Новый метод анализа загрязнения частицами микропластика может облегчить оценку воздействия на окружающую среду

В последнее десятилетие все больше исследователей изучают загрязнение пластиком, одну из самых серьезных экологических опасностей в мире. Они добились прогресса, но по-прежнему сталкиваются с проблемами, такими как сопоставимость результатов, особенно в отношении частиц микропластика.

Например, не существует стандартной методологии сбора и анализа проб. В большинстве исследований представлены выводы, основанные на количестве частиц, как если бы они были экологически эквивалентными, независимо от размера, объема, массы или площади поверхности.

Статья трех бразильских исследователей, опубликованная в Наука об окружающей среде и исследование загрязнения стремится внести свой вклад в прогресс в этой области, предлагая новый взгляд на морфологию частиц.

Используя теоретический подход, авторы утверждают, что включение морфологических признаков в анализ может выявить значительные различия между образцами частиц микропластика, демонстрируя, что образцы, изначально считавшиеся эквивалентными, поскольку они содержат одинаковое количество частиц, на самом деле оказывают различное воздействие на окружающую среду из-за различий в размере частиц. и форма.

Частицы микропластика (ЧЧ) представляют собой искусственные полимеры длиной от 0,001 до 5,0 миллиметров или от 1 до 5000 микрометров (мкм) и встречаются во всех видах окружающей среды. В Бразилии было опубликовано несколько исследований загрязнения депутатами, особенно в отношении внутренних акваторий.

«Большинство исследований, проведенных с MP, сообщают о количестве частиц в единицах, принятых для типа образца, от объема в случае воды до массы, когда анализ включает почву и отложения, и отдельных особей для биоты. Мы исследовали MP в лаборатории в течение нескольких лет, и мы подтвердили, что размер важен и имеет значение. Мы измеряем размер частиц во всех образцах. В этом исследовании мы обнаружили образцы с одинаковым количеством MP, но со значительными различиями в размер частиц и очень разные уровни пластикового загрязнения в зависимости от массы и объема частиц», — сказал Десио Семенсатто, первый автор статьи, Agência FAPESP. Он является профессором Института экологических, химических и фармацевтических наук Федерального университета Сан-Паулу (ICAQF-UNIFESP).

Другими авторами статьи являются профессор Джорджия Лабуто и Кристиано Резенде Геролин, бывший научный сотрудник UNIFESP.

По словам Семенсатто, группа завершает подготовку статьи о водохранилище Гуарапиранга, источнике питьевой воды для Сан-Паулу и двух близлежащих городов, Итапесерика-да-Серра и Эмбу-Гуасу. «Мы собрали образцы во влажный и сухой сезоны и обнаружили больше MP в один сезон, чем в другой, с еще большей разницей в массе каждого образца и общем объеме пластика. Использование только количества частиц в качестве параметра фокусируется только на одном измерении. и игнорирует тот факт, что разные размеры частиц по-разному влияют на экосистемы», — сказал он.

Сравнения

Согласно недавней статье, исследователи проанализировали семь образцов по 100 МП в каждом. Они будут считаться эквивалентными на основе обычных показателей загрязнения. Однако проведенные сравнения показали, что их воздействие на окружающую среду будет очень разным. В одном образце МЧ были больше по объему, массе и удельной поверхности. Следовательно, он был более пластичен, чем другие, и, вероятно, давал большее количество еще более мелких частиц при физическом и химическом разложении.

В другом сравнении они проанализировали образцы со 100 МП и 10 МП соответственно, отметив, что если учитывать только количество частиц, то можно сделать вывод, что первые в десять раз более пластичны, чем вторые, хотя оба имеют одинаковую общую массу и объем пластика, в то время как размер частиц и удельная поверхность были больше у первого.

Авторы также освещают вопрос морфологии или формы частиц. Например, образцы, содержащие волокна, имели меньший объем, массу и площадь поверхности.

«Мы также изучаем вопрос об удельной поверхности, что очень актуально, особенно при изучении MP как переносчиков других загрязняющих веществ, таких как металлы или фармацевтические препараты», — сказал Семенсатто. «Размер частиц влияет на площадь поверхности, доступную для адсорбции этих загрязняющих веществ. Кроме того, MP также образуют пластисферу, которая служит субстратом для организмов и рассеивает эти организмы в других средах, что имеет последствия для глобального здравоохранения».

Пластисфера — это сообщество бактерий, грибков, водорослей, вирусов и других микроорганизмов, которые эволюционировали, чтобы жить на искусственном пластике.

«Учитывая объем, массу и удельную поверхность частиц, мы можем лучше понять, как микроорганизмы загрязняют водоемы и переносят другие агенты, ответственные за загрязнение, включая микроорганизмы», — сказал Семенсатто. «Анализ всех атрибутов образцов открывает новые возможности и расширяет сопоставимость результатов».

Огромный масштаб проблемы

Мировое производство пластика достигло 348 миллионов метрических тонн в 2017 году по сравнению с 2 миллионами тонн в 1950 году. Мировая индустрия пластмасс оценивается в 522,6 миллиарда долларов США, и ожидается, что к 2040 году ее мощность удвоится, согласно отчету The Pew Charitable. Trusts и SystemIQ в партнерстве с Оксфордским и Лидским университетами в Великобритании.

Производство пластика и загрязнение окружающей среды влияют на здоровье человека и провоцируют выбросы парниковых газов. Пластик может быть проглочен более чем 800 морскими и прибрежными видами или стать причиной несчастных случаев с их участием. Ежегодно в океаны попадает около 11 миллионов тонн пластиковых отходов.

В 2022 году 175 стран, представленных на Генеральной Ассамблее ООН, приняли историческую резолюцию о том, чтобы к 2024 году подписать юридически обязывающее обязательство положить конец глобальному загрязнению пластиком. С этой целью ими был создан межправительственный переговорный комитет, который провел свое первое заседание в декабре.

«Этим исследованием мы намеревались внести свой вклад в академические усилия по разработке процедур и методологий борьбы с пластиковым загрязнением», — сказал Семенсатто. «Наша статья предлагает обсуждение в академическом сообществе. Предложение открыто для обсуждения. Мы приглашаем других ученых измерить MP и сообщить об их морфологических характеристиках в качестве вклада в обсуждение их значения для окружающей среды».

В этом контексте группа UNIFESP, связанная с Semensatto, работает с Государственной экологической корпорацией Сан-Паулу (CETESB) над разработкой протоколов для сбора проб воды и анализа MP в прибрежном районе штата. Основная цель состоит в том, чтобы найти способ сравнить результаты, чтобы члены парламента могли участвовать в постоянном мониторинге окружающей среды, чего сейчас нет в Сан-Паулу.

Этот проект осуществляется под эгидой Rede Hydropoll, сети исследователей из различных учреждений, занимающихся изучением загрязнения источников воды.