УДК 574

Содержание частиц микропластика в поверхностных водах дельты Невы

Штейн Станислав Александрович – студент Российскиого государственного педагогического университета им. Герцена

Кублицкий Юрий Анатольевич – кандидат географических наук, доцент Российского государственного педагогического университета им. Герцена

Аннотация: Проведено исследование концентрации частиц микропластика в поверхностных слоях воды в дельте реки Нева внутри городской черты Санкт-Петербурга. Основными источниками загрязнения акватории Финского залива и Невской губы микропластиком является Санкт-Петербург. Средняя концентрация микропластика в Неве и других реках ее дельты более чем в 2 раза выше по сравнению с Ладожским озером и Финским заливом. Микропластик представляет опасность не только для водной среды и ее обитателей, но и для человека. Данная проблема требует более детального изучения и постоянного мониторинга.

Ключевые слова: микропластик, концентрация, Нева, микроскопия.

Введение

В настоящее время пластмассы пользуются большим спросом и занимают важное место в жизни современного человека, но их одноразовое применение и повсеместное использование привело к неуклонному росту загрязнения окружающей среды пластиком. Под микропластиком понимают любой тип пластикового фрагмента размером менее 5 мм [6,7]. Источниками микропластического загрязнения являются: текстиль, шины, различные упаковочные изделия, предметы домашнего обихода, некоторые производственные отходы, а также оборудование, используемое в рыболовстве, сельском хозяйстве, промышленности. По своему происхождению микропластик подразделяется на две группы: первичный микропластик – небольшие гранулы, специально произведенные для разнообразных целей и вторичный микропластик – продукт распада крупного пластикового мусора. Каждый год значительная доля пластмассовых отходов, дробящихся на микропластик, попадает в окружающую среду [5].

Загрязнение морской среды микропластиком привлекает все большее внимание ученых. Однако исследования микропластика и его потенциальных угроз экосистемам и людям находятся в начальном состоянии и являются крайне сложными [3]. Только немногие исследования регистрируют микропластик в диапазоне 10-50 мкм и менее, поскольку он находится ниже предела обнаружения наиболее часто используемого аналитического оборудования. Некоторые экспериментальные исследования показали, что с уменьшением размеров микропластика возрастает его концентрация, токсичность и легкость проникновения через различные биологические барьеры. Например, с уменьшением размеров взвешенных частиц их влияние на процессы загрязнения водоемов только растет. Также микропластик обладает высокой сорбционной способностью. Это вызывает особые опасения по поводу более мелких частиц микропластика и, в частности, нанопластика [2, 8].

В ряде работ были проведены исследования концентрации частиц микропластика в бассейне Ладожского озера, Финского залива и в некоторых пригородных озерах [1,5,6]. Однако данные о концентрации частиц микропластика в поверхностных слоях воды в дельте Невы внутри городской черты Санкт-Петербурга отсутствуют. Такие данные представляют как научный, так и практический интерес, поскольку они могли бы позволить установить источники загрязнения и определить методы борьбы с ними.

Целью данной работы было исследование концентрации частиц микропластика в поверхностных слоях воды в дельте реки Нева внутри городской черты Санкт-Петербурга.

Методика

В настоящее время нет единой утвержденной методики отбора проб воды для определения концентрации в ней микропластика [8]. В данной работе использовали методику измерения концентрации микропластика, изложенную в пособии «Наблюдение рек» [4]. Эта методика не требует сложного оборудования и плавсредств и подходит для исследований внутри городской черты вблизи берега. Для этого была изготовлена установка для фильтрации воды, состоящая из двух пластиковых труб диаметром 50 мм, между которыми размещалась нейлоновая сетка с размером ячеек 80 мкм. Для удобства пользования установка закреплялась на ножках. Через установку пропускали 40-55 л воды, после чего нейлоновая сетка аккуратно вынималась и помещалась в чистую банку для дальнейшего подсчета числа частиц микропластика под микроскопом. Оптическая микроскопия позволяет намного быстрее и проще проанализировать смесь, потенциально содержащую микропластик.

Просмотр сетки с отфильтрованным материалом осуществляли под стереомикроскопом МБС-1 (ЛОМО, Россия) с увеличением 56^х в отраженном

свете. Микроскоп был оборудован цифровым видеоокуляром ToupCam 5.1 Mp (Китай). Для идентификации микропластика использовали также флуоресцентный микроскоп Axiovert 200 (Zeiss, Германия), снабженный цветной цифровой камерой DFC 420. Микропластик светится чаще всего в синей области спектра, и свечение более интенсивно, чем у биоорганических частиц, которые флуоресцируют в основном в красной области. В качестве примера на рисунке 1 приведены изображения частиц микропластика разной формы.

Рисунок 1. Частицы микропластика разной формы под микроскопом. а) Волокно. Стереомикроскоп МБС-1; б) Фрагмент. Флуоресцентный микроскоп Axiovert 200. Видны ячейки нейлоновой сетки. Масштабные отрезки 200 мкм.

Для удобства подсчета числа частиц микропластика нейлоновая сетка помещалась на подложку, которая была размечена на квадраты, имеющие размеры поля зрения стереомикроскопа. Затем общее количество обнаруженных частиц делили на объем процеженной воды и получали концентрацию частиц в расчете на 1 литр.

Для идентификации частиц микропластика менее 5 мм методом оптической микроскопии были предложены следующие критерии [4, 9]:

• в пластмассовой частице/волокне не видны клеточные или органические структуры;
• если частица является волокном, она должна быть одинаковой толщины, не сужаться к концам и иметь трехмерный изгиб (полностью прямые волокна могут указывать на биологическое происхождение);
• частицы должны быть прозрачными и однородно окрашенными (синий, красный, черный и желтый);
• если же не очевидно, что частица/волокно окрашены, т.е. если они прозрачные или беловатые, их следует тщательно исследовать в микроскопе с большим увеличением или в флуоресцентном микроскопе, чтобы исключить органическое происхождение.

Результаты и обсуждение

Исследование содержания микропластика в поверхностных водах Невы и других рек в городской черте Санкт-Петербурга проводили в точках, указанных на карте (рисунок 2). Время взятия проб: с 5 по 15 апреля 2023 года после освобождения дельты Невы от ледяного покрова.

Рисунок 2. Точки забора воды.

Наибольшая концентрация микропластика обнаружена в Малой Неве у моста Бетанкура и в Большой Неве у Благовещенского моста. (Таблица). Затем у Морского вокзала концентрация падает. В Невской губе концентрация в районе северной части побережья до границы с дамбой снова возрастает, поскольку в этой области затруднен водообмен между водами западной и восточной частями Финского залива.

Таблица. Концентрация микропластика в Неве и других реках внутри городской черты Санкт-Петербурга.

№ на карте	Река	Точки забора воды	Концентрация, частиц/л
1	Нева	мост А.Невского	1,8
2	Б.Нева	Благовещенский мост	5,8
3	Б.Нева	Морской вокзал	1,7
4	М.Нева	мост Бетанкура	5,9
5	М.Невка	Б.Петровский мост	5,4
6	Б.Невка	Ушаковский мост	2,6
7	Нева	Володарский мост	2,7
8	Нева	Литейный мост	2,8
Среднее значение ± ошибка			3,59±0,64

Сравнение полученных в данной работе результатов измерения концентрации микропластика в Неве с другими данными представляет практический интерес. Например, в бассейне Ладожского озера проводились исследования концентрации и гранулометрического состава микропластика в водной толще и донных отложениях. Анализировали частицы микропластика в диапазоне от 0,1 до 5 мм. Пробы брались не только в Ладожском озере, но и в устьях рек, впадающих в Ладожское озеро: Волхов, Авлога, Морье, Вуокса [5].

Концентрации частиц микропластика в водах Невской губы и Финского залива измерена в работах [1, 6]. Исходя из этих данных следует, что концентрация частиц микропластика с внешней части Финского залива существенно ниже, чем в акватории Невской губы. Соответственно можно сделать вывод, что микропластик поступает со стоком Невы и значительная его часть оседает в Невской губе. Основными источниками загрязнения являются большие объемы сточных вод, городская пыль, микропластик, оставляемый судами, производственные отходы, мусор, оставляемый человеком и т.д.

На рисунке 3 приведены усредненные данные из этих работ и результаты нашего исследования.

Рисунок 3. Средняя концентрация микропластика в поверхностных слоях воды (частиц/л). Вертикальные отрезки – ошибки средних значений.

Как показывают проведенные исследования и анализ данных из других работ, основными источниками загрязнения акватории Финского залива и Невской губы микропластиком являются Санкт-Петербург и Нева. Средняя концентрация микропластика в Неве и других реках в пределах городской черты Санкт-Петербурга более чем в 2 раза выше по сравнению с Ладожским озером и Финским заливом. Применение t-критерия Стьюдента показало, что различия средних значений статистически достоверны на уровне значимости 0.05. Концентрация возрастает в устье Невы. Наибольшая концентрация обнаружена на Большой Неве у Благовещенского моста. Затем концентрация падает. В Невской губе концентрация в районе северной части побережья до границы с дамбой опять возрастает, поскольку в этой области затруднен водообмен между водами западной и восточной частями Финского залива. Концентрация частиц микропластика с внешней части Финского залива существенно ниже, чем в акватории Невской губы, поэтому можно сделать вывод, что микропластик поступает со стоком Невы, и значительная его часть оседает в Невской губе.

Заключение

Проблема загрязнения частицами микропластика бассейна Ладожского озера, Невы и Финского залива относительно нова и постепенно привлекает все большее внимание со стороны ученых. Микропластик представляет собой существенную опасность не только для водной среды и ее обитателей, но и для человека. На данный момент тема загрязнения водных объектов частицами микропластика только начинает развиваться. Очевидно, что данная проблема требует более детального изучения и постоянного мониторинга. Проведенная работа и анализ литературных данных свидетельствует о существенной антропогенной нагрузке на водную среду Невы и других рек в городской черте Санкт-Петербурга. Несмотря на наличие канализационной системы и очистных сооружений, микропластик может попадать в Неву с ливневыми водами с городской территории, пылью, организованными сбросами сточных вод, неконтролируемыми стоками. Концентрация микропластика в воде может зависеть также от погодных условий и от сезонных колебаний. Более углубленные исследования этой проблемы следует проводить с учетом этих факторов. Представляет интерес также применение флуоресцентной микроскопии для идентификации микропластика в пробах воды, так как она позволяет более надежно делать такую идентификацию.

Список литературы

1. Афанасьева С.Э. Идентификация частиц микропластика в водах Финского залива Балтийского моря // Актуальные проблемы экологии и природопользования. – М.: РУДН – 2019. – С.333-338.
2. Зобков М.Б., Есюкова Е.Е. Микропластик в морской среде: обзор методов отбора, подготовки и анализа проб воды, донных отложений и береговых наносов // Океанология. 2018 – Т. 58 – № 1. – С.149-157.
3. Козловский Н.В., Блиновская Я.Ю. Микропластик – макропроблема мирового океана // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – № 10. – С.159-162.
4. Наблюдение рек: Пособие для проведения общественного экологического мониторинга // СПб.: Экоцентрум. Коалиция Чистая Балтика. 2020. – 92 с.
5. Поздняков Ш.Р., Иванова Е.В. Оценка концентрации частиц микропластика в воде и донных отложениях Ладожского озера // Региональная экология. 2018. – № 4 (54). – С. 48-52.
6. Поздняков Ш.Р., Иванова Е.В., Гузева А.В., Шалунова Е.П., Мартинсон К.Д., Тихонова Д.А. Исследование содержания частиц микропластика в воде, донных отложениях и грунтах прибрежной территории Невской губы Финского залива // Водные ресурсы. 2020. – Т.47. – № 4. – С.411-420.
7. Andrady A.L. Microplastics in the marine environment // Marine Pollution Bull. 2011. – Vol.62. – 1596-1605.
8. Hidalgo-Ruz V., Gutow L., Thompson R.C., Thiel M. Microplastics in the marine environment: a review of the methods used for identification and quantification // Environ. Sci. Technol. 2012. – Vol.46. – P.3060-
9. Norén F. Small plastic particlesin Coastal Swedish waters // IMO Report/ Sweden.