Загрязнение морской среды пластиком — это тип загрязнения морской среды пластиком , размер которого варьируется от крупных кусков исходного материала, таких как бутылки и пакеты, до микропластика, образующегося в результате фрагментации пластикового материала. Морской мусор в основном представляет собой выброшенный человеческий мусор, который плавает или находится во взвешенном состоянии в океане. Восемьдесят процентов морского мусора — это пластик . [1] [2] Микропластик и нанопластик образуются в результате распада или фотодеградации пластиковых отходов в поверхностных водах, реках или океанах. Недавно ученые обнаружили нанопластик в сильном снегопаде, а именно около 3000 тонн, которые ежегодно покрывают Швейцарию. [3]
Приблизительно подсчитано, что по состоянию на конец 2013 года в мировом океане находилось 86 миллионов тонн пластикового морского мусора, предполагая, что 1,4% мирового пластика, произведенного с 1950 по 2013 год, попало в океан и накопилось там. [4] По оценкам, мировое потребление пластика к 2022 году составит 300 миллионов тонн в год, причем около 8 миллионов тонн попадут в океаны в виде макропластика. [5] [6] Примерно 1,5 миллиона тонн первичного микропластика попадут в моря. Около 98% этого объема создается в результате деятельности на суше, а оставшиеся 2% — в результате деятельности на море. [6] [7] [8] По оценкам, ежегодно в водные экосистемы попадает 19–23 миллиона тонн пластика. [9] Конференция ООН по океану 2017 года подсчитала, что к 2050 году в океанах может содержаться больше пластика, чем рыбы . [10]
Океаны загрязняются пластиковыми частицами, размер которых варьируется от крупных исходных материалов, таких как бутылки и пакеты, до микропластика, образующегося в результате фрагментации пластикового материала. Этот материал очень медленно разлагается или удаляется из океана, поэтому пластиковые частицы теперь широко распространены по всей поверхности океана и, как известно, оказывают пагубное воздействие на морскую жизнь . [11] Выброшенные пластиковые пакеты, кольца из-под шести банок пива, окурки и другие виды пластиковых отходов, которые оказываются в океане, представляют опасность для дикой природы и рыболовства. [12] Водная жизнь может подвергаться угрозе из-за запутывания, удушья и проглатывания. [13] [14] [15] Рыболовные сети , обычно сделанные из пластика, могут быть оставлены или потеряны в океане рыбаками . Известные как сети-призраки , они запутывают рыб, дельфинов , морских черепах , акул , дюгоней , крокодилов , морских птиц , крабов и других существ, ограничивая их движение, вызывая голод , разрывы , инфекции и, у тех, кому нужно вернуться на поверхность, чтобы дышать, удушье . [16] Существуют различные типы океанического пластика, вызывающие проблемы для морской жизни . Крышки от бутылок были обнаружены в желудках черепах и морских птиц, которые погибли из-за непроходимости их дыхательных и пищеварительных трактов . [17] Сети-призраки также являются проблемным типом океанического пластика, поскольку они могут непрерывно ловить морскую жизнь в процессе, известном как «рыбалка-призрак». [18]
Десять крупнейших источников загрязнения океана пластиком во всем мире, от большего к меньшему, это Китай , Индонезия , Филиппины , Вьетнам , Шри-Ланка , Таиланд , Египет , Малайзия , Нигерия и Бангладеш [19], в основном через Янцзы , Инд , Желтую реку , Хай, Нил , Ганг , Жемчужную реку , Амур , Нигер и Меконг , и на них приходится «90 процентов всего пластика, который достигает мировых океанов». [20] [21] Азия была ведущим источником неправильно управляемых пластиковых отходов, причем на один только Китай приходилось 2,4 миллиона метрических тонн. [22] Ocean Conservancy сообщила, что Китай, Индонезия, Филиппины, Таиланд и Вьетнам сбрасывают в море больше пластика, чем все другие страны вместе взятые. [23]
Пластики накапливаются, потому что они не биоразлагаются так, как это делают многие другие вещества. Они будут фоторазлагаться под воздействием солнца, но они делают это правильно только в сухих условиях, а вода подавляет этот процесс. [24] В морской среде фоторазлагаемый пластик распадается на все более мелкие части, оставаясь полимерами , даже на молекулярном уровне . Когда плавающие пластиковые частицы фоторазлагаются до размеров зоопланктона , медузы пытаются их потребить, и таким образом пластик попадает в пищевую цепочку океана . [25] [26]
Решения по борьбе с загрязнением морской среды пластиком, а также с загрязнением пластиком всей окружающей среды будут тесно связаны с изменениями в производственных и упаковочных практиках, а также сокращением использования, в частности, одноразовых или недолговечных пластиковых изделий. Существует множество идей по очистке океанов от пластика, включая улавливание пластиковых частиц в устьях рек до попадания в океан и очистку океанских круговоротов . [2]
Загрязнение морской среды пластиковыми веществами признано проблемой высочайшего масштаба с точки зрения загрязнения. [27] Большая часть пластика, используемого людьми в повседневной жизни, никогда не перерабатывается. Одноразовый пластик такого рода вносит значительный вклад в 8 миллионов тонн пластиковых отходов, обнаруживаемых в океане каждый год. [2] Если эта тенденция сохранится, к 2050 году в океане будет больше пластика, чем рыбы по весу. [28] Только за первое десятилетие века было создано больше пластика, чем всего пластика за всю историю до 2000 года, и большая часть этого пластика не перерабатывается. Одна из оценок исторического производства пластика дает цифру в 8300 миллионов метрических тонн (Мт) для мирового производства пластика к 2015 году, из которых 79% были накоплены на свалках или в естественной среде. [29] По данным ICUN, это число выросло до 14 миллионов тонн пластика. [2] По оценкам, во всех мировых океанах, простирающихся от поверхности океана до морского дна, находится от 15 до 51 триллиона кусков пластика. [30] Океаны — самые глубокие и обширные бассейны Земли, средняя глубина абиссальных равнин составляет около 4 км ниже уровня моря. Гравитация естественным образом перемещает и переносит материалы с суши в океан, при этом океан становится конечным хранилищем. [31] Загрязнение океана пластиком примечательно абсолютной повсеместностью своего присутствия: от океанских впадин , в глубоководных отложениях , на дне океана и океанических хребтах до поверхности океана и прибрежных границ океанов. Даже на отдаленных островных атоллах могут быть пляжи, заваленные пластиком из далекого источника. На поверхности океана пластиковый мусор концентрируется в круговых структурах большой площади, называемых океаническими круговоротами . Океанические круговороты формируются во всех океанах из-за чередующихся моделей зональных ветров, которые управляют внутренним переносом в направлении экватора в субтропиках и внутренним переносом в направлении полюса в субполярных океанах. Океанические течения концентрируют пластиковые отходы в круговоротах.
Пластики все чаще производятся из-за их гибких, формовочных и прочных качеств, что обеспечивает пластику множество полезных применений. Пластики удивительно устойчивы к естественным процессам выветривания , которые разрушают многие другие материалы на поверхности Земли. Океанические процессы , включая штормы, воздействие волн, океанские течения, гидратацию и воздействие на поверхность атмосферных процессов выветривания (например, окисление) и ультрафиолетового излучения, имеют тенденцию разбивать пластиковые частицы на постоянно уменьшающиеся размеры (что приводит к образованию микропластика), а не органически переваривать или химически изменять пластиковые вещества. Оценки общего количества и веса пластика в пяти зонах концентрации пластика в океаническом круговороте составляют порядка 5,25 триллиона частиц весом почти 300 000 тонн. [32] Уменьшение размера пластиковых частиц до миллиметра и микромасштабов позволяет пластику оседать в глубоководных отложениях, причем в отложениях оказывается, возможно, в четыре раза больше пластика по сравнению с поверхностными водами океана. [33] Пластик в настоящее время является частью сложных биогеохимических циклов , в которых участвуют живые организмы, такие как китообразные , морские птицы, млекопитающие и бактерии, поглощающие пластик. [34]
Ежегодно производится более 300 миллионов тонн пластика, половина из которых используется в одноразовых изделиях, таких как стаканчики, пакеты и упаковка. По оценкам, ежегодно в водные экосистемы попадает 19–23 миллиона тонн пластика. [9] Невозможно знать наверняка, но, по оценкам, в наших океанах находится около 150 миллионов метрических тонн пластика. Пластиковое загрязнение составляет 80% всего морского мусора от поверхностных вод до глубоководных отложений. Поскольку пластик легкий, большая часть этого загрязнения наблюдается на поверхности океана и вокруг нее, но пластиковый мусор и частицы теперь встречаются в большинстве морских и наземных местообитаний, включая глубоководные районы, Великие озера, коралловые рифы, пляжи, реки и эстуарии. Подводные каньоны также являются важными местами накопления, способствующими переносу такого мусора в глубокое море. [35] Самым ярким свидетельством проблемы пластика в океане являются мусорные пятна, которые скапливаются в областях круговорота. Круговорот — это круговое океаническое течение, образованное ветровыми моделями Земли и силами, создаваемыми вращением планеты. [36] Существует пять основных океанических круговоротов: северо- и южно-тихоокеанские субтропические круговороты , северо- и южно-атлантические субтропические круговороты и субтропический круговорот Индийского океана. В каждом из них есть значительные мусорные пятна. [37]
Более крупные пластиковые отходы (макропластик) могут быть проглочены морскими видами, заполняя их желудки и заставляя их верить, что они сыты, хотя на самом деле они не приняли ничего, что имело бы пищевую ценность. Это может привести к тому, что морские птицы, киты, рыбы и черепахи умрут от голода с желудками, заполненными пластиком. Морские виды также могут задохнуться или запутаться в пластиковом мусоре. [2]
Макропластиковые отходы могут распадаться под воздействием погоды на более мелкие фрагменты пластикового мусора, известные как микропластик, если они меньше 5 мм в размере. Воздействие солнечного света, температура, влажность, волны и ветер начинают разрушать пластик на куски длиной менее пяти миллиметров. Пластик также может разрушаться более мелкими организмами, которые будут поедать пластиковый мусор, разбивая его на мелкие кусочки, и либо выделять эти микропластики, либо выплевывать их. В лабораторных испытаниях было обнаружено, что амфиподы вида Orchestia gammarellus могут быстро поглощать куски пластиковых пакетов, измельчая один пакет на 1,75 миллиона микроскопических фрагментов. [38] Хотя пластик разрушается, он все еще является искусственным материалом, который не подвергается биологическому разложению. По оценкам, примерно 90% пластика в пелагической морской среде представляет собой микропластик. [36] Существуют также основные источники микропластика, такие как микрошарики и гранулы. Эти микропластики часто потребляются морскими организмами в основании пищевой цепи, такими как планктон и личинки рыб, что приводит к концентрации поглощенного пластика вверх по пищевой цепи. Пластик производится с использованием токсичных химикатов, поэтому эти токсичные вещества попадают в морскую пищевую цепь, включая рыбу, которую едят некоторые люди. [39]
![Взаимодействие между морскими микроорганизмами и микропластиком[40]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3f/Interactions_between_marine_microorganisms_and_microplastics.webp/1280px-Interactions_between_marine_microorganisms_and_microplastics.webp.png)
Количество пластиковых отходов, попадающих в моря, увеличивается с каждым годом, при этом большая часть пластика, попадающего в моря, представляет собой частицы размером менее 5 миллиметров. [41] По оценкам, в 2016 году [обновлять]в мировых океанах было около 150 миллионов тонн пластикового загрязнения, а к 2025 году оно, по оценкам, вырастет до 250 миллионов тонн . [42] Другое исследование подсчитало, что в 2012 году оно составляло около 165 миллионов тонн. [43] В 2020 году исследование показало, что в Атлантическом океане содержится примерно в десять раз больше пластика, чем считалось ранее. [44] Самый большой тип пластикового загрязнения (~10%) и большая часть крупного пластика в океанах — это выброшенные и потерянные сети рыболовной промышленности. [45]
Ocean Conservancy сообщила, что Китай, Индонезия, Филиппины, Таиланд и Вьетнам сбрасывают в море больше пластика, чем все остальные страны вместе взятые. [46]
В одном исследовании подсчитано, что в море плавает более 5 триллионов пластиковых частиц (разделенных на четыре класса: мелкий микропластик, крупный микропластик, мезо- и макропластик). [47] В 2020 году новые измерения обнаружили в Атлантическом океане более чем в 10 раз больше пластика, чем предполагалось ранее. [48] [49]
В октябре 2019 года, когда исследования показали, что значительная часть загрязнения океана пластиком исходит от китайских грузовых судов, [50] представитель Ocean Cleanup заявил: «Все говорят о спасении океанов путем прекращения использования пластиковых пакетов, соломинок и одноразовой упаковки. Это важно, но когда мы отправляемся в океан, это не обязательно то, что мы видим». [51]
Почти 20% пластикового мусора, загрязняющего океанскую воду, что составляет 5,6 млн тонн, поступает из океанических источников. MARPOL , международный договор, «налагает полный запрет на утилизацию пластика в море». [52] [53] Торговые суда сбрасывают в океан грузы, сточные воды , использованное медицинское оборудование и другие виды отходов, содержащие пластик. В Соединенных Штатах Закон об исследовании и контроле загрязнения морской среды пластиком 1987 года запрещает сброс пластика в море, в том числе с военных судов. [54] [55] Военно-морские и научно-исследовательские суда сбрасывают отходы и военное оборудование, которые считаются ненужными. Прогулочные суда сбрасывают рыболовные снасти и другие виды отходов либо случайно, либо из-за небрежного обращения. Крупнейшим источником загрязнения пластиком в океане являются выброшенные рыболовные снасти (включая ловушки и сети), которые, по оценкам, составляют до 90% пластикового мусора в некоторых районах. [56] [57]
Пластиковый мусор с континентов попадает в океан в основном через стоки ливневых вод, которые попадают в водотоки или напрямую сбрасываются в прибрежные воды. [58] Было показано, что пластик в океане следует за океанскими течениями, которые в конечном итоге образуют то, что известно как Большие мусорные пятна. [59]
Воздействие микропластика и макропластика на океан не подвергается инфильтрации напрямую путем сброса пластика в морские экосистемы , а через загрязненные реки, которые ведут или создают проходы к океанам по всему миру. Реки могут выступать как источником, так и стоком в зависимости от контекста. Реки считаются основным источником загрязнения океана пластиком, [20] [60] хотя, возможно, не в такой степени, как прямой вклад от прибрежного населения. [61] [62]
Количество пластика, зарегистрированного в океане, значительно меньше количества пластика, попадающего в океан в любой момент времени. Согласно исследованию, проведенному в Великобритании, существует «десять основных» доминирующих типологий макропластика, которые связаны исключительно с потребителями (см. таблицу ниже). [63] В рамках этого исследования было подсчитано 192 213 единиц мусора, из которых в среднем 71% были пластиком, а 59% были предметами макропластика, связанными с потребителями. [63] Несмотря на то, что загрязнение пресной воды является основным фактором загрязнения морской среды пластиком, проведено мало исследований и сбора данных об объеме загрязнения, переходящего из пресной воды в морскую среду. Большинство статей приходят к выводу, что сбор данных о пластиковом мусоре в пресноводных средах и естественных наземных средах минимален, хотя они и являются основными источниками. Необходимо изменить политику в области производства, использования, утилизации и управления отходами , чтобы уменьшить количество и потенциал попадания пластика в пресноводные среды. [64]
Исследование морского дна с использованием траловых сетей в северо-западной части Средиземного моря у берегов Испании, Франции и Италии, проведенное в 1994 году, показало среднюю концентрацию мусора в 1935 единиц на квадратный километр. Пластиковый мусор составил 77%, из которых 93% были пластиковыми пакетами. [13]
Примерно половина пластикового материала, попадающего в морскую среду, является плавучим , но обрастание организмами может привести к тому, что пластиковый мусор опустится на морское дно , где он может помешать обитающим в осадочных отложениях видам и процессам газообмена в осадочных отложениях. Несколько факторов способствуют плавучести микропластика, включая плотность пластика, из которого он состоит, а также размер и форму самих фрагментов микропластика. [65] Микропластик также может образовывать плавучий слой биопленки на поверхности океана. [66] Изменения плавучести в связи с поглощением микропластика были четко замечены у автотрофов , поскольку поглощение может помешать фотосинтезу и последующим уровням газа. [67] Однако эта проблема имеет большее значение для более крупного пластикового мусора.
Оценки вклада наземного пластика сильно различаются. В то время как одно исследование подсчитало, что чуть более 80% пластикового мусора в океанской воде поступает из наземных источников, ответственных за 800 000 тонн (880 000 коротких тонн) каждый год. [56] В 2015 году было подсчитано, что 275 миллионов тонн (303 миллиона коротких тонн) пластиковых отходов было произведено в 192 прибрежных странах в 2010 году, из которых от 4,8 до 12,7 миллионов тонн (от 5,3 до 14 миллионов коротких тонн) попало в океан — процент всего до 5%. [19]
Большая часть наземного пластикового загрязнения попадает в океан из Южной, Юго-Восточной и Восточной Азии, при этом крупнейшими источниками загрязнения являются Китай, Индонезия, Филиппины и Индия. [19] [61]
Источником, вызвавшим беспокойство, являются свалки . Большинство отходов в виде пластика на свалках представляют собой одноразовые предметы, такие как упаковка. Утилизация пластика таким образом приводит к накоплению. [69] Хотя утилизация пластиковых отходов на свалках имеет меньший риск выделения газа, чем утилизация путем сжигания, у первой есть ограничения по пространству. Другая проблема заключается в том, что подложки, действующие как защитные слои между свалкой и окружающей средой, могут порваться, что приведет к утечке токсинов и загрязнению близлежащей почвы и воды. [70] Свалки, расположенные вблизи океанов, часто способствуют образованию мусора в океане, поскольку его содержимое легко уносится и переносится в море ветром или небольшими водными путями, такими как реки и ручьи. Морской мусор также может образовываться из сточных вод, которые не были эффективно очищены, и в конечном итоге переносятся в океан через реки. Пластиковые предметы, которые были неправильно выброшены, также могут быть перенесены в океан через штормовые воды. [56]
Растущая обеспокоенность в отношении загрязнения морской экосистемы пластиком связана с использованием микропластика. Микропластик — это шарики пластика шириной менее 5 миллиметров [76] , которые обычно встречаются в мыле для рук, очищающих средствах для лица и других отшелушивающих средствах. При использовании этих продуктов микропластик проходит через систему фильтрации воды и попадает в океан, но из-за своего небольшого размера он, скорее всего, избежит захвата предварительными очистными сетками на очистных сооружениях. [77] Эти шарики вредны для организмов в океане, особенно для фильтраторов, поскольку они могут легко проглотить пластик и заболеть. Микропластик вызывает такую обеспокоенность, потому что его трудно очистить из-за его размера, поэтому люди могут попытаться избежать использования этого вредного пластика, покупая продукты, которые используют экологически безопасные отшелушивающие средства.
Поскольку пластик так широко используется по всей планете, микропластик стал широко распространенным в морской среде. Например, микропластик можно найти на песчаных пляжах [78] и в поверхностных водах [79], а также в толще воды и глубоководных отложениях. Микропластик также находится во многих других типах морских частиц, таких как мертвый биологический материал (ткани и ракушки) и некоторые частицы почвы (заносимые ветром и переносимые в океан реками). Плотность населения и близость к городским центрам считаются основными факторами, влияющими на обилие микропластика в окружающей среде.
Более высокая концентрация микропластика связана с выпадением осадков. Сток после выпадения осадков на суше, где производство пластика и скорость разложения пластикового мусора выше, может доставлять этот микропластик в водную среду. Чем больше осадков, тем сильнее будет эрозионный эффект поверхностного стока на суше, и тем больше пластикового мусора будет переноситься. [80]
Микропластик попадает в водные пути многими путями, включая ухудшение состояния дорожной краски, износ шин и попадание в водные пути городской пыли, пластиковые гранулы, высыпанные из транспортных контейнеров, сети-призраки и другие синтетические ткани, сброшенные в океан, сброшенные косметика и моющие средства, попадающие в сточные воды, а также разрушающиеся покрытия на кораблях. [41]
Попадая в морскую среду, из-за своего малого размера и низкой плотности микропластик переносится на большие расстояния ветром и поверхностными океанскими течениями. На транспортировку влияют его собственные характеристики (текстура и форма), а также факторы окружающей среды, такие как скорость потока, тип матрицы и сезонная изменчивость. [80] Численные модели способны отслеживать мелкие пластиковые обломки (микро- и мезопластик), дрейфующие в океане, [81] таким образом предсказывая их судьбу.
Часть микропластика покидает море и попадает в воздух, как обнаружили исследователи из Университета Стратклайда в 2020 году. [82] Часть остается на поверхности океана; микропластик составляет 92% пластикового мусора на поверхности океана, согласно исследованию 2018 года. [83] А часть опускается на дно океана. Австралийское национальное научное агентство CSIRO подсчитало, что в 2020 году на дне океана уже находится 14 миллионов метрических тонн микропластика. [84] Это представляет собой увеличение по сравнению с оценкой 2015 года, согласно которой мировые океаны содержат 93–236 тысяч метрических тонн микропластика [85] [86] и оценкой 2018 года в 270 тысяч тонн. [87]
Исследование распределения пластикового мусора на поверхности восточной части Тихого океана (не конкретно микропластика, хотя, как упоминалось ранее, скорее всего, это микропластик) помогает проиллюстрировать рост концентрации пластика в океане. Используя данные о поверхностной концентрации пластика (кусочков пластика на км 2 ) с 1972 по 1985 (n = 60) и с 2002 по 2012 (n = 457) в пределах одной и той же зоны накопления пластика, исследование обнаружило увеличение средней концентрации пластика между двумя наборами данных, включая 10-кратное увеличение с 18 160 до 189 800 кусочков пластика на км 2 . [88]
Микропластик в Северном Ледовитом океане поступает в основном из Атлантики, особенно из Европы и Северной Америки. [89] Недавние исследования показали, что концентрация микропластика на ледниках или снегу на удивление выше, чем даже в городских водоемах, хотя микропластик не используется и не производится непосредственно вблизи ледников. [90] По состоянию на 2021 год на Европу и Центральную Азию приходится около 16% мирового сброса микропластика в моря. [6] [91]
Более высокая концентрация микропластика в ледниках свидетельствует о том, что перенос ветром является важным путем распространения микропластика в окружающей среде.
Микропластик может накапливаться в белых барашках океанских волн или морской пене и повышать устойчивость прибойных волн, потенциально влияя на альбедо моря или газообмен между атмосферой и океаном. [92] Исследование показало, что микропластик из океанов был обнаружен в морском бризе и может повторно попадать в атмосферу. [93]
Микропластик может концентрироваться в жабрах и кишечнике морских животных и может влиять на их привычки питания, что обычно приводит к смерти. [94] Было показано, что микропластик вызывает летаргическое поведение при плавании и питании у рыб, мидий и нематод в ситуациях сильной перегрузки. Размер микропластика является важной характеристикой для производства токсических эффектов на различные организмы, однако структура ткани и анатомия каждого организма играют важную роль в серьезности ущерба, который могут нанести эти частицы. [80]
Бионакопление микропластика может иметь огромное влияние на пищевую сеть , тем самым изменяя экосистемы и способствуя потере биоразнообразия . [94] После попадания в организм микропластик либо выводится из организма, либо удерживается им. Если хищник потребляет организм, который удерживает микропластик, хищник косвенно потребляет этот пластик как часть своего рациона, в процессе, называемом «трофическим переносом». Удержание пластика может зависеть от доступности пищи и формы, но будет регулироваться размером пластика. Проглоченный микропластик обычно проходит по кишечному тракту, затем либо адсорбируется через слизистую оболочку кишечника, задерживается в кишечнике (т. е. закупорка кишечника, вызывающая удержание пластика), либо включается в фекалии животного и выводится из организма. [95]
Проглатывание пластика морскими организмами теперь установлено на полной глубине океана. Микропластик был обнаружен в желудках амфипод , взятых из Японского, Изу-Бонинского, Марианского, Кермадекского, Ново-Гебридского и Перуано-Чилийского желобов. Амфиподы из Марианского желоба были взяты на глубине 10 890 м, и все содержали микроволокна. [96]
Согласно недавним оценкам исследования, человек, употребляющий морепродукты, съедает 11 000 частиц микропластика в год. Даже очень мелкие частицы микропластика были обнаружены в крови человека. [6] [97] [98]
Степень загрязнения микропластиком глубоководных районов моря еще не полностью определена, и в результате ученые в настоящее время изучают организмы и отложения, чтобы лучше понять эту проблему. [99] [100] [101] Исследование 2013 года обследовало четыре отдельных места, чтобы представить более широкий спектр морских местообитаний на глубинах от 1100 до 5000 м. В трех из четырех мест было идентифицируемое количество микропластика, присутствующего в верхнем 1 см слое отложений. Образцы керна были взяты из каждого места, и их микропластик был отфильтрован от обычного осадка. Пластиковые компоненты были идентифицированы с помощью микрорамановской спектроскопии; результаты показали искусственные пигменты, обычно используемые в пластиковой промышленности. [102] В 2016 году исследователи использовали ROV для сбора девяти глубоководных организмов и отложений на поверхности ядра. [103] Девять глубоководных организмов были препарированы, и исследователи на берегу исследовали различные органы для идентификации микропластика с помощью микроскопа. [103] Ученые обнаружили, что шесть из девяти исследованных организмов содержат микропластик, все из которых представляли собой микроволокна, в частности, расположенные в желудочно-кишечном тракте. [103] Исследования, проведенные MBARI в 2013 году у западного побережья Северной Америки и вокруг Гавайев, показали, что из всего мусора, обнаруженного на видеозаписях базы данных VARS за 22 года, третью часть составляли пластиковые пакеты. [104] Этот мусор чаще всего встречался на глубине ниже 2000 м . [104] Недавнее исследование, в ходе которого собирали организмы и отложения в абиссопелагической зоне западной части Тихого океана, извлекло материалы из образцов и обнаружило, что наиболее часто обнаруживаемыми полимерами были сополимер полипропилена и этилена (40,0%) и полиэтилентерефталат (27,5%). [99]
Другое исследование было проведено путем сбора глубоководных отложений и образцов кораллов в период с 2011 по 2012 год в Средиземном море, юго-западной части Индийского океана и северо-восточной части Атлантического океана. Из 12 взятых образцов кораллов и отложений во всех было обнаружено обилие микропластика. [33] Вискоза не является пластиком, но была включена в исследование из-за того, что является распространенным синтетическим материалом. Она была обнаружена во всех образцах и составляла 56,9% обнаруженных материалов, за ней следуют полиэстер (53,4%), пластик (34,1%) и акрил (12,4%). [33] Это исследование показало, что количество микропластика в форме микроволокон было сопоставимо с количеством, обнаруженным в приливно-отливных или сублиторальных отложениях. [33] Исследование 2017 года дало похожие результаты — при обследовании желоба Роколл в северо-восточной части Атлантического океана на глубине более 2200 метров были обнаружены волокна микропластика в концентрации 70,8 частиц на кубический метр. [100] Это сопоставимо с количествами, зарегистрированными в поверхностных водах. В этом исследовании также рассматривалось микрозагрязнение, поглощаемое донными беспозвоночными Ophiomusium lymani , Hymenaster pellucidus и Colus jeffreysianus , и было обнаружено, что из 66 исследованных организмов 48% поглощали микропластик в количествах, также сопоставимых с прибрежными видами. [100] Недавний обзор 112 исследований выявил самое высокое потребление пластика организмами, собранными в Средиземном море и северо-восточной части Индийского океана, со значительными различиями между типами пластика, поглощаемыми разными группами животных, включая различия в цвете и типе преобладающих полимеров. В целом, прозрачные волокнистые микропластики, вероятно, являются наиболее преобладающими типами, поглощаемыми морской мегафауной по всему миру. [101]
В 2020 году ученые создали то, что может быть первой научной оценкой того, сколько микропластика в настоящее время находится на морском дне Земли, после исследования шести областей глубиной ~3 км в ~300 км от побережья Австралии. Они обнаружили, что сильно изменчивое количество микропластика пропорционально пластику на поверхности и углу наклона морского дна. Усреднив массу микропластика на см3 , они подсчитали, что морское дно Земли содержит около 14 миллионов тонн микропластика — примерно вдвое больше, чем они оценили на основе данных более ранних исследований — несмотря на то, что они назвали обе оценки «консервативными», поскольку известно, что прибрежные районы содержат гораздо больше микропластика. Эти оценки примерно в один -два раза превышают количество пластика, которое, как считается, в настоящее время ежегодно попадает в океаны. [105] [106] [107]
Два миллиарда человек во всем мире не имеют адекватных мусороперерабатывающих предприятий для сбора вредного пластика. Улучшение очистки сточных вод и управление ливневыми водами во многих бедных странах предотвратит попадание части из 1,5 миллионов тонн микропластика в морские экосистемы каждый год. [108] [109] [110] [111]
Токсичные добавки, используемые при производстве пластиковых материалов, могут вымываться в окружающую среду при контакте с водой. [112] Около 8000–19000 тонн добавок перевозятся с плавучими пластиковыми матрицами по всему миру, при этом значительная часть также перевозится в Арктику. [113] Гидрофобные загрязняющие вещества, переносимые водой, собираются и усиливаются на поверхности пластикового мусора, [114] таким образом делая пластик гораздо более смертоносным в океане, чем он был бы на суше. [1] Известно также, что гидрофобные загрязняющие вещества биоаккумулируются в жировых тканях, биоусиливаясь вверх по пищевой цепи и оказывая давление на высших хищников и людей. [115] Известно, что некоторые пластиковые добавки нарушают работу эндокринной системы при употреблении, другие могут подавлять иммунную систему или снижать репродуктивную функцию. [116]
Плавающий мусор также может поглощать стойкие органические загрязнители из морской воды, включая ПХБ , ДДТ и ПАУ . [117] Пластиковый мусор может поглощать токсичные химикаты из загрязнения океана, потенциально отравляя любое существо, которое его ест. [118] Помимо токсических эффектов [119] при попадании в организм некоторые из них воздействуют на клетки мозга животных подобно эстрадиолу , вызывая гормональные нарушения у пострадавших диких животных. [120] Исследование показало, что когда пластик в конечном итоге разлагается, он производит потенциально токсичные бисфенол А (БФА) и олигомер PS в воду. [121] Считается, что эти токсины наносят вред морской жизни, обитающей в этом районе. Бисфенол А (БФА) является известным примером пластификатора, производимого в больших объемах для упаковки пищевых продуктов, откуда он может выщелачиваться в пищу, что приводит к воздействию на человека. Будучи агонистом эстрогеновых и глюкокортикоидных рецепторов, БФА влияет на эндокринную систему и связан с увеличением жира у грызунов. [122]
Исследователи собрали образцы морской воды по всему миру и обнаружили, что все образцы содержали производные полистирола . Полистирол — это пластик, который содержится в пенопласте и многих бытовых и потребительских товарах. Затем ученые смоделировали разложение полистирола в открытом океане. Результаты этого моделирования показали, что полистирол, который начинает распадаться при температуре 86° и выше, распадается на вредные химические вещества, такие как бисфенол А (BPA, который может нанести вред репродуктивной системе животных), мономер стирола (предполагаемый канцероген ) и тример стирола (побочный продукт полистирола). [123]
Пластификаторы в микропластике были связаны с аномальным ростом и репродуктивными проблемами в нескольких моделях животных из-за эндокринных нарушений . Также постулируется, что микропластик вызывает раздражение ЖКТ , изменение микробиома , нарушение энергетического и липидного обмена и окислительный стресс . [94]
Органические загрязнители, такие как пестициды , могут проникать в организмы, поглощающие микропластик, вместе с опасными металлами, такими как свинец и кадмий . [94]
.jpg/1280px-Garbage_Black_sand_beach_Maui_Hawaii_Road_to_Hana_(45690820912).jpg)
Пластиковый мусор имеет тенденцию накапливаться в центре океанических круговоротов . Например, Северо-Тихоокеанский круговорот собрал так называемое « Большое тихоокеанское мусорное пятно », которое, по оценкам, в настоящее время превышает размер Техаса в один-двадцать раз (примерно от 700 000 до 15 000 000 квадратных километров). Пластика может быть столько же, сколько рыбы в море. [124] В нем очень высокий уровень пластиковых частиц, взвешенных в верхнем слое воды. В образцах, взятых из Северо-Тихоокеанского круговорота в 1999 году, масса пластика превысила массу зоопланктона (доминирующего животного мира в этом районе) в шесть раз. [1] [116]
Атолл Мидуэй , как и все Гавайские острова , получает значительное количество мусора из мусорного пятна. Этот мусор, состоящий на девяносто процентов из пластика, скапливается на пляжах Мидуэя, где он становится угрозой для популяции птиц острова. [125] [126]
.jpg/1280px-Beach_trash_(30870156434).jpg)
Мусорное пятно — это круговорот частиц морского мусора, вызванный воздействием океанических течений и увеличивающимся загрязнением пластиком населением. Эти антропогенные скопления пластика и другого мусора ответственны за экосистемные и экологические проблемы, которые влияют на морскую жизнь, загрязняют океаны токсичными химикатами и способствуют выбросам парниковых газов . Попав в воду, морской мусор становится подвижным. Обломки могут переноситься ветром или следовать за потоком океанических течений, часто оказываясь в середине океанических круговоротов , где течения слабее всего.
В мусорных пятнах отходы не компактны, и хотя большая их часть находится у поверхности океана, их можно обнаружить на глубине более 30 метров (100 футов) в воде. [127] Пятна содержат пластик и мусор разных размеров: от микропластика и мелкомасштабного загрязнения пластиковыми гранулами до крупных объектов, таких как рыболовные сети , потребительские товары и бытовая техника, потерянные в результате наводнения и потери при транспортировке.
Мусорные пятна растут из-за широкомасштабной потери пластика из человеческих систем сбора мусора. Экологическая программа ООН подсчитала, что «на каждую квадратную милю океана» приходится около «46 000 кусков пластика». [128] Десять крупнейших источников загрязнения океана пластиком во всем мире — это, от большего к меньшему, Китай, Индонезия, Филиппины, Вьетнам, Шри-Ланка, Таиланд, Египет, Малайзия, Нигерия и Бангладеш, [129] в основном через реки Янцзы , Инд , Желтая , Хай , Нил , Ганг , Жемчужная , Амур , Нигер и Меконг , и на них приходится «90 процентов всего пластика, который достигает мировых океанов». [130] [131] Азия была ведущим источником неправильно управляемых пластиковых отходов , причем на один только Китай приходилось 2,4 миллиона метрических тонн. [132]
Самым известным из них является Большое тихоокеанское мусорное пятно , которое имеет самую высокую плотность морского мусора и пластика. Тихоокеанское мусорное пятно имеет два массовых скопления: западное мусорное пятно и восточное мусорное пятно, первое у побережья Японии , а второе между Калифорнией и Гавайями . Эти мусорные пятна содержат 90 миллионов тонн (100 миллионов коротких тонн) мусора. [127] Другие идентифицированные пятна включают североатлантическое мусорное пятно между Северной Америкой и Африкой, южноатлантическое мусорное пятно, расположенное между восточной частью Южной Америки и оконечностью Африки, южнотихоокеанское мусорное пятно, расположенное к западу от Южной Америки, и мусорное пятно Индийского океана, обнаруженное к востоку от Южной Африки, перечисленные в порядке убывания размера. [133]
Мусор, который попадает в океаны, токсичен для морской жизни и людей. Токсины, входящие в состав пластика, включают диэтилгексилфталат, который является токсичным канцерогеном , а также свинец, кадмий и ртуть.
Планктон, рыба и, в конечном итоге, человечество через пищевую цепочку поглощают эти высокотоксичные канцерогены и химикаты. Употребление рыбы, содержащей эти токсины, может привести к росту рака, иммунных расстройств и врожденных дефектов. [134] Однако эти токсины содержатся не только в рыбе, но и в основных продуктах питания, питьевой воде, поваренной соли, зубной пасте и других видах морепродуктов. Эти проблемы можно обнаружить в Индонезии, которая является вторым по величине источником пластиковых отходов, где были собраны человеческие фекалии у рыбаков, и было обнаружено, что 50% имели концентрацию микропластика. Каждый человеческий стул, содержащий микропластик, имел концентрацию от 3,33 до 13,99 мкг микропластика на грамм фекалий. [135]
Большая часть мусора вблизи и в океане состоит из пластика и является постоянным всепроникающим источником загрязнения морской среды. [136] Во многих странах неправильное управление твердыми отходами означает, что практически не осуществляется контроль за попаданием пластика в водную систему. [41] По состоянию на 2016 год насчитывалось 5,25 триллиона частиц пластикового загрязнения, которые весят до 270 000 тонн. С тех пор исследования показали, что количество пластиковых частиц увеличилось где-то до 15–51 триллиона частиц в 2021 году. [137] Этот пластик подхватывается океанскими течениями и накапливается в крупных водоворотах, известных как океанские круговороты . Большинство круговоротов становятся свалками загрязнений, заполненными пластиком.
Исследование плавающего пластикового мусора в океане стало самой быстрорастущей темой среди 56 тем устойчивого развития , рассмотренных в исследовании научных публикаций 193 стран за период с 2011 по 2019 год. За девять лет число глобальных исследований, документирующих это явление, возросло с 46 (2011) до 853 (2019) публикаций. [138]
С 2000-х годов среди экспертов возросла обеспокоенность тем, что некоторые организмы приспособились жить на [139] плавающем пластиковом мусоре, что позволяет им рассеиваться с океанскими течениями и, таким образом, потенциально становиться инвазивными видами в отдаленных экосистемах. [140] Морские животные могут испытывать внутренние травмы, разрывы , инфекции, голодание и снижение способности плавать из-за попадания пластика внутрь или запутывания в пластиковом мусоре. [141] Кроме того, плавающий пластик способствует распространению инвазивных морских организмов, подвергая опасности морское биоразнообразие и пищевую цепочку . [142] Исследования, проведенные в 2014 году в водах вокруг Австралии [143], подтвердили наличие большого количества таких колонистов, даже на крошечных хлопьях, а также обнаружили процветающие океанические бактерии, поедающие пластик, образуя ямки и бороздки. Эти исследователи показали, что «биодеградация пластика происходит на поверхности моря» под действием бактерий, и отметили, что это согласуется с новым массивом исследований таких бактерий. Их вывод также согласуется с другим крупным исследованием, проведенным [144] в 2014 году, которое пыталось ответить на загадку общего отсутствия накопления плавающего пластика в океанах, несмотря на продолжающиеся высокие уровни сброса. Пластик был обнаружен в виде микроволокон в образцах керна, полученных из осадков на дне глубокого океана. Причина такого широко распространенного глубоководного осаждения еще не определена.
Гидрофобная природа пластиковых поверхностей стимулирует быстрое образование биопленок , [143] которые поддерживают широкий спектр метаболической активности и стимулируют последовательность других микро- и макроорганизмов. [145]
Мусорные пятна являются одним из нескольких океанических регионов, где исследователи изучали эффекты и воздействие фотодеградации пластика в нейстоническом слое воды. [146] В отличие от органического мусора, который биоразлагается , пластик распадается на все более мелкие части, оставаясь полимером (не изменяясь химически). Этот процесс продолжается вплоть до молекулярного уровня. [147] Некоторые виды пластика разлагаются в течение года после попадания в воду, выделяя потенциально токсичные химические вещества, такие как бисфенол А , ПХБ и производные полистирола . [148]
По мере того, как пластиковый мусор фотодеградирует на все более мелкие кусочки, он концентрируется в верхнем слое воды. По мере распада кусочки становятся достаточно маленькими, чтобы их могли проглотить водные организмы, обитающие вблизи поверхности океана. Пластик может концентрироваться в нейстоне , тем самым попадая в пищевую цепочку . Распад означает, что большая часть пластика слишком мала, чтобы ее можно было увидеть. Более того, пластик, подвергающийся воздействию солнечного света и в водной среде, выделяет парниковые газы , что приводит к дальнейшему воздействию на окружающую среду. [149]
Поскольку пластиковые частицы в основном находятся в пелагическом слое океана, они подвергаются высокому уровню фотодеградации, что приводит к тому, что пластик распадается на все более мелкие кусочки. Эти кусочки в конечном итоге становятся настолько маленькими, что даже микроорганизмы могут поглощать и метаболизировать их, превращая пластик в углекислый газ . В некоторых случаях эти микропластики поглощаются непосредственно биомолекулами микроорганизмов. [150] Однако до достижения этого состояния любое количество организмов может потенциально взаимодействовать с этими пластиками.
Пластиковое загрязнение и изменение климата связаны между собой, и последствия обоих факторов дополняют друг друга. [151] Токсины, выделяемые при распаде и попадании в воздух пластиковых загрязнителей, приводят к тому, что темпы изменения климата растут и ухудшаются быстрыми темпами. Пластик способствует проблемам изменения климата из-за способа его производства. Из-за использования ископаемого топлива для работы машин, производящих больше пластика, он выбрасывается в воздух, что приводит к выбросам парниковых газов . [152] Океан содержит миллионы фунтов пластиковых остатков и крупных кусков, но также содержит большую часть производимых парниковых газов. [152] Пластик в океанах выделяет парниковые газы при распаде в воде. [153]
Парниковые газы, образующиеся при производстве пластика, затрудняют захват углерода океаном и способствуют замедлению процессов изменения климата. [154] Другой способ, которым потребление пластика и загрязнение приводят к увеличению темпов изменения климата, — это сжигание пластиковых отходов. Это выбрасывает в воздух гораздо больше токсинов, а затем все это поглощается океанской водой. Океаны в конечном итоге поглощают химикаты, а также небольшие кусочки пластика, которые не были полностью разложены. Это загрязняет морскую воду и влияет на экосистемы, живущие в океанах. [155] Сжигание пластиковых изделий выбрасывает черный углерод в воздух. [156] Черный углерод поступает из выбросов и является ведущим фактором изменения климата. [157]
Пластиковые отходы достигли всех мировых океанов. Это пластиковое загрязнение наносит вред примерно 100 000 морских черепах и морских млекопитающих и 1 000 000 морских существ каждый год. [158] Более крупные пластмассы (так называемые «макропластики»), такие как пластиковые пакеты для покупок, могут засорять пищеварительные тракты крупных животных, когда они их потребляют [13], и могут вызывать голод, ограничивая движение пищи или заполняя желудок и обманывая животное, заставляя его думать, что он полон. Микропластик, с другой стороны, вредит более мелким морским обитателям. Например, пелагические пластиковые частицы в центре круговоротов нашего океана превосходят по численности живой морской планктон и передаются по пищевой цепочке, чтобы достичь всех морских обитателей. [159]
Рыболовные снасти, такие как сети, веревки, лески и клетки, часто теряются в океане и могут перемещаться на большие расстояния, что негативно влияет на многих морских животных, таких как кораллы. Рыболовные снасти сделаны из небиоразлагаемого пластика, в котором запутываются многие виды кораллов, что приводит к потере тканей и возможной гибели. [160]
Пластиковое загрязнение может отравить животных, что затем может отрицательно повлиять на продовольственные запасы человека. [161] [162] Пластиковое загрязнение было описано как крайне пагубное для крупных морских млекопитающих , описанное в книге « Введение в морскую биологию» как представляющее для них «единственную величайшую угрозу». [163] Было обнаружено, что некоторые морские виды, такие как морские черепахи, содержат большие количества пластика в своих желудках. [162] Когда это происходит, животное обычно голодает, потому что пластик блокирует пищеварительный тракт животного. [162] Иногда морские млекопитающие запутываются в пластиковых изделиях, таких как сети, которые могут нанести им вред или убить их. [162]
Запутывание в пластиковом мусоре стало причиной гибели многих морских организмов, таких как рыбы, тюлени , черепахи и птицы. Эти животные попадают в мусор и в конечном итоге задыхаются или тонут. Поскольку они не могут распутаться, они также умирают от голода или от неспособности спастись от хищников. [56] Запутывание также часто приводит к серьезным рваным ранам и язвам. Было подсчитано, что по меньшей мере 267 различных видов животных пострадали от запутывания и проглатывания пластикового мусора. [164] [165] Было подсчитано, что более 400 000 морских млекопитающих ежегодно погибают из-за загрязнения океанов пластиком. [162] Морские организмы попадают в выброшенное рыболовное снаряжение, такое как сети-призраки . Веревки и сети, используемые для ловли рыбы, часто изготавливаются из синтетических материалов, таких как нейлон, что делает рыболовное снаряжение более прочным и плавучим. Эти организмы также могут попасть в круглую пластиковую упаковку, и если животное продолжает расти, пластик может врезаться в его плоть. Оборудование, такое как сети, также может волочиться по морскому дну, нанося ущерб коралловым рифам. [166]
Некоторые морские животные запутываются в более крупных кусках мусора, которые причиняют столько же вреда, сколько и едва заметные микропластики. [167] Мусор, который может обмотаться вокруг живого организма, может вызвать удушение или утопление. [167] Если мусор застрянет вокруг связки, которая не является жизненно важной для воздушного потока, связка может вырасти с деформацией. [167] Существование пластика в океане становится цикличным, потому что морская жизнь, которую он убивает, в конечном итоге разлагается в океане, повторно выпуская пластик в экосистему. [168] [169]
Животные также могут попасть в пластиковые сети и кольца, что может привести к смерти. Пластиковое загрязнение влияет по меньшей мере на 700 морских видов, включая морских черепах, тюленей, морских птиц, рыб, китов и дельфинов. [170] Китообразные были замечены в этом пятне, что создает риски запутывания и проглатывания для животных, использующих Большое тихоокеанское мусорное пятно в качестве миграционного коридора или основного места обитания. [18]
Многие животные, живущие на море или в море, по ошибке потребляют обломки, так как они часто выглядят похожими на их естественную добычу. [171] Пластиковый мусор, когда он объемный или запутанный, трудно выводится и может навсегда застрять в пищеварительном тракте этих животных. Особенно когда эволюционные адаптации делают невозможным для таких животных, как черепахи, отвергать пластиковые пакеты, которые напоминают медуз, когда погружены в воду, поскольку у них есть система в горле, которая не позволяет скользкой пище выскользнуть. [172] Тем самым блокируя прохождение пищи и вызывая смерть от голода или инфекции. [173] [174]
Многие из этих долгоживущих кусков попадают в желудки морских птиц и животных, [173] включая морских черепах и черноногих альбатросов . [120] Это приводит к закупорке пищеварительных путей, что приводит к снижению аппетита или даже голоданию. [175] В ходе плавания Pacific Gyre в 2008 году исследователи Algalita Marine Research Foundation начали обнаруживать, что рыбы глотают пластиковые фрагменты и мусор. Из 672 рыб, пойманных во время этого плавания, 35% проглотили пластиковые фрагменты. [176]
С увеличением количества пластика в океане живые организмы теперь подвергаются большему риску вреда от потребления пластика и запутывания в нем. Примерно 23% водных млекопитающих и 36% морских птиц испытали на себе вред от присутствия пластика в океане. [167] Поскольку, по оценкам, до 70% мусора находится на дне океана, а микропластик имеет ширину всего лишь миллиметры, страдает морская жизнь почти на каждом уровне пищевой цепи. [177] [178] [179] Животные, которые питаются дном океана, рискуют занести микропластик в свои системы во время сбора пищи. [180] Более мелкие морские животные, такие как мидии и черви, иногда принимают пластик за свою добычу. [167] [181]
Более крупные животные также страдают от потребления пластика, поскольку они питаются рыбой и косвенно потребляют микропластик, уже попавший внутрь их добычи. [180] Аналогичным образом, люди также подвержены потреблению микропластика. Люди, которые едят морепродукты, также съедают часть микропластика, который был проглочен морскими обитателями. Устрицы и моллюски являются популярными носителями микропластика, потребляемого человеком. [180] Животные, которые находятся в непосредственной близости от воды, также страдают от пластика в океане. Исследования показали, что 36% видов морских птиц потребляют пластик, поскольку они принимают более крупные куски пластика за пищу. [167] Пластик может вызвать закупорку кишечника, а также разрыв внутренней оболочки желудка и кишечника морских обитателей, что в конечном итоге приводит к голоданию и смерти. [167]
Некоторые виды пластика длительного хранения попадают в желудки морских животных. [173] [182] [183] Пластик привлекает морских птиц и рыб. Когда морская жизнь потребляет пластик, позволяя ему попасть в пищевую цепочку, это может привести к большим проблемам, когда виды, потреблявшие пластик, затем съедаются другими хищниками.
Многочисленные исследования обнаружили пластик и микропластик в содержимом желудков морских животных. [94] [184] [185]
Проглатывание большого количества пластикового мусора, такого как рыболовные сети и веревки, может привести к гибели морских животных из-за закупорки желудка. [184]
Обзор литературы 2021 года , опубликованный в журнале Science, выявил 1288 морских видов, которые, как известно, поглощают пластик. Большинство этих видов — рыбы. [186]
Пластиковое загрязнение влияет на морских черепах. Некоторые виды потребляют медуз , но часто принимают пластиковые пакеты за свою естественную добычу. Этот пластиковый мусор может убить морскую черепаху, закупорив пищевод . [166] Детеныши морских черепах особенно уязвимы, согласно исследованию, проведенному австралийскими учеными в 2018 году. [187]
Пластик попадает в организм различных видов китов, таких как клюворылые киты , усатые киты и кашалоты . Они могут ошибочно принять пластик за пищу и случайно потребить его, питаясь добычей, которая собирается рядом с пластиком. Пластик также может попасть в их систему, если у их добычи уже были частицы синтетического пластика в пищеварительном тракте посредством биоаккумуляции. [18] Большое количество пластика было обнаружено в желудках выброшенных на берег китов . [166] Пластиковый мусор начал появляться в желудках кашалотов с 1970-х годов и, как было отмечено, стал причиной смерти нескольких китов. [188] [189] В июне 2018 года более 80 пластиковых пакетов были обнаружены внутри умирающего кита-пилота , которого выбросило на берег Таиланда. [190] В марте 2019 года на Филиппинах выбросило мертвого клюворыла Кювье с 88 фунтами пластика в желудке. [191] В апреле 2019 года после обнаружения мертвого кашалота у берегов Сардинии с 48 фунтами пластика в желудке Всемирный фонд дикой природы предупредил, что загрязнение пластиком является одной из самых опасных угроз для морской жизни, отметив, что за двухлетний период из-за пластика погибло пять китов. [192]
Некоторые из самых маленьких кусочков пластика потребляются мелкими рыбами в части пелагической зоны в океане, называемой мезопелагической зоной , которая находится на глубине от 200 до 1000 метров под поверхностью океана и полностью темной. Об этих рыбах известно немного, кроме того, что их много. Они прячутся в темноте океана, избегая хищников, а затем ночью выплывают на поверхность океана, чтобы поесть. [193] Пластик, найденный в желудках этих рыб, был собран во время кругосветного плавания Маласпины , исследовательского проекта, изучающего влияние глобальных изменений на океаны. [194]
Исследование, проведенное Институтом океанографии Скриппса, показало, что среднее содержание пластика в желудках 141 мезопелагической рыбы 27 различных видов составило 9,2%. Их оценка скорости поглощения пластикового мусора этими рыбами в северной части Тихого океана составила от 12 000 до 24 000 тонн в год. [195] Самая популярная мезопелагическая рыба — это рыба-фонарь . Она обитает в центральных океанических круговоротах , большой системе вращающихся океанских течений. Поскольку рыба-фонарь служит основным источником пищи для рыбы, которую покупают потребители, включая тунца и рыбу-меч, пластик, который они потребляют, становится частью пищевой цепи. Рыба-фонарь является одной из основных рыб-приманок в океане, и она ест большое количество пластиковых фрагментов, что, в свою очередь, не делает их достаточно питательными для потребления другими рыбами. [196]
Другое исследование показало, что в питомниках у Гавайев количество пластиковых частиц превышает количество мальков в соотношении семь к одному. После вскрытия сотен личинок рыб исследователи обнаружили, что многие виды рыб проглатывают пластиковые частицы. Пластик также был обнаружен в летучих рыбах, которых едят такие крупные хищники, как тунцы и большинство гавайских морских птиц. [197]
У глубоководных животных были обнаружены пластмассы в желудках. [198] В 2020 году был обнаружен глубоководный вид Eurythenes plasticus , причем у одного из образцов уже был пластик в кишечнике; он был назван так, чтобы подчеркнуть последствия загрязнения пластиком. [199]
В 2016–2017 годах было обнаружено, что более 35% южнотихоокеанских рыб-фонарей потребляли пластиковые частицы. При попадании в организм рыб химические соединения, содержащиеся в этих пластиках, не могут быть переварены. Это может повлиять на людей, поскольку рыба-фонарь является источником пищи как для лосося , так и для тунца . [200] Рыбы и киты также могут ошибочно принимать пластик за источник пищи. [201] [202] [203] [204] [205]
.JPG/1280px-Basstoelpel-Helgoland_(cropped).JPG)
Пластиковое загрязнение влияет не только на животных, которые живут исключительно в океанах. Морские птицы также сильно страдают. В 2004 году было подсчитано, что в желудках чаек в Северном море в среднем находилось тридцать кусков пластика. [206] Морские птицы часто принимают мусор, плавающий на поверхности океана, за добычу. Их источники пищи часто уже проглотили пластиковый мусор, таким образом передавая пластик от добычи к хищнику. Проглоченный мусор может затруднить и физически повредить пищеварительную систему птицы, снижая ее пищеварительную способность и может привести к недоеданию, голоданию и смерти. Токсичные химические вещества, называемые полихлорированными бифенилами (ПХБ), также концентрируются на поверхности пластика в море и высвобождаются после того, как морские птицы съедают его. Эти химические вещества могут накапливаться в тканях организма и оказывать серьезное летальное воздействие на репродуктивную способность птиц, иммунную систему и гормональный баланс. Плавающий пластиковый мусор может вызывать язвы, инфекции и приводить к смерти. Загрязнение морской пластиком может даже достичь птиц, которые никогда не были в море. Родители могут случайно кормить своих птенцов пластиком, принимая его за еду. [207] Птенцы морских птиц наиболее уязвимы к проглатыванию пластика, поскольку они не могут отрыгивать свою пищу, как взрослые морские птицы. [208]
Пластический энцефалит — тип фиброзного заболевания, впервые обнаруженный у одного вида птиц в 2023 году. [209] [210]
После первоначального наблюдения, что многие пляжи Новой Зеландии имели высокую концентрацию пластиковых гранул, дальнейшие исследования показали, что различные виды прионов поглощают пластиковый мусор. Голодные прионы ошибочно принимали эти гранулы за еду, и эти частицы были обнаружены нетронутыми в желудках и преджелудках птиц . Следы клевания, похожие на те, что оставляют северные глупыши на костях каракатиц, были обнаружены в пластиковом мусоре, таком как пенополистирол , на пляжах голландского побережья, что показывает, что этот вид птиц также ошибочно принимает пластиковый мусор за еду. [166]
Из 1,5 миллионов альбатросов Лайсан , населяющих атолл Мидуэй , почти у всех, вероятно, есть пластик в желудочно-кишечном тракте . [211] Примерно треть их птенцов умирает, и многие из этих смертей происходят из-за пластика, которым их невольно кормят родители. [212] [213] Двадцать тонн пластикового мусора вымывается на Мидуэй каждый год, и пять тонн оказываются в животах птенцов альбатросов. [214] Эти морские птицы выбирают красные, розовые, коричневые и синие пластиковые кусочки из-за сходства с их естественными источниками пищи. В результате проглатывания пластика пищеварительный тракт может быть заблокирован, что приводит к голоданию. Также может быть заблокировано трахея, что приводит к удушью. [164] Мусор также может накапливаться в кишечнике животного и давать ему ложное чувство сытости, что также приводит к голоданию. На берегу можно увидеть тысячи трупов птиц с пластиком, оставшимся там, где когда-то был желудок. Прочность пластика видна среди останков. В некоторых случаях груды пластика все еще присутствуют, в то время как труп птицы разложился. [164]
Подобно людям, животные, подвергавшиеся воздействию пластификаторов , могут испытывать дефекты развития. В частности, было обнаружено, что овцы имеют более низкий вес при рождении, если они подвергались пренатальному воздействию бисфенола А. Воздействие BPA может сократить расстояние между глазами головастика. Оно также может остановить развитие у лягушек и может привести к уменьшению длины тела. У разных видов рыб воздействие может остановить вылупление икры и привести к уменьшению массы тела, длины хвоста и длины тела. [215]
.jpg/1280px-Albatross_at_Midway_Atoll_Refuge_(8080507529).jpg)
Исследование показало, что в 1960 году было обнаружено, что менее 5% морских птиц потребляли отходы, тогда как по состоянию на август 2015 года эта цифра выросла до примерно 90%. Прогнозируется, что к 2050 году 99% морских птиц будут потреблять такие материалы. [216] Ученые, изучающие содержимое желудков птенцов альбатроса Лайсан, сообщают о 40% смертности до оперения. Когда содержимое желудков было проанализировано после вскрытия, в нем были обнаружены пластиковые отходы. Пластиковые гранулы, используемые в производстве по всему миру, не только поглощают из воды токсичные химикаты, такие как ДДТ и ПХБ , но и могут даже выщелачивать химикаты, такие как бифенил . [217] По оценкам, до 267 морских видов страдают от загрязнения пластиком. [123]
Коралловый
Потерянные рыболовные сети или сети-призраки составляют около 46% того, что известно как Большое тихоокеанское мусорное пятно, и оказали негативное влияние на многие виды кораллов, поскольку они часто случайно попадают в эти сети. Эти рыболовные сети стали причиной потери тканей, роста водорослей и фрагментации кораллов. Кроме того, поскольку кораллы попадают в ловушки различных типов рыболовных снастей, это вызывает у них стресс, поскольку они находятся не в благоприятных условиях, что приводит к их поломке и гибели. Согласно многочисленным исследованиям, Tubastraea micranthus — это тип кораллов, который, по-видимому, больше всего страдает от рыболовных снастей в океане из-за своих ветвей и способности расти поверх рыболовных снастей, таких как сети, канаты и лески. [160]
Фитопланктон
В 2019 и 2020 годах в Австралии были проведены недельные исследования вдоль реки Джорджес для измерения количества микропластика. Целью этих исследований было определить, влияет ли микропластик в воде на фитопланктон, живущий в реке. Исследования включали завершение экспериментов с микрокосмом, в ходе которых образцы воды собирались в бутылки из реки, а затем фильтровались. Кроме того, были приготовлены растворы микропластика вместе со сбором фитопланктона из той же реки. После завершения исследований ученые обнаружили, что в реке были очень высокие концентрации микропластика, которые негативно повлияли на фитопланктон, такой как цианобактерии. [218]
Поскольку многие виды фитопланктона подвергаются воздействию микропластика в реке Джорджес, это не только влияет на жизнь самого фитопланктона, но и влияет на других животных в их пищевой цепи. Фитопланктон является первичным производителем; поэтому, когда микропластик попадает в организм, другие живые организмы в окружающей среде, которые питаются фитопланктоном, также поглощают микропластик. [218]
Финвалы
В Средиземном море были проведены исследования, чтобы определить, как количество микропластика на поверхности океана повлияло на популяцию финвалов. В ходе исследования исследователи собирали образцы микропластика в течение дня, когда волнение было незначительным или отсутствовало. Затем собранные из образцов кусочки пластика рассматривались под микроскопом, чтобы определить их размер и были ли они микропластиком или мезопластиком. Затем наблюдалась среда обитания популяции финвалов, где измерялась популяция зоопланктона вместе с уровнями хлорофилла на поверхности моря в пределах их среды обитания. Модель Tyrreno-ROMS использовалась для измерения океанического течения или круговоротов вместе с температурой поверхности моря в среде обитания финвалов в Средиземном море. [219]
Результаты исследований показали, что на поверхности Средиземного моря, которое является средой обитания финвалов и служит местом расположения их источника пищи, в основном в летние месяцы, наблюдаются высокие уровни микропластика. Результаты показывают, что когда финвалы ищут пищу на поверхности океана, они часто случайно потребляют микропластик. В этом микропластике содержится много токсинов и химикатов, которые могут нанести вред финвалу, если он их потребит, поскольку эти токсины затем сохраняются в тканях финвала в течение длительного времени. [219]
Исследование, проведенное в 2019 году, показывает, что большое количество пластика в мусорном пятне Большого Тихого океана может повлиять на поведение и распределение некоторых морских животных, поскольку они могут действовать как устройства для агрегации рыб (FAD). FAD могут привлекать кормящихся китообразных , тем самым увеличивая риск запутывания или проглатывания дополнительного пластика. [18]
Нанопластик может проникать в ткани кишечника водных существ [220] и может попадать в пищевую цепь человека через вдыхание (дыхание) или проглатывание (употребление в пищу), особенно через моллюсков и ракообразных . [221] Проглатывание пластика связано с различными репродуктивными , канцерогенными и мутагенными эффектами. [222] Наиболее известным органическим синтетическим соединением, используемым во многих пластиках, является бисфенол А (БФА) . [223] Его связывают с аутоиммунными заболеваниями и эндокринными нарушителями , что приводит к снижению мужской фертильности и раку молочной железы . Фталаты также связаны с репродуктивными эффектами из-за их обнаружения в упаковке продуктов питания. Токсины из фталатных эфиров влияют на развивающуюся мужскую репродуктивную систему. [224] Диэтилгексилфталат также, как предполагается, нарушает функции щитовидной железы; однако исследования в настоящее время не дают окончательных результатов. [225]
Пластик в организме человека может остановить или замедлить механизмы детоксикации , вызывая острую токсичность и летальность. [17] Они могут влиять на центральную нервную систему и репродуктивную систему , хотя это было бы маловероятно, если бы уровни воздействия не были очень высокими, а уровни абсорбции не были увеличены. Исследования in vitro на человеческих клетках показали доказательства того, что наночастицы полистирола поглощаются и могут вызывать окислительный стресс и провоспалительные реакции. [220]
Решения по борьбе с загрязнением морской среды пластиком, а также с загрязнением пластиком всей окружающей среды будут тесно связаны с изменениями в методах производства и упаковки, а также сокращением использования, в частности, одноразовых или недолговечных пластиковых изделий. Существует множество идей по очистке океанов от пластика, включая улавливание пластиковых частиц в устьях рек до попадания в океан и очистку океанских круговоротов. [2]
Загрязнение океанов пластиком может быть необратимым. [112] [226] После того, как микропластик попадает в морскую среду, его чрезвычайно сложно и дорого удалить. [9]
Организация « The Ocean Cleanup » пытается собирать пластиковые отходы из океанов сетями. Существуют опасения относительно вреда некоторым формам морских организмов, особенно нейстону . [227]
На TEDxDelft2012 [228] [229] Боян Слат представил концепцию удаления большого количества морского мусора из океанических круговоротов. Назвав свой проект The Ocean Cleanup , он предложил использовать поверхностные течения, чтобы мусор дрейфовал к платформам для сбора. Эксплуатационные расходы будут относительно скромными, а операция будет настолько эффективной, что может даже быть прибыльной. Концепция использует плавучие боны, которые отклоняют, а не улавливают мусор. Это позволяет избежать прилова , собирая даже самые мелкие частицы. По расчетам Слата, круговорот можно очистить за пять лет, что составит не менее 7,25 миллионов тонн пластика по всем круговоротам. [230] Он также выступал за «радикальные методы предотвращения загрязнения пластиком», чтобы не допустить повторного образования круговоротов. [230] [231] В 2015 году проект The Ocean Cleanup стал победителем в номинации « Дизайн года» Музея дизайна 2015 года. [232] Флот из 30 судов, включая 32-метровое (105-футовое) плавучее судно, принял участие в месячном рейсе, чтобы определить количество пластика с помощью тралов и аэрофотосъемки. [232]
Организация «Эвервейв» использует специальные лодки для сбора мусора в реках и устьях рек, чтобы предотвратить попадание мусора в мировой океан. [233]
Существует также проект НИОКР Ocean Plastic Utilisation Ships System (OPUSS). Основная цель этого проекта — сделать процесс очистки океана коммерчески реалистичным во времени, экологически эффективным и жизнеспособным в целом. Центральная идея проекта OPUSS заключается в разработке новой круговой логистической схемы очистки океана, поскольку существующие обратные логистические цепочки поставок не способны охватить специфику сбора пластиковых отходов в океане. Основная цель проекта — очистка океана с оптимальными результатами с точки зрения логистических и строительных затрат, а также с минимальными эксплуатационными расходами. [234]
Проект «Чистые океаны» (TCOP) способствует переработке пластиковых отходов в ценное жидкое топливо, включая бензин , дизельное топливо и керосин , с использованием технологии переработки пластика в топливо, разработанной японской компанией по инжинирингу в области охраны окружающей среды Blest Co. Ltd. [235] [236] [237] [238] TCOP планирует обучать местные сообщества и создавать для них финансовые стимулы для переработки пластика, поддержания чистоты береговых линий и минимизации пластиковых отходов. [236] [239]
В 2019 году исследовательская группа под руководством ученых из Университета штата Вашингтон нашла способ превращения пластиковых отходов в реактивное топливо. [240]
Также компания "Recycling Technologies" придумала простой процесс, который может преобразовывать пластиковые отходы в масло под названием Plaxx. Компанию возглавляет команда инженеров из университета Уорика. [241] [242]
Другие компании, работающие над системой переработки пластиковых отходов в топливо, включают GRT Group и OMV. [243] [244] [245]
Недостатки существующей международной политической структуры включают: «фокус на морских источниках загрязнения морской среды пластиком; преобладание инструментов мягкого права ; и фрагментация существующей международной нормативной базы». [246] Четыре аспекта важны для комплексного подхода к решению проблемы загрязнения морской среды пластиком: гармонизация международных законов (пример действия: разработка нового глобального договора по пластику); согласованность национальных политик; координация международных организаций (пример действия: определение ведущей координирующей организации (например, Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП) ); и взаимодействие науки и политики. [246] Эти недостатки часто указываются в качестве движущих сил для продвижения глобального договора по пластику . Разработка такого договора ведется с марта 2022 года и, как ожидается, будет завершена к концу 2024 года. [247]
В ЕС подсчитано, что запрет на преднамеренное добавление микропластика в косметику, моющие средства, краски, полироли и покрытия, среди прочего, сократит выбросы микропластика примерно на 400 000 тонн за 20 лет. [248]
Торговля пластиковыми отходами из промышленно развитых стран в развивающиеся страны была определена как основная причина морского мусора, поскольку страны, импортирующие пластиковые отходы, часто не имеют возможности перерабатывать весь материал. [249] Поэтому Организация Объединенных Наций ввела запрет на торговлю пластиковыми отходами, если она не соответствует определенным критериям. Глобальная торговля пластиковыми отходами , когда она вступит в силу в январе 2021 года. [249]
Пластиковое загрязнение было впервые обнаружено в центральных круговоротах или вращающихся океанских течениях, в которых эти наблюдения из Саргассова моря были включены в журнал Science 1972 года. В 1986 году группа студентов провела исследование, регистрируя, сколько пластика они встретили на своем судне во время путешествия через Атлантический океан. Их исследование привело к тому, что они смогли собрать полезные и долгосрочные данные о пластике в Атлантическом океане, а Чарльз Мур смог обнаружить Большое тихоокеанское мусорное пятно. Кроме того, исследования студентов помогли привести к изобретению термина «микропластик». [250]
Микропластики
Термин «микропластик» впервые был использован Ричардом Томпсоном в 2004 году, когда он описал микропластик как небольшие кусочки пластика, в частности, менее 5 мм, которые встречаются в океане и других водоемах. После изобретения Томпсоном термина «микропластик» многие ученые провели исследования, чтобы попытаться определить эффекты, которые микропластик оказывает на океан. [250]
Термин «пластиковый суп» был придуман Чарльзом Дж. Муром в 1997 году после того, как он обнаружил пятна пластикового загрязнения в северной части Тихого океана между Гавайями и Калифорнией . [251] Это Большое тихоокеанское мусорное пятно ранее было описано в 1988 году учеными, которые использовали термин нейстонный пластик для описания «размера фракции пластикового мусора, пойманного в сетях, предназначенных для ловли поверхностного планктона (далее именуемого нейстонным пластиком)», и признали, что более ранние исследования в 1970-х годах показали, что «нейстонный пластик широко распространен, наиболее распространен в центральной и западной части северной части Тихого океана и распространяется течениями и ветрами». [252]
В 2006 году Кен Вайс опубликовал статью в Los Angeles Times , которая стала первой, которая информировала общественность о последствиях мусорного пятна в Тихом океане. Позже в 2009 году группа исследователей решила отправиться в Тихий океан, чтобы доказать, было ли мусорное пятно реальностью или мифом. После нескольких дней в море исследовательская группа обнаружила в океане сотни пластиковых кусков, которые были восприняты как суп из микропластика, а не как крупные куски пластика, как ожидалось. [250]
Термин иногда используется для обозначения только загрязнения микропластиком, кусочками пластика размером менее 5 мм, такими как волокна, отслаивающиеся от синтетических тканей при стирке: Британская национальная федерация женских институтов приняла в 2017 году резолюцию под названием «Покончим с пластиковым супом», но сосредоточилась на этом аспекте загрязнения. [253]
Фонд Plastic Soup Foundation, базирующийся в Амстердаме, является правозащитной группой, которая ставит своей целью повышение осведомленности о проблеме, обучение людей и поддержку разработки решений. [254]
По состоянию на январь 2019 года [обновлять]Оксфордский словарь английского языка не включал термины «пластиковый суп» , «нейстонный пластик» или «нейстоникальный пластик» , но он определял термин «микропластик» (или «микропластик») как «чрезвычайно мелкие кусочки пластика, изготовленные как таковые (в форме гранул или микрошариков) или полученные в результате утилизации и распада пластиковых изделий и отходов», а его иллюстративные цитаты все относятся к загрязнению морской среды , самая ранняя из которых была в 1990 году в South African Journal of Science : «Средняя частота частиц микропластика увеличилась с 491 м1 пляжа в 1984 году до 678 м1 в 1989 году». [255]
В этой статье использован текст из свободного контента . Лицензия Cc BY-SA 3.0 IGO (лицензионное заявление/разрешение). Текст взят из Drowning in Plastics – Marine Litter and Plastic Waste Vital Graphics, Программа ООН по окружающей среде.
Десять рек с самым высоким рейтингом переносят 88–95% мирового объема отходов в море
, около 90 процентов всего пластика, который попадает в мировые океаны, смывается всего через 10 рек: Янцзы, Инд, Хуанхэ, Хай, Нил, Ганг, Чжуцзян, Амур, Нигер и Меконг (именно в таком порядке).
Согласно отчету Ocean Conservancy за 2017 год, Китай, Индонезия, Филиппины, Таиланд и Вьетнам сбрасывают в океаны больше пластика, чем все остальные страны мира вместе взятые.
Согласно отчету Ocean Conservancy за 2017 г., Китай, Индонезия, Филиппины, Таиланд и Вьетнам сбрасывают в океаны больше пластика, чем все остальные страны мира вместе взятые.
V к МАРПОЛ содержит правила о мусоре, перевозимом на судах, и его утилизации. Оно устанавливает ограничения на то, что может быть утилизировано в море, и налагает полный запрет на утилизацию пластика в море.
Приложение V 1973 года к Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов, измененное Протоколом 1978 года (МАРПОЛ), является международным соглашением, которое касается загрязнения пластиком.
MARPOL, запрещающая судам сбрасывать пластик в море
Например, в США Закон об исследовании и контроле загрязнения морской среды пластиком 1987 г. не только принял Приложение V, но и распространил его действие на суда ВМС США.
ВМС США принимают упреждающие меры для соблюдения запрета на сброс пластика в море, установленного Законом об исследованиях и контроле за загрязнением морской среды пластиком 1987 г.
Доступно по лицензии CC BY 4.0.10 рек с самым высоким рейтингом переносят 88–95% мирового объема отходов в море
, около 90 процентов всего пластика, который попадает в мировые океаны, смывается всего через 10 рек: Янцзы, Инд, Хуанхэ, Хай, Нил, Ганг, Чжуцзян, Амур, Нигер и Меконг (именно в таком порядке).
