Ученые определили, что зона смешения пресной и соленой воды в устьях рек работает как эффективный природный фильтр, способный препятствовать попаданию микропластика в Мировой океан. В этой зоне частицы пластика оседают под действием силы тяжести и удерживаются благодаря слипанию с другими частицами и взаимодействию с живыми организмами. Зная о том, как формируется и работает такой природный барьер, экологи смогут точнее прогнозировать океаническое загрязнение и разрабатывать стратегии по его сокращению. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Science of The Total Environment.
В моря и океаны частицы пластика, в том числе размером менее пяти миллиметров — так называемый микропластик — попадают в основном со стоком рек. Однако прежде чем попасть в открытый океан, речная вода, несущая микропластик, проходит через устье и эстуарную зону — место, в котором смешиваются пресные и соленые морские воды. Многочисленные исследования указывают на то, что в этих зонах, называемых маргинальным фильтром океана, осаждается более 90% взвешенного в воде вещества, включая и антропогенные загрязнители. Поэтому ученые предположили, что такое же осаждение может происходить и в случае микропластика.
Исследователи из Института океанологии имени П.П. Ширшова РАН (Москва) проанализировали более тысячи полевых исследований, опубликованных с 1995 года и посвященных распределению микропластика в устьях рек и эстуариях по всему миру. Изучение этих работ показало, что устья играют роль естественных фильтров для пластика. Как и для других загрязнителей, в основе этого явления лежат три основных механизма.
Первый — это осаждение частиц на дно под действием силы тяжести. В устьях рек течение замедляется, и это дает возможность относительно тяжелым и крупным частицам пластика опуститься на дно. Именно поэтому в илистых отложениях бухт, мангровых зарослях и на пологих приливных участках побережья количество частиц микропластика оказывается значительно выше, чем в водах этих же зон.
Второй механизм — это агрегация (слипание) микропластика с другими твердыми частицами, например, глиной и органическими остатками. В устья рек проникает морская вода, и содержащаяся в ней соль уменьшает электрическое отталкивание между частицами, приводя к более активному их слипанию, чем в пресноводной зоне. В результате агрегации частицы увеличиваются в размере, что ускоряет их оседание на дно.
И третий процесс, способствующий удержанию микропластика в устьях рек, связан со взаимодействием его частиц с живыми организмами. Водоросли и бактерии покрывают такие частицы слизью, которая ухудшает их плавучесть и заставляет тонуть. Мелкие ракообразные и моллюски поглощают микропластик, который, проходя через их пищеварительную систему, в составе продуктов жизнедеятельности выделяется обратно в воду и быстро оседает. Кроме того, водные растения и корни растущих в затопляемых зонах деревьев также задерживают пластик.
Анализ полевых исследований показал, что более крупные и мелкие частицы пластика задерживаются разнымимеханизмами. Так, большие и тяжелые частицы оседают преимущественно под действием силы тяжести, тогда как маленькие — за счет слипания. Однако частицы в форме волокон, из которых делают, например, синтетические ткани, оказались наиболее подвижными — их хуже всего удерживает природный фильтр, и они чаще других уносятся в открытый океан.
«Анализ показывает, что существует природный фильтр, препятствующий попаданию микропластика в океаны. Этот факт крайне важен с практической точки зрения. В первую очередь он позволяет понять, где именно следует размещать станции для отслеживания эффективности работы этого фильтра. Согласно имеющимся данным, это спокойные бухты и зоны с богатой растительностью. Кроме того, наше исследование демонстрирует, насколько важно сохранять естественные экосистемы устьев, ведь они обеспечивают очистку воды. В дальнейшем в рамках проекта мы планируем количественно охарактеризовать маргинальный фильтр для микропластика, выносимого реками Преголя (Балтийское море), Волга (Каспийское море) и Сефид-Руд —крупнейшей и самой многоводной рекой иранского побережья Каспия», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Ирина Чубаренко, доктор физико-математических наук, заведующая лабораторией физики моря Института океанологии имени П.П. Ширшова РАН.
***
Больше результатов исследований грантополучателей Российского научного фонда и актуальных новостей из мира науки доступны в социальных сетях РНФ Вконтакте и Телеграм