Как микропластик попал в XI век: о чём говорили на конференции НовГУ «Микропластик в науке о полимерах»

В НовГУ прошла II международная конференция «Микропластик в науке о полимерах». В ней приняли участие 130 специалистов из разных регионов России, а также учёные из Греции, Ирана, Италии и Узбекистана.

Конференция «Микропластик в науке о полимерах» проходит с 2023 года. Организаторы – НовГУ, Росприроднадзор, МГУ имени М. В. Ломоносова, Отделение химии и наук о материалах РАН. Партнёрами конференции выступили Фонд «Экология» Россельхозбанка и ПАО «СИБУР Холдинг».

Реальность и мифы

С докладом «Загрязнение планеты макро-, микро- и нанопластиком: эмоции и научный подход» выступил профессор МГУ, академик РАН Алексей Хохлов. Он рассказал о подходах к утилизации полимеров.

— Есть три основных подхода, — отметил Алексей Хохлов. — Это вторичное использование, сжигание и захоронение на свалках. Проблема вторичного использования в том, что это временная мера. Дело в том, что перерабатывать много раз можно лишь несколько типов полимеров. Большинство – только два, три раза, после чего качество изделий их этих полимеров существенно снижается. Что же касается сжигания, то это путь, по которому пошла Европа. Он довольно дорогой и без субсидирования со стороны государства работать не будет. Третий путь – свалки. Известно, что они существуют во многих странах и являются основным методом утилизации отработанной полимерной массы.

При этом академик отметил, что источником загрязнения планеты являются не только синтетические полимеры, произведённые человеком, но и природные. В частности, это целлюлоза из древесины и хитин - из панцирей ракообразных. Природные полимеры далеко не всегда быстро разлагаются в окружающей среде. В качестве примера Алексей Хохлов привёл сваи из лиственницы, на которых стоит Венеция.

— Вред от микропластика для живых организмов, возможно, переоценён, — добавил Алексей Хохлов. — В любом случае, это важная научная проблема, которая должна быть решена с помощью физико-химических методов исследования. И нужно отделять реальные опасности от мнимых. Например, одно время СМИ массово писали, что пить воду из пластиковых бутылок опаснее, чем из-под крана. Это опасное заблуждение. Если люди будут прислушиваться к таким советам, у них последствия для здоровья могут наступить уже на следующий день в виде кишечных инфекций.

Микропластик и комары

Директор Центра исследования микропластика в окружающей среде Томского государственного университета Юлия Франк рассказала, как рыбы, беспозвоночные и насекомые поглощают и переносят микропластик.

Для эксперимента, который провели учёные университета, в качестве модельного микропластика использовались полистирольные сферы диаметром 2 микрометра и 10 микрометров. Живыми объектами выступали личинки рыб - пеляди и стерляди, а также беспозвоночное ракообразное Artemia salina - его использовали и как отдельный объект, и как часть трофической цепи, в качестве корма для рыб.

— В течение 48 часов рыбы получали микропластик непосредственно из воды, и вместе с кормом - артемией, — рассказала Юлия Франк. — Потом их переводили в чистую воду, на чистый корм. С этого момента мы могли оценить выведение частиц из организма. Выяснилось, что наиболее интенсивно рыбы потребляли эти частицы в первые 12 часов. А после того, как мы переносили их на чистую воду, концентрация частиц падала. При этом выяснилось, что частицы размером 10 микрометров поглощались рыбами в большем количестве, чем частицы 2 микрометра. Период полувыведения, в свою очередь, у больших частиц был более долгим - но только при получении их вместе с кормом. Значимого накопления микропластика в организмах рыб за время эксперимента выявлено не было - выведение было эквивалентно потреблению. Во второй части эксперимента учёные исследовали потребление и перенос полистирольных сфер кровососущими насекомыми. Использовались жёлтолихорадочные комары из лабораторной популяции, которая поддерживается в Томском государственном университете, и малярийные комары из природных популяций.

— Двухмикрометровые сферы мы добавляли в воду, в которой жили личинки комаров, — пояснила Юлия Франк. — Личинки обоих видов активно потребляли микропластик. Выяснилось, что при переходе в стадию куколки содержание микропластика в организме падает - это связано с тем, что куколки просто не питаются. У малярийного комара из природной популяции микропластиковые «потери» были меньше, чем у жёлтолихорадочного. Однако и у тех, и у других комаров часть микропластика, полученного на стадии личинки, сохраняется в организме и на стадии взрослой особи.

Влияние микропластика на выживаемость комаров во время эксперимента не было выявлено, добавила Юлия Франк. Однако у малярийных комаров незначительно замедлялась скорость метаморфоза.

Мидии, покрышки и стирка

Основными источниками появления микропластика в организме человека считаются попадание через пищеварительный тракт и дыхательные пути. Также учёные говорят о трансдермальном поступлении - через кожу, и трансплацентарном - от матери к ребёнку.

— Ежегодно люди употребляют в пищу от десятков тысяч до миллионов частиц микропластика, порядка нескольких миллиграм в день, — рассказал ассистент кафедры общей гигиены Сеченовского университета Денис Краскевич. — Этому способствует и то, что микропластик захватывается, например, различными водными организмами и потом по пищевой цепочке поступает в организм человека. Наибольшая концентрация микропластика - до 7200 частиц на килограмм - обнаруживается в мидиях, так как они выполняют фильтрующую функцию и накапливают в себе большое количество частиц. Что касается вдыхания микропластика, то здесь основной источник - частицы, образующиеся при истирании автомобильных покрышек и тканей при стирке.

Как пояснил учёный, после попадания в организм почти 90 % микропластика выводится естественным путём из кишечника. Однако наиболее мелкие частицы могут проникать через гематоэнцефалический барьер и всасываться в кровоток. По данным различных исследований, накопления микропластика наблюдаются в кишечнике, почках, лёгких, миндалинах. При этом есть данные, говорящие, что концентрация микропластика у женщин выше, чем у мужчин.

О влиянии микропластика на клетки и гены рассказала Елена Проскурнина - главный научный сотрудник Лаборатории молекулярной биологии Медико-генетического научного центра имени академика Бочкова. Лаборатория ведёт исследования наночастиц с 2015 года. В исследовании микропластика участвует междисциплинарная команда - учёные Химического факультета МГУ, Института общей неорганической химии РАН и др.

— Механизм нанотоксичности пластика включает в себя повреждение мембран клеток, повреждение генов, активацию иммунной системы и оксидативный стресс (процесс повреждения клетки в результате окисления, он приводит к токсическим последствиям через производство пероксидов и свободных радикалов, которые повреждают многие компоненты клеток, в том числе белки, липиды и ДНК, - прим. авт.), — отметила Елена Проскурнина. — Однако оксидативный стресс не играет ведущую роль, поэтому мы не можем пока говорить об антиоксидантах как о превентивной мере.

Так или иначе, все нанопластиковые частицы, исследованные учёными, приводили в ходе эксперимента к разрывам ДНК, то есть являлись генотоксичными. При этом цитотоксичность (способность вещества оказывать токсическое воздействие на клетку) определяется не только химическим составом микропластика, но и размером его частиц. Были также образцы с низкой цитотоксичностью и существенным влиянием на гены.

«Аэрощуп» и очистка водоёмов

Один из важных аспектов проблемы микропластика - загрязнение окружающей среды, в частности, водоёмов. На конференции прозвучали доклады, посвящённые исследованию арктических морей, Балтики, реки Дон и других водных объектов.

Об успешном опыте очистки водоёмов от микропластика и парафинов рассказал директор Биологического института Томского государственного университета, руководитель проекта «Аэрощуп» Даниил Воробьёв:

— «Аэрощуп» - уникальная технология оценки, картирования и очистки донных отложений от нефти и пластикового мусора, не имеющая аналогов в российской и мировой практике. Технология основана на принципе флотации - «прилипания» молекул к межфазовой поверхности между водой и воздухом. Модифицировав имеющееся оборудование, мы стали заниматься и очисткой дна водоёмов. Это сложная работа, но даже на достаточно больших глубинах, до 10-15 метров, мы можем это делать. Например, по заказу «Роснефти» мы выполнили работы на одном из озёр в Ханты-Мансийском автономном округе. Обсуждается и разработка метода подлёдной очистки.

Как отметил Даниил Воробьёв, «Аэрощуп» востребован и в других странах. Основной рынок спроса за рубежом - Юго-Восточная Азия, в частности, Индонезия, где существует большая проблема с загрязнением микропластиком и пальмовым маслом. Также обсуждается сотрудничество с Вьетнамом.

 Повышение ответственности

По словам организаторов и участников конференции, несмотря на внимание общественности к проблеме пластикового загрязнения, очень мало специалистов в области науки о полимерах принимают участие в исследованиях его потенциальной опасности. Конференция «Микропластик в науке о полимерах» – единственная в мире, где объединяются усилия двух сообществ: учёных, которые изучают полимеры, и специалистов в исследованиях окружающей среды.

Одна из задач конференции - оказать экспертную помощь российской делегации на международном переговорном процессе об ограничении пластикового загрязнения. Этот процесс происходит в течение двух лет на заседаниях межправительственного переговорного комитета. В ноябре-декабре в Пусане (Южная Корея) пройдёт заключительное, пятое заседание. В конференции на площадке НовГУ участвовали четверо из 30 членов российской делегации.

I Всероссийская конференция «Микропластик в науке о полимерах» состоялась на площадке НовГУ ИНТЦ «Валдай» в 2023 году. По её итогам была создана секция по проблемам пластика Научного совета РАН по Глобальным экологическим проблемам, а также сформулирована Декларация учёных о текущих подходах к пластикам и материалам, их содержащим, с учетом всех этапов жизненного цикла (www.microplastics.pro)

Ключевыми элементами для создания эффективного международного инструмента по сокращению загрязнения пластиковым мусором были признаны расширение ответственности производителя пластиковых изделий, развитие кооперации с другими многосторонними природоохранными  конвенциями. Ещё один инструмент – укрепление потенциала стран по сокращению загрязнения пластиковым мусором: техническая помощь и передача технологий, включая международное сотрудничество.

— Основная цель документа - снизить загрязнение пластиковым мусором и смягчить его последствия, — подчеркнула заместитель руководителя Росприроднадзора Татьяна Кузнецова. — Акцентировать внимание нужно на создании эффективной системы управления отходами. Это экономика замкнутого цикла, механизмы расширенной ответственности производителя. Вопросы повторного использования тоже очень важны. И ликвидация того пластикового загрязнения, которое уже существует. Мы должны основываться на научном подходе в области биологии, экологии, медицины, и, самое важное, что наша страна сейчас демонстрирует - это участие учёных в области полимерной науки.

Мегагрант и микропластик в культурном слое XI века

Конференция проводилась в рамках реализации мегагранта Правительства РФ «Новые подходы к решению проблемы микропластика как потенциальной угрозы человеку и окружающей среде».

В рамках мегагранта создан Центр исследования проблем микропластика, в него входят Аналитическая лаборатория исследования микропластика и Лаборатория Моделирования полимеров. Руководит Центром профессор Хосе Кенни - президент Европейского центра наноструктурированных полимеров, один из ведущих в мире специалистов в области полимерных систем, биодеградируемых полимеров и полимерных нанокомпозитов, иностранный член РАН.

Мегарант рассчитан на 5 лет, размер финансирования составляет 500 миллионов рублей. Дополнительно 50 миллионов рублей выделено из бюджета Новгородской области, которое необходимо для инфраструктурного оснащения создаваемого центра.

— На средства мегагранта закуплена первая часть оборудования для моделирования взаимодействия различных загрязнителей, в первую очередь пестицидов и полиароматических углеводородов и микропластиковых частиц из наиболее распространенных полимеров, — рассказал Хосе Кенни. — Помимо этого ведутся разработки нейросетевых моделей для помощи госструктурам в вопросах ускорения обнаружения и характеризации микропластика в тех или иных средах. Также проведены исследования полимерных оболочек удобрений пролонгированного действия западных производителей. Они присутствуют на российском рынке и изначально предназначены для сокращения выбросов парниковых газов при внесении минеральных удобрений в почву. Оказалось, что зачастую эти оболочки долго разлагаются в почве, но хорошо адсорбируют тяжелые металлы.

Ректор НовГУ отметил огромное внимание экспертов и общественности к проекту «Новые подходы в изучении влияния микропластика на человека и окружающую среду». В вузе уже формируется молодежная команда исследователей проблемы микропластика.

— Я отмечу особое внимание к этому проекту со стороны губернатора, — рассказал Юрий Боровиков. — Это большое дело для всего региона, и правительство поддержало проект в рамках софинансирования в этом году. Также в настоящее время ведутся процедуры по закупке уже сейчас аналитического оборудования для исследований учёных университета. Это задел на далекое будущее, не только на период «жизни» этого проекта.

Софинансировать работы по мегагранту также будут Фонд «Экология» Россельхозбанка и ПАО «СИБУР Холдинг».

— Тема микропластика – одно из основных направлений нашей деятельности, — подчеркнула директор Фонда «Экология» Эльмира Морозова. — Массовое использование пластиковой продукции началось в 1950-е годы – и даже те первые изделия могли ещё полностью не разложиться. При этом производство пластика с каждым годом растёт в геометрической прогрессии, но мы пока не знаем, ни как правильно утилизировать пластиковые отходы, ни какой вред они несут человеку и другим живым организмам. Это, безусловно, проблема, которую нужно решать уже сейчас.

Как отметил Хосе Кенни, частицы нанопластика могут настолько глубоко проникать в почву, что были обнаружены даже в культурном слое XI века. А частицы, попадающие в океан, могут переносить между континентами различные бактерии. Всё это делает проблему микропластика вопросом общемирового масштаба. При этом альтернативы пластику, который используется во всех сферах промышленности, сейчас нет. Задача исследователей – выяснить, как можно сократить его потребление или сделать его использование более экологичным.

— Например, в Европе действует инициатива, согласно которой автомобильные шины должны иметь знак качества, указывающий, как долго они будут служить, в зависимости от скорости движения, — пояснил профессор. — В результате, если мы снизим на 20—30 километров скорость транспорта на дорогах, выбросы микропластика из шин сократятся на 20—30 %.

 Итоги

По итогам конференции создана резолюция, в которой признано целесообразным провести конференцию 2025 года на зарубежной площадке, а также обозначена необходимость продолжения исследований в области микропластика, включая изучение возможного влияния на окружающую среду и здоровье человека добавок, используемых при его производстве.

Была отмечена нецелесообразность принципа секторального регулирования для прекращения загрязнения пластиковым мусором на международном уровне и поддержана возможность учёта данного принципа на национальном уровне. Также участники указали на важность установления корректных определений терминов «пластик» и «микропластик» и учёта уже существующих международных механизмов регулирования химических веществ, вызывающих озабоченность.

 Фото Михаил Лебедев, Дмитрий Колосов, freepik.com