В череде напастей, которым пугают человечество, появилось еще одно пугало - микропластик. Его находят повсюду: он может передаваться детям с молоком матери, обнаруживаться в тканях плаценты, мельчайшие частицы потенциально могут проникать в мозг. К каким последствиям это может привести? Насколько в действительности опасна эта проблема? Эти вопросы в программе «Время науки» на Радио «Комсомольская правда» обсуждали радиожурналист Мария Баченина, академик РАН Александр Сергеев, научный руководитель Национального центра физики и математики (НЦФМ) и их гость Сергей Люлин, доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, заведующий кафедрой химии высокомолекулярных соединений Санкт-Петербургского государственного университета, заведующий лабораторией Новгородского государственного университета им. Ярослава Мудрого.
УЧЕНЫЕ ЕЩЕ НЕ ОПРЕДЕЛИЛИСЬ, ЧТО ТАКОЕ ПЛАСТИК
Мария Баченина:
- Сергей Владимирович, давайте поговорим о микропластике. С одной стороны пластик - это очень удобно, современный мир сложно без него представить. А с другой стороны, это большая проблема, пластик загрязняет природу, а микропластик повсюду, он проникает даже в организм человека. Давайте для начала разберемся, что такое «пластик» и «микропластик».
Сергей Люлин:
- Вы зрите в корень. Даже на международных переговорах по проблеме загрязнения пластиковыми отходами порой выясняется, что многие ученые не понимают, что такое пластик. Не говоря уже о чиновниках и простых гражданах. Глобально, когда мы говорим слово «пластик», мы имеем в виду синтетические полимеры, которые обладают определенной пластичностью, то есть характеризуются способностью заполнять формы.
В классическом варианте все полимеры делятся на три большие группы. Первая называется “термопласты” - это пластичные полимеры, которые становятся вязкими жидкостями при повышении температуры. Например, возьмем полиэтиленовый пакет, если его нагреть, он расплавится. Мы можем залить его в форму, остудить и получить какое-то изделие. Другой тип полимеров - это реактопласты. Они представляют собой смолы, обычно двухкомпонентные. Например, всем хорошо известная эпоксидная смола. Мы смешали две вязкие жидкости, залили их куда-то, и эта жидкость через какое-то время застыла так, что уже никакой пластичности у образовавшегося полимера нет и не будет. При смешении происходят химические реакции, которые приводят к образованию сшивок между молекулами, поэтому такие материалы не формуются второй раз. Третий класс полимеров – это эластомеры, та же резина, например, в которых также есть химические связки между молекулами, но их много меньше, чем в реактопластах.
Мария Баченина:
- Получается, из эластомеров делают колеса для автомобилей?
Сергей Люлин:
- Совершенно верно. Синтетические полимеры стали массово производиться в послевоенное время. Но наука о полимерах стартовала в 1920 году, когда немецкий химик Герман Штаудингер опубликовал свою классическую работу «Über Polymerisation» и высказал предположение о том, что полимеры – это цепные молекулы. То есть это цепи, состоящие из повторяющихся звеньев. Вот такая простая модель стала началом настоящего бума в развитии теоретической физики полимеров. Собственно говоря, Штаудингер в 1953 году получил за это Нобелевскую премию.
Но дальше наступила война, и отложила массовое внедрение, развитие полимерной промышленности. Зато после войны возникла большая потребность в дешевой одежде (так появился нейлон), началось бурное развитие автомобилестроения, что вызвало необходимость в большом количестве резиновых шин из синтетических полимеров…
В ОКЕАНЕ ПОЛИМЕРЫ ЛОВЯТ СЕТЯМИ ДЛЯ ПЛАНКТОНА
Мария Баченина:
- Сергей Владимирович, полимеры — это же химия. А вы - физик. Как так получилось?
Сергей Люлин:
- Химия – это про то, как синтезировать новое соединение, а физика – какими свойствами оно обладает. Когда мы говорим о новых материалах, то основной труд лежит на химиках. Попробуйте придумать новое соединение. Но нужно придумывать так, чтобы оно обладало новыми нужными свойствами. И поэтому объединение на одной площадке физиков и химиков – это оправданная история. Например, наш Институт высокомолекулярных соединений в Петербурге, где я работал с 1993 года, был крупнейшим академическим полимерным институтом, там всегда было два отдела – физики полимеров и химии полимеров. Я был сотрудником теоретического отдела физики полимеров, но в какой-то момент стал директором всего института. И так вышло, что меня - физика – недавно пригласили в Институт химии СПбГУ возглавить кафедру химии высокомолекулярных соединений.
Александр Сергеев:
- Люди с хорошим физическим образованием востребованы везде, и прежде всего, конечно, в химии, которая является ближайшей наукой к физике.
Мария Баченина:
- А все-таки чем отличается пластик от микропластика? Только размерами?
Сергей Люлин:
- Тут надо вернуться к проблеме с определением терминов. Есть Международный союз фундаментальной и прикладной химии (IUPAC). Он издает «Gold Book» («Золотая книга терминов»), так вот в ней до сих пор нет определения пластика. Ученые химики не определились, что это такое - пластик. И от этого возникает куча проблем. Потому что сейчас представители промышленности, эксперты по защите окружающей среды, другие специалисты порой называют пластиком совершенно разные вещи. И это очень плохо.
То же самое и с микропластиком. Когда мы говорим «микропластик», подразумеваются микроразмеры, нечто, что можно разглядеть с помощью микроскопии. Но специалисты по окружающей среде определили микропластик, как частицы синтетических полимеров размером меньше 5 мм.
Мария Баченина:
- Так это же что-то гигантское.
Сергей Люлин:
- Ну, 5 миллиметров – это, извините, полногтя примерно. Проблема микропластика пришла из океана. Впервые микропластик был обнаружен в 1971 году, статья об этом вышла в научном журнале Science в начале 1972 года.
Александр Сергеев:
- Он был обнаружен случайно или за ним все-таки гонялись?
Сергей Люлин:
- Гонялись вообще за мусором в океане. Потому что в 60-х годах уже находили полимеры, волокна, но в основном это была целлюлоза, то есть природные полимеры. Первые экспедиции, в которых нашли синтетические полимеры, это экспедиции Карпентера и Смита в Саргассовом море. Это был конец 1971 года. Просто я родился в октябре 71-го, и тогда же проходила эта экспедиция, поэтомы я и проблема микропластика родились одновременно. А упомянутая статья вышла уже в начале 72-го. В ней впервые рассказали о том, что нашли маленькие частицы синтетических полимеров, и средний их размер был в диапазоне 2,5-5 мм. И только в 2004 году Ричард Томпсон, профессор-океанолог из английского University of Plymouth, ввел определение, что эти мелкие частицы размером меньше 5 миллиметром называются микропластиком.
Александр Сергеев:
- Хорошо, предел, так сказать, измельчения есть - не более 5 миллиметров. А нижняя граница – это сколько?
Сергей Люлин:
- Никто не определил нижнюю границу. В том смысле, что в науке о микропластике, которая сформировалась в основном специалистами в области охраны окружающей среды, нижней границы нет. Более того, в океане мониторинг в основном происходит с очень высокой нижней границей. Поскольку для мониторинга загрязнения используются нейстонные сети (это сети для ловли планктона), у них есть стандартная ячейка – 300 микрон или 0,3 мм. Фактически, когда мы говорим о микропластике в океане, мы говорим о частицах полимеров размером от 0,3 до 5 мм. Очень узкий диапазон.
4,9 МИЛЛИАРДОВ ТОНН ПЛАСТИКА СТАЛИ МУСОРОМ
Мария Баченина:
- Коллеги, мне кажется, мы о главном так и не успели сказать. А в чем заключается эта опасность микропластика? Ну, плавает себе и плавает. Мало ли что в океане плавает?
Александр Сергеев:
- Сейчас есть такие разговоры, причем с довольно высоких трибун, что микропластик – это по важности чуть ли не проблема такого же уровня, как проблема парниковых газов. А парниковые газы, как мы видим, мир всколыхнули и перевернули. Когда мы говорим об опасности микропластика хочется понять, во-первых, с чем она связана? А во-вторых, насколько эта опасность обоснована, с точки зрения ведущего ученого страны по этой тематике?
Сергей Люлин:
- Это очень сложный вопрос. Для начала есть две разные проблемы – загрязнение пластиком и микропластиком. Мне кажется, что загрязнение пластиком подчеркивает характерную черту человека - он не очень ответственно относится к тому, что потребляет.
Александр Сергеев:
- Тут ведь вопрос какой? Мы хотели создать что-то легкое, удобное, долговечное, функциональное и дешевое. А теперь заполонили этим весь мир и не знаем, что с этим делать?
Мария Баченина:
- Главное, мы ведь не можем провернуть этот фарш обратно.
Сергей Люлин:
- Можем. Проблема загрязнения пластиковым мусором, приводит к новым задачам для ученых. Какие материалы нужны? Наверное, мы должны разрабатывать полимеры, которые будут многократно перерабатываться. Например, полимер, из которого сделана пластиковая бутылка, перерабатывается от 5 до 10 раз. Вы можете его измельчить, переплавить и отлить новую бутылку. Более того, развитые страны, и Россия в том числе, подходят к тому, что в новых гранулах должно быть не меньше 25-30% вторичных полимеров. И компания «Сибур» у нас вывела такую линейку на рынок. Это правильный подход. Сейчас только 12% полимеров перерабатывается вторично, и всего 1-2% перерабатывается больше одного раза. Основная проблема многократной переработки заключается в том, что у многих полимеров после вторичной переработки могут ухудшаться свойства из-за того, что молекулы укорачиваются. Здесь как раз есть простор для работы ученых. Другой важный вопрос – разрабатывать и внедрять биоразлагаемые полимеры.
Мария Баченина:
- Послушайте, сейчас многие средства массовой информации трубят, что микрочастицы пластика попадают к нам в организм даже через молоко матери… Когда ты это читаешь, то думаешь: я хочу только стекло.
Сергей Люлин:
- По пластику у нас есть хорошая статистика: к концу 2015 года в мире произведено более 8 миллиардов тонн полимеров, из них 2,5 миллиарда находится в обороте до сих пор. В основном в строительстве, там длинный цикл использования. А 4,9 миллиарда тонн находится непонятно где. Они разбросаны на свалках, в лесу, в море, еще где-то. И это количество увеличивается. 4,9 миллиардов тонн! Это огромные объемы.
Александр Сергеев:
- И не просто лежат, они могут превращаться в микропластик.
Сергей Люлин:
- Да, могут превращаться. И поэтому сейчас нужно заниматься решением проблемы сбора и утилизации бесконтрольного пластикового мусора. Мы должны наладить культуру раздельного сбора мусора, разработать технологии многократной переработки и т.д. Может быть, пока мы не можем его перерабатывать - пластик нужно просто хранить, но хранить отдельно от других компонентов мусора.
Мария Баченина:
- Люди, которые ходят и просто собирают пластик, они не делают бессмысленную работу?
Сергей Люлин:
- Я считаю, что это очень хорошее занятие. Во-первых, часть пластика принимается в переработку уже сейчас. Пластиковые бутылки вы за копейки, но сдадите. Во-вторых, в принципе собирать раздельно мусор (даже когда мы слышим, что на свалке все смешивается в одну кучу) все равно очень важно, потому что мы меняем сознание, приобретаем культуру раздельного сбора, которая у нас не сформирована. Например, мы в России прекрасно пьем водку, но очень плохо разбираемся в вине именно потому, что у нас одна культура есть, а другой - нет. Я только что был в Женеве на Межправительственной конференции, посвященной природоохранным конвенциям. Там в центре города стоят 9 мусорных контейнеров, они выглядят совершенно футуристически…
Мария Баченина:
- Разные кантоны диктуют свои правила, и ты платишь огромный штраф, если пакуешь соответствующий мусор в мешки не того цвета.
Сергей Люлин:
- Да! И мы должны к этому прийти. У нас огромная территория, и надо, чтобы Россия оставалась в чистоте.
ИНОГДА ОТХОДЫ - ЭТО ПРЕКРАСНО!
Александр Сергеев:
- Сергей Владимирович, японцы начали создавать произведения искусства из собранных бутылок, которые океан выбросил на берег. Кстати, поощрять это движение было бы очень классно.
Сергей Люлин:
- Мы тоже сделали такую выставку, привлекли петербургских художников. Человек ходил по пляжу на Юге России и собирал мусор. А затем складывал из этого хлама очень милых птичек и фотографировал. Получается, при творческом отношении, художник может создавать прекрасное даже из мусора. Это очень наглядный пример. Кстати, в Питере есть компания “99Recycle”, они делают потрясающие вещи. Вы приходите, например, на мастер-класс с пятью своими пустыми бутылками - от воды, прохладительных напитков, чего угодно. Сначала эти бутылки моют, на втором приборе их перемалывают. Дальше расплавляют, формируют филамент – тонкую пластиковую проволоку для 3D-принтера, и вот вы уходите с напечатанной на 3D принтере новой прекрасной вазой или кашпо, которые сделаны из мусора.
Мария Баченина:
- Или с бусиками.
Сергей Люлин:
- С чем угодно. Я про это и говорю.
Мария Баченина:
- Мы можем перейти к опасности микропластика для здоровья?
Сергей Люлин:
- Если мы говорим о загрязнении микропластиком, то очень важны размеры. Как только частицы сопоставимы с размерами клеток, они могут проникать всюду. Но я хочу привести пример. Действительно, в городской пыли появляется микропластик. Это могут быть волокна от одежды, частицы резины, стершейся с автомобильных колес, остатки краски и др. В городской пыли есть микропластик, и мы им дышим. Но недавно появилась хорошее исследование. Наиболее опасная по размеру фракция частиц, обладающих повышенной проникающей способностью, это 2,5 микрона и ниже. Так вот, доля микропластика в этой фракции мелких частиц городской пыли составляет всего 0,67% по весу. Тогда, о чем мы говорим? Что более опасно сейчас в городской пыли – нанопесок (то есть мелкий песок), которого более 50 % или синтетические полимеры? На мой взгляд, опасность микропластика в городской пыли, сильно преувеличена и приведенные числа это наглядно демонстрируют. По крайней мере на нынешнем этапе. Я не говорю, что этим не нужно заниматься. Эти исследования крайне важны. Но на сегодня проблема опасности микропластика искусственно раздута.
Теперь, что касается микропластика в океане. У меня большое подозрение, что частицы пластика достаточно быстро оказывается на дне. Во-первых, плотность большинства полимеров, она либо равна плотности воды, либо чуть выше. То, что чуть выше, достаточно быстро идет на дно. То, что легче воды, тоже в какой-то момент окажется на дне. По двум причинам. Первая причина – на их поверхности удобно жить, например, диатомовым водорослям, которые производят большое количество оксида кремния. Он тяжелый, соответственно, после обрастания частицы пойдут на дно. вторая причина - когда частицы становятся размером в несколько микрон, у них ухудшается плавучесть и они также могут оказаться на дне.
Александр Сергеев:
- А что известно из анализа дна океана?
Сергей Люлин:
- На дне действительно микропластика много, но такие исследования затруднены. Другой вопрос: способность микропластика быть носителем других загрязнителей. Может ли он переносить вредные вещества из выхлопных газов или от курения? Это же всё канцерогены. И они могут в городской пыли прилипнуть к микропластику. Разбирались - действительно прилипают. Но, как я уже говорил, и в городской пыли, и в морской воде, микропластик как переносчик опасных загрязнителей дает вклад в 10 тысяч раз меньше, чем другие переносчики.
Поэтому, если мы совсем ничего не будем делать, то, возможно, уже через 10-20 лет эта проблема станет чрезвычайно актуальный. Но пока это не произошло, пока мы не сталкиваемся с действительно опасными концентрациями микропластика. Именно поэтому сейчас время, для того чтобы провести научные исследования, которые ответят на вопросы опасности микропластика для здоровья и окружающей среды.
ПРАВДА И МИФЫ О МИКРОПЛАСТИКЕ В ОРГАНИЗМЕ
Александр Сергеев:
- Сергей Владимирович, наверное, нам, как живым существам важно даже не то, сколько микропластика в пыли или на дне морском. А что внутри у нас-то? Или в рыбах, которые среди микропластика плавают?
Сергей Люлин:
- Действительно, работы, которые говорят, что микропластик найден почти во всех тканях человеческого организма – они абсолютно правдивы. Но надо отделять науку от хайпа. Примерно год назад был большой скандал с исследованием по пластиковым бутылкам. Академик Хохлов активно комментировал эту историю, потому что интерпретация результатов журналистами была абсолютно неправильная, и Алексей Ремович обратил на это внимание. Ученые открыли новый метод, как находить частицы размером в сотни нанометров. И решили померить содержание нанопластика в бутилированной воде. Вывод из этой работы такой, что в воде помимо частиц пластика, из которого сделана бутылка, оказалось еще примерно столько же частиц других полимеров. То есть микропластик может оказаться в воде из труб, из фильтров, еще откуда-то.
Александр Сергеев:
- А СМИ сделали отсюда вывод, что на самом деле…
Сергей Люлин:
- …все мы умрем от бутилированной воды. Но бутилированная вода намного безопасней воды из-под крана…
Александр Сергеев:
- Сергей Владимирович, микропластик находят даже в плаценте – это действительно воображение поражает. А что касается мозга? Мы знаем, что есть специальный барьер, который не пропускает с кровотоком достаточно крупные частицы. Находят ли в мозге частицы микропластика?
Сергей Люлин:
- Я видел работы, вызывающие доверие, когда кормили рыб микропластиком разных размеров, в том числе частицами меньше 120 нанометров, которые позволяет этот гематоэнцефалический барьер преодолевать. Действительно, смертность у рыб при определенных концентрациях (очень высоких) наступала в течение 8 часов. Эта работа показывает потенциальную опасность микропластика. Мы, конечно, еще не сталкиваемся в реальной жизни с такими концентрациями частиц таких размеров. Но, безусловно, надо быть начеку.
Александр Сергеев:
- Смерть наступала именно от поражения мозга?
Сергей Люлин:
- Да, потому что там в лаборатории были искусственно созданы очень высокие концентрации очень мелкого микропластика. Поэтому требуются дополнительные исследования. Да, в организме человека находят микропластик. Но никто не сравнивал, а сколько в наших тканях частиц оксида кремния (песка) или частиц натуральной целлюлозы? Потому что все это попадает в организм с едой, водой и воздухом, который мы вдыхаем. К примеру, мы прекрасно знаем, что если мы съедим варенье из каких-нибудь ягод, например, морошки, то косточки не переварятся. А чем отличаются косточки морошки от частиц синтетических полимеров? Наверное, тем, что внутри у синтетических полимеров есть вредные добавки и они могут выделяться через какое-то время. Через какое? Я недавно читал работу в журнале Nature Nanotechnology, в ней показана зависимость времени высвобождения добавок от размера частиц. Так вот, из частиц размером 5 мм, добавки будут выделяться несколько сотен лет, больше 300. О чем мы тогда говорим?
Мария Баченина:
А что будет с косточкой от морошки и кусочком пластика, которые мы съедим?
Сергей Люлин:
- Из пластика потенциально могут выделиться вредные добавки, которых нет в морошке. Но ни косточка, ни микропластик не переварятся в нашем организме, мы точно так же выделим их, извините, со стулом.
Александр Сергеев:
- Сергей Владимирович, мы с Вами констатируем, что сейчас основная задача – научные исследования, чтобы понять, что опасно, что безопасно. Над этой темой работают какие-то крупные научные проекты?
Сергей Люлин:
- Вы абсолютно правы, сегодня в мире существуют крупные проекты с финансированием – где-то от 5 и до 100 миллионов долларов. В Найроби на Международном переговорном комитете по пластиковому загрязнению я общался с американцами из Калифорнии, они выделили как раз порядка 5 миллионов долларов, чтобы установить методы обнаружения нанопластика в питьевой воде. И они пока не смогли ничего сделать за эти деньги. Это нетривиальная проблема. Потому что методы безумно дорогие, их нельзя использовать массово.
У нас в стране, такой крупный консорциум фактически первый раз создан на базе Новгородского университета им. Ярослава Мудрого.
Александр Сергеев:
- И вы – инициатор создания этого консорциума.
Сергей Люлин:
- Я только один из инициаторов, но возглавить этот международный проект мы пригласили иностранного члена Российской академии наук итальянского профессора Хосе Кенни. Он один из лучших химиков-технологов, полимерщиков Европы.
Александр Сергеев:
- А как у нас органы государственной власти относятся к этой проблеме?
Сергей Люлин:
- Знаете, все люди во власти разные. Я сам был чиновником какое-то время, и для меня было удивительно, что крупномасштабный интерес к проблеме возник не со стороны науки, а со стороны Росприроднадзора. Именно руководитель службы, Светлана Геннадьевна Радионова, написала в Академию наук письмо с просьбой помочь разобраться с проблемами микропластика. Вы, Александр Михайлович, были тогда президентом РАН, и по вашему поручению я активно включился в этот вопрос. Хотя для меня проблема возникла за полгода до этого письма. Мне нравится позиция Росприроднадзора, потому что в ведомстве понимают, что для того, чтобы принимать взвешенные решения, нужна научная экспертиза. Здесь может быть слишком много ошибок, и цена ошибок очень высокая.
А может быть другая позиция у государства. Я встречался с такой позицией в Канаде на 4-ом заседании Межправительственного переговорного комитета. Огромная делегация (не буду называть страну), 30 человек, представители 10 разных ведомств. И каждое хочет заниматься регулированием, поставить «кассу»: запретим то, запретим сё, введем такие-то ограничительные фильтры. А смысл-то в этом точно есть? Я боюсь, что сейчас возникнет инициатива: а давайте мы в океане будем микропластик собирать. Да уж лучше из пушки по воробьям стрелять. Это бессмысленная трата денег. Надо заниматься утилизацией существующего полимерного мусора и не создавать условий для его дальнейшего бесконтрольного накопления в природе.
Автор: Ярослав КОРОБАТОВ
Автор: Мария БАЧЕНИНА