environments.aq

Портал окружающей среды Антарктики

Микропластиковые загрязнения в Южном океане

thumbnail microplastics

Возникающий вопрос

Версия:

Опубликовано: GMT

Рассмотрено: GMT

Авторы

Catherine L. Waller (1), Huw J. Griffiths (2) Claire M. Waluda (2), Sally E. Thorpe (2), Iván Loaiza (3), Bernabé Moreno (3), Cesar O. Pacherres (3), Peter Ryan (4), Giuseppe Suaria (5), Atsuhiko Isobe (6), Kevin A. Hughes (2)

(1) School of Environmental Sciences, University of Hull, UK. c.l.waller@hull.ac.uk
(2) British Antarctic Survey, Natural Environment Research Council, Cambridge, UK
(3) Carrera de Biología Marina, Universidad Científica del Sur, Perú
(4) FitzPatrick Institute of African Ornithology, DST-NRF Centre of Excellence, University of Cape Town, South Africa
(5) ISMAR-CNR, Forte Santa Teresa, Pozzuolo di Lerici, 19032 La Spezia, Italy
(6) Research Institute for Applied Mechanics, Kyushu University, Japan

Резюме

В Южном океане отмечается наименьшая в мире плотность скоплений плавучих макропластиковых отходов. Ранее считалось, что этот регион относительно свободен от микропластиковых загрязнений. Однако результаты недавних исследований и гражданских научных проектов показали наличие микропластиковых отходов в глубоководных и мелководных отложениях, а также в водах поверхностных слоёв. В результате лабораторных экспериментов и полевых исследований, проводимых во всех уголках земного шара, было обнаружено, что микропластиковые частицы негативно влияют на множество морских видов, в том числе пелагические и бентические организмы. Проанализировав имеющуюся информацию по микропластиковым отходам (в том числе по макропластиковым отходам в качестве источника микропластиковых загрязнений) в Южном океане, мы представляем оценочные данные по концентрациям микропластиковых загрязнений, определив их потенциальные источники и пути, по которым они попадают в регион. По предварительной оценке предполагается, что количество микропластиковых загрязнений, выбрасываемых в регион с судов и научно-исследовательских станций, по-видимому является пренебрежительно малым в масштабах Южного океана, но может быть значительным в локальных масштабах. Кроме того, прогнозируемая концентрация микропластиковых отходов из локальных источников на несколько порядков ниже уровней, отмечаемых в публикуемых исследованиях отобранных проб. Вероятным дополнительным путём повышения концентрации пластиковых загрязнений Южного океана является их перенос поверхностными морскими водами из низких широт.


Резюме

Регион Южного океана к югу от полярного фронта имеет площадь поверхности приблизительно 22 миллиона км2 и объём свыше 71,8 миллиона км3, что составляет 5,4 % от общих размеров мирового океана. Всё большее беспокойство вызывают загрязнения в виде плавучих макропластиковых отходов (т. е. пластиковых частиц размером ˃5 мм) (1), что оказывает воздействие на окружающую среду в виде, например, запутывания в мусоре и его проглатывания морскими хищниками (2, 3), а также скопления выбрасываемого из моря мусора на берегу (4, 5). С другой стороны в последние годы всё больше внимания уделяется загрязнению Южного океана микропластиковыми отходами (частицами размером ˂5 мм) (6), однако, несмотря на то что этот вопрос признаётся всё более и более актуальным по всему миру, научной и законодательной работы всё ещё проводится недостаточно (см. 7 для получения сводной информации) (рис. 1).

Microplastics Fig 1

Рисунок 1. Основные береговые антарктические объекты, эксплуатируемые национальными антарктическими программами, и зарегистрированные результаты наблюдений микропластиковых и макропластиковых отходов в водах поверхностных слоёв на пляжах и в отложениях к югу от полярного фронта. Граница графика: среднее расположение полярного фронта. Красные точки: научно-исследовательские станции и объекты. Жёлтые крестики: обнаруженные местонахождения макропластиковых отходов. Зелёные крестики: обнаруженные местонахождения микропластиковых отходов.

Кроме нескольких ранних работ по проглатыванию субантарктическими гнездящимися птицами (например, 8), на сегодняшний день не существует опубликованных работ по воздействию микропластиковых отходов на морские организмы Антарктики. В результате лабораторных экспериментов и полевых исследований, проводимых во всех уголках земного шара, было обнаружено, что микропластиковые частицы негативно влияют на множество морских видов, в том числе пелагические и бентические организмы. Данные, полученные в северном полушарии, свидетельствуют о том, что микропластиковые отходы могут воздействовать на экосистемы, оказывая токсикологическое воздействие на основные виды, например на веслоногих (9) и эуфаузииды, группу, в состав которой входит криль (10), в основании пищевой цепочки, а также потенциальную биоаккумуляцию и биологическое накапливание взаимосвязанных токсинов, таких как фталаты с возрастающим трофическим уровнем (11, 12, 13, 14).

Загрязнение морской среды микропластиковыми отходами имеет основные и второстепенные источники. Основные микропластиковые отходы могут возникать из средств личного ухода и гигиены (например, зубных паст, шампуней и гелей для душа) и синтетических волокон из бельевых изделий (рис. 2). 

Replacement Imge Microplastics Fig 2

Рисунок 2. Фрагменты микропластиковых отходов косметических средств, увеличенные под микроскопом. (Фото: Мэри Сьюэлл (Mary Sewell), Оклендский университет)

Второстепенные микропластиковые отходы в виде частиц и волокон возникают в результате размельчения макропластикового мусора, что часто наблюдается по всему мировому океану (см. аналитические данные в 15) (рис. 3 и 4). В нескольких всесторонних исследованиях океанов вблизи от населённых регионов проведена оценка роли различных источников основных и второстепенных микропластиковых отходов в формировании общих уровней микропластиковых отходов в морской среде (см. 7 для получения сводной информации), на основании которой сделано заключение о том, что большая часть микропластиковых отходов в морской среде возникает из второстепенных источников.

Microplastics Fig 3

Рисунок 3.Основные макропластиковые отходы, обнаруженные вокруг гнездовий морских птиц на субантарктических островах, разрушающиеся и расщепляющиеся на микропластиковые фрагменты под воздействием атмосферных условий. (Фото: Антарктическое управление Великобритании)

Microplastics Fig 4

Рисунок 4. Второстепенные микропластиковые отходы, обнаруженные в водах поверхностных слоёв Южного океана (Фото: Антарктическое управление Великобритании)

В настоящее время отсутствуют какие-либо международные нормы выброса сточных вод (в том числе бытовых стоков из душевых и прачечных). Нет данного вопроса и в повестке дня Международной морской организации. В 1998 году вступил в действие Протокол по охране окружающей среды к Договору об Антарктике, в котором содержатся специальные приложения по удалению и управлению ликвидацией отходов (Приложение III) и предотвращению загрязнения морской среды (Приложение IV), однако перед Сторонами не стоит задача переработки сточных вод, сбрасываемых с их научно-исследовательских станций. В настоящее время систематический контроль концентрации микропластиковых отходов в водах Антарктики отсутствует.

В работе Waller et al.(7) отмечено, что, по максимальным оценочным данным, за десятилетие в Южный океан попадает около 44-500 кг микропластиковых частиц из средств личного ухода и гигиены и 0,5-25,5 млрд пластиковых волокон из бельевых изделий. Однако на сегодняшний день существует мало отчётов о наличии микропластиковых отходов в Южном океане, а методы отбора проб и отчётности ещё не согласуются или не сопоставимы. Микропластиковые частицы были обнаружены в отложениях на шельфе субантарктического острова (1), в глубоководных отложениях в море Уэдделла (16), в водах поверхностных слоёв в тихоокеанском секторе Южного океана (17,18), а также в мелководных отложениях и макроводорослях на отдельных участках на острове Кинг-Джордж (Ватерлоо) вблизи от научно-исследовательских станций (7).

Хотя указанные исследования и не отражены в рецензируемой литературе, в одном из гражданских научных проектов исследования окружающей среды недавно были отмечены микропластиковые отходы в водах поверхностных слоёв Южного океана на уровнях, согласующихся с данными, зарегистрированными в наиболее населённых районах земного шара (19). Гражданская научная организация Adventure Science отметила весьма высокие средние значения, составляющие 22 части на литр, в пробах морских вод, взятых у западного побережья Антарктического полуострова при максимальной концентрации, равной 117 частей на литр. Фонд Tara Expeditions Foundation обнаружил микропластиковые отходы во всех четырёх пробах, взятых в Южном океане, при концентрации микропластиковых частиц, равной 0,55-56,58 г/км2 (20). В работе Cózar et al. обнаружены концентрации, равные 0,100-0,514 г/км2, во всех пробах со станций к югу от полярного фронта (21) а в работе Isobe et al.(18) отмечаются значения в пределах 46 000-99 000 частиц на км2 в местах отбора проб к югу от широты 60ю.ш. В исследовании Cincinelli et al. обнаружены более высокие концентрации микропластиковых отходов в прибрежных регионах моря Росса (до 1,8 частиц на м3) по сравнению с пробами, взятыми на шельфе, большинство из которых были фрагментированы (17). В работе Munari et al. отмечается наличие пластиковых отходов в образцах отложений из залива Терра-Нова, при этом всего зарегистрирована 1661 единица отходов (3,14 г), а наиболее часто встречающимся типом отходов являются волокна (22).

Однако микропластиковые отходы, образовавшиеся в регионе в результате разрушения макропластиковых отходов или перенесённые в Южный океан через полярный фронт, всё ещё предстоит подвергнуть количественной оценке, тем не менее оба вида отходов могут быть основными источниками, как это отмечается во всех других уголках земного шара. Так как единицы измерения и методы существующих исследований не сопоставимы, в настоящее время представляется невозможной количественная и устойчивая оценка концентраций макропластиковых и микропластиковых отходов в Южном океане. Для понимания источников и масштабов данного загрязнения необходимо проведение скоординированного исследования на международном уровне со стандартизированным или сопоставимым отбором проб и методами получения и идентификации микропластиковых отходов, а также методиками наблюдения и регистрации макропластиковых отходов для нанесения на карту и оценки околополярного распределения пластиковых отходов.


Основные события

1979 г.

Наблюдалось небольшое количество антарктических морских котиков (Arctocephalus gazella), запутавшихся в антропогенном морском мусоре в субантарктических водах.

1985 г.

В 1984 году отмечалось наличие пластикового мусора на Антарктическом континенте, при этом АНТКОМ согласился контролировать выброшенный на берег мусор в Антарктике с точкой отсчёта, установленной в 1994 году.

1987 г.

Отчёты о пластиковых объектах, содержащих 73 % антропогенных отходов на пляжах островов в Южном океане, при этом проглоченные микропластиковые отходы обнаружены в желудках как минимум нескольких особей большинства видов буревестников и качурок; 92 % голубых буревестиников Halobaena caerulea являются носителями пластиковых отходов (28). По данным 1960 года, микропластиковые отходы обнаружены в желудках китовых птичек и Pachyptila spp., выброшенных на берег пляжей Новой Зеландии

1988 г.

В субантарктическом регионе начинается систематическое ежегодное изучение запутывания морских млекопитающих, в 1990 году начинается исследование выброшенного на берег мусора, а в 1993 году проводятся ежегодные исследования морского мусора, связанного с морскими птицами в том же самом месте.

2002 г.

В работе Convey et al. сообщается о скоплениях мусора с островов в районе Южно-Антильского хребта, по данным исследования 1997 года.

2003 г.

Отчёт о проглатывании второстепенных макропластиковых отходов кергеленскими морскими котиками Arctocephalus spp. на острове Маккуори в 1990-х годах.

2009 г.

Отчёт о микропластиковых отходах с отложений на шельфе в субантарктическом регионе.

2013 г.

Частицы микропластиковых отходов найдены в глубоководных отложениях в море Уэдделла; в рамках гражданского научного проекта обнаружены высокие концентрации микропластиковых отходов к западу от Антарктического полуострова.

2014 г.

Отчёт о микропластиковых отходах со станций для отбора проб в водах поверхностных слоёв к югу от полярного фронта Антарктики.

2017 г.

Отчёты о микропластиковых отходах (волокнах и частицах) в водах поверхностных слоёв в тихоокеанском секторе Южного океана, в мелководных отложениях и макроводорослях на отдельных участках на острове Кинг-Джордж (Ватерлоо) вблизи от научно-исследовательских станций и в мелководных отложениях (<140 м) в заливе Терра Нова.