Нанопластик образуется в основном в результате разложения макро- и микропластика в окружающей среде — в результате абиотических и биотических процессов разложения, таких как ферменты, окисление, гидролиз и механическое истирание. Вклад макро- и микропластика в загрязнение окружающей среды хорошо изучен. Однако о нанопластиковых частицах, которые могут представлять еще большую опасность для человека, известно гораздо меньше.
«Нанопластик вызывает особую озабоченность, потому что, в отличие от микропластика, он не отфильтровывается. Люди могут легко вдыхать частицы, которые — из-за своего небольшого размера — могут проникать через мембраны и попадать в кровоток», — говорит доктор Душан Материч, научный руководитель проекта и химик в UFZ.
Из-за своего малого веса наночастицы могут переноситься на большие расстояния через атмосферу. Однако до сих пор не хватает глобальных исследований о том, как они достигают отдаленных регионов, удаленных от промышленных и городских центров. В своей исследовательской работе Материч и его коллеги исследовали степень загрязнения ледников в Альпах наночастицами и источники их происхождения.
Сначала исследователям пришлось собрать образцы с высоты более 3000 метров над уровнем моря. «Для исследователей попасть в эти регионы практически невозможно и зачастую слишком опасно. Вам нужно не только время для длительных экскурсий и специальные местные знания, но, прежде всего, вы должны быть физически подготовлены, чтобы иметь возможность провести несколько дней, путешествуя по ледникам с тяжелым рюкзаком», — говорит первый автор Леони Юркшат.
Поэтому ученые сотрудничали с командой альпинистов. Вдоль исторической альпийской тропы High Level Route от Шамони (Франция) до Церматта (Швейцария) они собрали снег и лед с ледников в 14 местах во Франции, Италии и Швейцарии вдали от туристических пешеходных троп, а затем отправили образцы в UFZ для анализа.
«Альпинисты удалили лед с верхнего слоя ледника, потому что мы хотели проанализировать воздействие нанопластика за последние несколько недель», — объясняет Материч. Чтобы предотвратить загрязнение, исследователи UFZ заранее провели обширное обучение альпинистов на онлайн-семинарах. Например, альпинисты должны были использовать новую одежду и новые веревки, пробоотборник всегда должен был быть первым в связке, а отбор проб должен был производиться как можно быстрее, чтобы предотвратить загрязнение.
При анализе образцов в UFZ исследователи использовали протонно-передающий реакционный масс-спектрометр высокого разрешения (PTR-MS), который соединен с термической десорбцией (TD) и измеряет концентрации органических следовых газов. TD-PTR-MS сжигает пластик, присутствующий в образцах. Масс-спектрометр количественно определяет газы, выделяющиеся при нагревании. Поскольку каждый полимер производит своего рода отпечаток пальца газов, можно определить его идентичность и концентрацию. Исследователи UFZ в основном обнаружили в образцах ледников продукты истирания шин и пластмассы полиэтилен (ПЭ) и полистирол (ПС), тогда как полиэтилентерефталат (ПЭТ) встречался гораздо реже. В общей сложности они смогли обнаружить нанопластик только в пяти из 14 мест. «Это показывает, что не все участки ледника загрязнены. Там, где ветер особенно сильный, наночастицы сдуваются и повторно накапливаются в тех местах ледника, которые более защищены от ветра», — говорит Материч. Концентрации нанопластика в пяти местах составляли 2–80 нг/мл талого снега.
Исследователи UFZ также хотели узнать, откуда взялись обнаруженные частицы нанопластика. С этой целью они сотрудничали с коллегами из NILU в Норвегии. Они использовали модель дисперсии частиц «Flexpart» для моделирования и анализа атмосферного переноса частиц. Принимая во внимание различные параметры, такие как ветер, температура, облачность и атмосферное давление, они смогли смоделировать, откуда, скорее всего, произошли нанопластики разных размеров, плотностей и весов, основываясь на том, где они были обнаружены на леднике.
«Наночастицы виртуально отправляются к месту своего происхождения в моделировании», — говорит Материч. Исследовательская группа обнаружила, что нанопластики, скорее всего, переносятся на альпийские ледники с запада и там оседают. В местах, где был обнаружен нанопластик, более 50% частиц поступает из Атлантики. «В море много макро- и микропластика. Он распадается на нанопластик, взбалтывается волнами и лопающимися пузырьками и в конечном итоге попадает в атмосферу», — объясняет Материч. На суше большая часть частиц происходит из Франции (более 10%), за ней следуют Испания и Швейцария.
Чтобы узнать еще больше о загрязнении ледников нанопластиком, Материч взял на себя роль научного руководителя в проекте гражданской науки GAPS 2024. Цель состоит в том, чтобы команды альпинистов собирали образцы с ледников по всему миру. Затем они будут проанализированы в UFZ. Некоторые — например, из Антарктиды, Новой Зеландии и Гималаев — уже прибыли в лаборатории UFZ и ждут анализа.
