добавляют для прочности и гибкости в пластик, из которого делают, например, одноразовую посуду. Фталаты ухудшают способность к размножению у рыб и лягушек и тормозят развитие моллюсков и ракообразных.

Есть свидетельства, что фталаты нарушают работу яичек у крыс и могут негативно повлиять на формирование половых органов у младенцев в пренатальный период, а некоторые виды бисфенола вызвали озабоченность у американского Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов из-за их способности негативно влиять на мозг, половую и гормональную системы человека. Впрочем, регулятор подчеркивает, что нужны дополнительные исследования, чтобы это доказать. По крайней мере, высокая концентрация бисфенола в моче коррелирует с сердечно-сосудистыми заболеваниями, диабетом II типа и аномалиями в ферментах печени.

Исследования этих веществ проводятся в лабораторных условиях, и ученым еще предстоит выяснить, насколько велика и опасна их концентрация в природе и какими путями они добираются из пластика до организмов людей и животных. Остается неясным, попадают ли химикалии из пластика в еду, вредит ли он аквакультуре и рыбе, которую ест человек, и насколько пластиковый мусор вредит сельскохозяйственным землям.

Кто мог бы его съесть

Микроорганизмы с большим любопытством относятся к пластику: они быстро заселяют поверхность пластиковых обломков и путешествуют с ним по океану. Поэтому ученые опасаются, что пластик способствует распространению инвазивных видов в новые регионы. По-видимому, именно с пластиком путешествуют водоросли, вызывающие «красные приливы», когда начинают массово цвести, выделяя токсины и убивая все живое в округе.

Красный прилив у побережья Ла-Хойя (Сан-Диего, Калифорния). Фото: Alejandro Díaz

Красный прилив у побережья Ла-Хойя (Сан-Диего, Калифорния). Фото: Alejandro Díaz

Исследовательская группа под руководством специалиста по морской микробиоте из Национального центра научных исследований Франции Жана Франсуа Жийона, изучив собранные в Средиземном море образцы пластика, обнаружила, что они заселены бактериями, колониальными, похожими на мох микроорганизмами мшанками и микроскопическими водорослями так густо, что пора говорить о появлении новой экологической ниши — пластисферы.

— Пластик сильно загрязняет экосистемы, распространяясь на большие расстояния. А вместе с ним — и разные виды планктона, поселяющиеся на нем, — говорит Жийон в беседе с «Чердаком». — Возьмите любой кусочек пластика, и на нем будет множество разных бактерий, среди которых есть и фотосинтезирующие, и даже хищники.

Видовой состав бактерий, живущих на пластике, огромен и может различаться в разных регионах. Конечно, заветная мечта ученых — найти те, что способны пластик разлагать. Группа Жийона уже имеет некоторые наработки по этой теме: она обнаружила ряд бактерий, способных вырабатывать особые ферменты, разлагающие пластик, после чего бактерии могут употреблять его в пищу.

— Если бактерии могут разлагать пластик, он считается биодеградируемым. Но проблема в том, что такое происходит только в лабораторных условиях, где выращиваются только определенные виды бактерий и нет разнообразия тысяч видов, как в природе. Если те же бактерии поместить в природу, вполне возможно, что никакой биодеградации не произойдет, — говорит Жийон.

Взять разлагающий фермент от бактерии и поместить его в океан, по его словам, тоже не вариант, ведь в океане нет подходящих и стабильных условий для его работы. Кстати, уже существующие биодеградируемые полимеры на самом деле тоже не такие уж деградируемые. Деградируемым считается пластик, который превращается в полезный компост при условии нагревания до 50 градусов Цельсия в течение 12 недель — условие, которое едва ли будет выполняться в природе. К тому же такой пластик несравненно дороже обычного в производстве, что делает его производство малорентабельным. Кроме того, существуют сотни видов пластика, а бактерии, как правило, вырабатывают фермент для переработки только одного конкретного вида.

Тем не менее исследователи уже сейчас думают, как применить имеющиеся знания для решения проблемы пластика. Одна из групп предлагает, например, синтезировать фермент, разлагающий пластик до мономеров, затем модифицировать бактерии так, чтобы они могли употреблять эти мономеры в пищу и производить на их основе молекулы, из которых получается новый — биодеградируемый — пластик.

Возможные решения

Специалисты уверены: если не начать что-либо делать, ситуация будет только ухудшаться. Общие меры известны: уменьшать производство нового пластика, снижать его потребление, сокращать попадание пластика всеми возможными путями в океаны и, конечно, перерабатывать. Но сказать проще, чем сделать.

Проблема накопления пластика, уверен Ричард Томпсон, во многом связана с поведением людей, нашими привычками. Как говорит ученый, люди привыкли использовать пластиковые изделия один раз, после чего — выбрасывать. И не просто привыкли — производители их к этому приучили.

— 60 лет людей учили относиться к большинству пластиковых вещей как к чему-то, что надо выбрасывать, что мы можем использовать всего несколько мгновений, как пластиковые бутылки, а затем без зазрения совести выкинуть, не задумываясь, что произойдет с бутылкой дальше, — говорит Томпсон. — На то же нацелены производители: дизайн пластиковой упаковки призван привлечь ваше внимание и заставить вас приобрести продукт. Упаковка сделана так, чтобы послужить одной цели и тут же быть выкинутой, а о ее «посмертном» существовании никто не задумывается.

Пляж Кута, Бали, Индонезия. 2017 год. Фото: Maxim Blinkov / Фотодом / Shutterstock

Пляж Кута, Бали, Индонезия. 2017 год. Фото: Maxim Blinkov / Фотодом / Shutterstock

Поэтому он уверен, что необходим переворот в сознании производителей упаковки: они должны закладывать еще на этапе проекта то, как их продукция будет использована снова или во что переработана.

— Взять косметику с микропластиковыми частицами: в одном тюбике их может быть до 3 миллионов. Патент на это было получен 50 лет назад. Кто-то из индустрии за все это время хоть раз задумался, куда потом деваются эти частицы? А задумывался ли кто-то из дизайнеров одежды из полиэстера, куда потом идут его волокна, которые тоже пластик? — повествует Томпсон. — Или бутылки. Вообще-то, большую их часть можно было бы переработать, если бы они были одного цвета. Но бутылки часто окрашены в разные цвета. Не ради какой то утилитарной цели, не ради сохранения свежести напитка — просто ради маркетинга, чтобы привлекать ваше внимание на полке. И уже одно это делает их мало пригодными для переработки.

В то же время система переработки пластика должна быть простой и понятной для граждан, а внедрять ее надо на государственном уровне — без политических мер не обойтись. К примеру, Евросоюз сейчас разрабатывает меры по переработке мусора, цель которых — сделать весь пластик перерабатываемым к 2030 году. Уже сейчас существуют различные регулирующие меры — например, постепенно запрещается использование отдельных категорий предметов из пластика — одноразовой посуды, соломинок и палочек для воздушных шаров. Европейские государства обязуются сокращать производство одноразовых пластиковых контейнеров для еды и напитков, предлагая потребителям альтернативу, а производители упаковки должны финансово поддерживать ее переработку.

— Говоря о пластике, надо понимать: мы имеем в виду не нечто однородное, а совокупность очень разнородных вещей разного размера, вида, цвета и состава полимеров. Причем пластиковый мусор — это не только огромные куски, которые сбиваются в плавающие в океане пятна, видимые из космоса. Это еще и частицы микропластика, многие из которых размером не превышают диаметр человеческого волоса. Поэтому надо понимать, что речь идет о разных видах пластика, и одного решения для всего быть не может. Это разные пути, имеющие дело с разными аспектами вреда окружающей среде, — говорит Томпсон.

Бизнес, по его словам, уже начинает задумываться о проблеме пластика: появляются кроссовки, некоторые элементы которых сделаны из переработанного пластика, собранного в океане, возникает одежда из выловленного в океане и переработанного мусора. Крупнейшие мировые производители еды и напитков готовятся сокращать объемы продаваемых с их продукцией пластиковых крышек и соломинок.

Химия разлагаемых пластиков тоже пока не нашла универсального и рентабельного решения. Конечно, существуют способы производства пластика из биоэтанола, который выделяют из кукурузы, а теоретически его можно получать из остатков еды. Но такое производство существенно дороже обычного, и сейчас биополимеров производится не более 1% от общего количества. К тому же растущее население Земли надо сначала накормить — в таких условиях пускать еду на упаковку выглядит не очень рациональным.

Томпсон уверен, что отучать человечество от пластика бесполезно: люди не откажутся от удобств, которые в нем заложены. Но это и не нужно — нужно просто относится к пластику более ответственно. Но для этого усилий одной только науки, конечно, не хватит.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Двойная спираль ИБХ РАН

Мыши, грибы, растения, белки и пептиды — фоторепортаж из Института биоорганической химии РАН

Ключевые компоненты живой клетки — белки и пептиды (короткие белки) — могут служить маркерами происходящих в клетке изменений. С их помощью можно диагностировать онкологические заболевания на ранних стадиях. А изучение молекулярно-клеточного взаимодействия в движении и рассмотрение пептидного состава сыворотки и плазмы крови помогут в разработке нового поколения противоинфекционных лекарств. Такие исследования проводятся в Институте биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) при поддержке Российского научного фонда.
Добавить в закладки
Комментарии

Сотрудники ИБХ РАН уже собрали целую коллекцию образцов эмбриональных, опухолевых и здоровых тканей человека и нашли группу белков, которая отвечает за развитие самого сложного для лечения вида рака — рака поджелудочной железы. Кроме того, ученые создали простой и дешевый способ синтеза нуклеотидов — соединений, которые приводят к гибели опухолевых клеток и останавливают развитие вирусов в организме. Эти и многие другие разработки Института биоорганической химии РАН станут хорошей фундаментальной опорой для дальнейших исследований и выхода на создание социально значимых вещей.

Фото: Институт биоорганической химии РАН. Станислав Любаускас / Chrdk.

Фото: Институт биоорганической химии РАН. Станислав Любаускас / Chrdk.

Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова (ИБХ) РАН — крупнейший центр физико-химической биологии и биотехнологии в России. Здесь работает более 1000 сотрудников в более чем 40 лабораториях.

В 1978 году Юрий Овчинников, академик, второй директор ИБХ РАН, пытался установить структуру мембранного белка бактериородопсина — реагирующего на свет белка, применимого во многих областях жизни, особенно в голографии и микроэлектронике. В условиях жесткой конкуренции лаборатория Овчинникова опередила лабораторию лауреата Нобелевской премии Хара Гобинда Корана и первая расшифровала структуру этого белка. Сегодня изучение мембранных белков, начатое Овчинниковым, является одним из наиболее актуальных направлений в постгеномных исследованиях. [ ... ]

Читать полностью

Жизнь подо льдом

Фильм «Чердака» о жизни морских беспозвоночных

Белое море большую часть года лежит подо льдом, но с первыми лучами солнца после полярной ночи оно оживает. Жители его глубин, самых удивительных форм и цветов, пугают, восхищают и завораживают.
Добавить в закладки
Комментарии

Съемки фильма проходили в марте на Беломорской биологической станции МГУ, за полярным кругом.

Подводные операторы: Дмитрий Озеров, Федор Большаков, Павел Кременец, Александр Семенов

Оператор коптера — Александр Семенов [ ... ]

Читать полностью

Гравитационную постоянную то ли уточнили, то ли нет

Для разных методов измерения гравитационная константа по-прежнему разная, и физики не знают почему.

Международная группа ученых, куда входил Вадим Милюков из ГАИШ МГУ, попробовала рассчитать значение гравитационной постоянной — важнейшей физической константы, определяющей, как сильно тела притягиваются друг к другу. Исследователи считают, что смогли заметно повысить точность измерения константы.
Добавить в закладки
Комментарии

Но у тех же исследователей измерения разными методами с «уточненной» константой все равно дали разные результаты — по неизвестным причинам. Это означает, что гравитационная постоянная и дальше будет оставаться самой «скандальной» из известных физических констант. Соответствующая статья опубликована в Nature.

Фундаментальные константы крайне важны для основных физических расчетов, ведь константа входит в огромное количество формул и, таким образом, именно уровень точности ее измерения определяет уровень точности почти любых физических расчетов. За последние сто лет прогресс в этой области был огромным — например, скорость света измерена с ошибкой в районе четырех миллиардных, что позволяет чрезвычайно точно предсказывать и обнаруживать целый ряд релятивистских эффектов (явления, происходящие при скоростях, сравнимых со скоростью света).

Однако гравитационная постоянная — исключение на этом фоне. Как известно, сила тяготения между двумя телами равна произведению квадратов их массы, деленному на квадрат расстояния между ними и умноженному на G, или гравитационную постоянную. Впервые ее измерил Кавендиш еще в XVIII веке при помощи чрезвычайно простого и остроумного устройства — крутильных весов. Они состоят из двух грузов на коромысле, которое, в свою очередь, подвешено за нитку и может свободно вращаться. Когда к одному из грузов подносят внешнее тело заранее известной массы, его гравитация отклоняет к себе подвешенный груз и нитка, на которой вывешено коромысло, начинает слегка закручиваться.

С этой константой есть сразу две проблемы. Во-первых, измерять ее на крутильных весах точно очень тяжело: гравитационное взаимодействие много слабее электромагнитного и иных, поэтому крутильные весы отклоняются совсем слабо, что затрудняет точное измерение. Во-вторых, попытки по-разному измерить гравитационную постоянную стабильно дают разные результаты. Скажем, с помощью крутильных весов это делают двояко — и так, как мы описали выше, и иначе, когда коромысло крутильных весов до измерения не неподвижно, а свободно вращается туда-сюда, а влияние сторонних гравитирующих тел, подносимых к весам, измеряют по изменению периода вращения таких весов. И вот почему-то первый и второй методы всегда дают слегка разные результаты, а почему — никто не знает. [ ... ]

Читать полностью