Микро- и нанопластик в природных водах России и проблемы его определения

В последнее время появляется много работ, посвященных загрязнению пластиком природной среды. Активное внимание уделяется частицам микропластика (МП) размером <5 мм и нанопластику (НП) размером <100 нм. Частицы МП и НП находят практически повсеместно: в водах и донных отложениях Мирового океана, речных, озерных и подземных водах, пляжевых отложениях и даже в снегах и льдах Арктики и Антарктики, в продуктах питания, бутилированной воде, в живых организмах всех этапов пищевой цепи. Загрязнение пластиком природной среды уже стало такой же глобальной проблемой, как и изменение климата. Представлены результаты анализа и обобщения актуальной опубликованной литературы, посвященной проблемам загрязнения МП и НП природных вод преимущественно на территории Российской Федерации. Впервые построена схематическая карта распространения МП в поверхностных водах России. Представлена сводная таблица о концентрации МП в поверхностных, подземных, бутилированных минеральных и водопроводных водах, донных осадках рек, морей и океанов мира. Наглядно показано, что существует дефицит исследований загрязнения МП и НП в подземных водах, хотя содержание полимеров в них также достаточно велико.
Затронута проблема измерения содержания МП и НП и определения их состава, освещены особенности, достоинства, недостатки и ограничения всех основных методов детектирования. Представлены обобщенные схемы отбора и подготовки проб воды и грунта для последующего определения МП. Сделан обоснованный вывод, что на данный момент не существует оптимального метода, только комплексирование методов позволяет наилучшим образом идентифицировать загрязнение МП и НП.

1. Блиновская Я.Ю., Якименко А.Л. Анализ загрязнения акватории залива Петра Великого (Японского моря) микропластиком // Успехи современного естествознания. 2018. № 1. С. 68–73.

2. Ершова А.А., Еремина Т.Р., Дунаев А.Л. и др. Исследование загрязнения микропластиком морей российской Арктики и Дальнего Востока // Арктика: экология и экономика. 2021. Вып. 11, № 2. С. 164–177.

3. Ильина О.В., Колобов М.Ю., Ильинский В.В. Пластиковое загрязнение прибрежных поверхностных вод среднего и южного Байкала // Водные ресурсы. 2021. Вып. 48. С. 42–51.

4. Казмирук В.Д. Микропластик в окружающей среде. Нарастающая проблема планетарного масштаба. М.: Ленанд, 2020.

5. Козловский Н.В., Блиновская Я.Ю. Микропластик — макропроблема Мирового океана // Междунар. журн. прикладных и фундаментальных исследований. 2015. Вып. 10. № 1. С. 159‒162.

6. Поздняков Ш.Р., Иванова Е.В., Гузева А.В. и др. Исследование содержания частиц микропластика в воде, донных отложениях и грунтах прибрежной территории Невской губы Финского залива // Водные ресурсы. 2020. Вып. 47. № 4. С. 411‒420.

7. Румянцев В.А., Поздняков Ш.Р., Крюков Л.Н. К вопросу о проблеме микропластика в континентальных водоемах // Российский журн. прикладной экологии. 2019. № 2. С. 60‒64.

8. Bagaev A., Khatmullina L., Chubarenko I. Anthropogenic microlitter in the Baltic Sea water column // Marine Pollution Bull. 2018. Vol. 129. P. 918‒923.

9. Balestra V., Bellopede R. Microplastic pollution in show cave sediments: First evidence and detection technique // Environ. Pollution. 2022. Vol. 292. 118261.

10. Bergmann M., Mützel S., Primpke S. et al. White and wonderful? Microplastics prevail in snow from the Alps to the Arctic // Sci. Advances. 2019. N 5. eaax 1157.

11. Bouwman H., Minnaar K., Bezuidenhout C., Verster C. Microplastics in freshwater environments // Water Resources Commission, North West University. 2018. 85 p.

12. Browne M.A., Galloway T., Thompson R. Microplastic — an emerging contaminant of potential concern? // Integer Environ Assess Manag. 2007. N 3. P. 559‒561.

13. Cole M., Lindeque P., Halsband C., Galloway T.S. Microplastics as contaminants in the marine environment: A review // Marine Pollution Bull. 2011. Vol. 62. P. 2588‒2597.

14. Cole M., Webb H., Lindeque P.K. et al. Isolation of microplastics in biota-rich seawater samples and marine organisms // Sci. Rep. 2014. Vol. 4. 4528.

15. Derraik J.G.B. The pollution of the marine environment by plastic debris: a review // Marine Pollution Bull. 2002. Vol. 44. P. 842‒852.

16. Efimova I., Bagaeva M., Bagaev A. et al. Secondary microplastics generation in the Sea Swash Zone With Coarse Bottom sediments: Laboratory experiments // Frontiers in Marine Sci. 2018. N 5. 313.

17. Esiukova E., Zobkov M., Chubarenko I. Data on microplastic contamination of the Baltic Sea bottom sediment samples in 2015–2016 // Data in Brief. 2020. Vol. 28. 104887.

18. Frank Y.A., Vorobiev D.S., Kayler O.A. et al. Evidence for microplastics contamination of the remote tributary of the Yenisei river, Siberia — the pilot study results // Water. 2021. Vol. 13. 3248.

19. Frank Y.A., Vorobiev E.D., Vorobiev D.S. Preliminary screening for microplastic concentrations in the surface water of the Ob and Tom rivers in Siberia, Russia // Sustainability. 2018. Vol. 13. 80.

20. Frei S., Piehl S., Gilfedder B.S. et al. Occurrence of microplastics in the hyporheic zone of rivers // Sci. Rep. 2019. Vol. 9. 15256.

21. Geyer R., Jambeck J.R., Law K.L. Production, use, and fate of all plastics ever made // Sci. Advances. 2017. Vol. 3. e1700782.

22. Goeppert N., Goldscheider N. Experimental field evidence for transport of microplastic tracers over large distances in an alluvial aquifer // J. Hazardous Materials. 2021. Vol. 408. 124844.

23. Graham E.R., Thompson J.T. Deposit- and suspension-feeding sea cucumbers (Echinodermata) ingest plastic fragments // J. Experimental Marine Biology and Ecology. 2009. Vol. 368. P. 22‒29.

24. 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 // Environmental Sci. & Technology. 2012. Vol. 46. P. 3060‒3075.

25. Huang J., Chen H., Zheng Y. et al. Microplastic pollution in soils and groundwater: Characteristics, analytical methods and impacts // Chem. Engineering J. 2021. Vol. 425. 131870.

26. Hurley R., Woodward J., Rothwell J.J. Microplastic contamination of river beds significantly reduced by catchment-wide flooding // Nature Geosci. 2018. Vol. 11. P. 251‒257.

27. Kane I.A., Clare M.A. Dispersion, accumulation, and the ultimate fate of microplastics in deep-marine environments: A review and future directions // Frontiers in Earth Sci. 2019. Vol. 7. 80.

28. Karbalaei S., Hanachi P., Walker T.R., Cole M. Occurrence, sources, human health impacts and mitigation of microplastic pollution // Envir. Sci. and Pollution Res. 2018. Vol. 25. P. 36046‒36063.

29. Koelmans A.A., Mohamed Nor N.H., Hermsen E. et al. Microplastics in freshwaters and drinking water: Critical review and assessment of data quality // Water Res. 2019. Vol. 155. P. 410‒422.

30. Lisina A.A., Platonov M.M., Lomakov O.I. et al. Microplastic abundance in Volga River: results of a pilot study in Summer 2020 // Geography, Environment, Sustainability. 2020. Vol. 14. P. 82‒93.

31. Maes T., Van der Meulen M.D., Devriese L.I. et al. Microplastics baseline surveys at the water surface and in sediments of the North-East Atlantic // Frontiers in Marine Sci. 2017. Vol. 4. 135.

32. Malygina N., Mitrofanova E., Kuryatnikova N. et al. Microplastic pollution in the surface waters from plain and mountainous lakes in Siberia, Russia // Water. 2021. Vol. 13. 2287.

33. Masura J., Baker J., Foster G., Arthur C. Laboratory methods for the analysis of microplastics in themarine environment: recommendations for quantifying synthetic particles in watersand sediments // NOAA Technical Memorandum NOS-OR&R-48. U.S. Department of Commerce. 2015. 31 p.

34. Mukhanov V.S., Litvinyuk D.A., Sakhon E.G. et al. A new method for analyzing microplastic particle size distribution in marine environmental samples // Ecologica Montenegrina. 2019. Vol. 23. P. 77–86.

35. Ng K.L., Obbard J.P. Prevalence of microplastics in Singapore’s coastal marine environment // Marine Pollution Bull. 2006. Vol. 52. P. 761–767.

36. Nuelle M.-T., Dekiff J.H., Remy D., Fries E. A new analytical approach for monitoring microplastics in marine sediments // Environ. Pollution. 2014. Vol. 184. P. 161–169.

37. Panno S.V., Kelly W.R., Scott J. Microplastic contamination in karst groundwater systems // Groundwater. 2019. Vol. 57. P. 189–196.

38. Peng Y., Wu P., Schartup A.T., Zhang Y. Plastic waste release caused by COVID-19 and its fate in the global ocean // Proceed. of the National Academy of Sciences. 2019. Vol. 118. e2111530118.

39. Re V. Shedding light on the invisible: addressing the potential for groundwater contamination by plastic microfibers // Hydrogeology J. 2019. Vol. 27. P. 2719–2727.

40. Ryan P.G., Moore C.J., van Franeker J.A., Moloney C.L. Monitoring the abundance of plastic debris in the marine environment // Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biol. Sci. 2009. Vol. 364. P. 1999–2012.

41. Samandra S., Johnston J.M., Jaeger J.E. et al. Microplastic contamination of an unconfined groundwater aquifer in Victoria, Australia // Sci. Total Environment. 2022. Vol. 802. 149727.

42. Strand J., Feld L., Murphy F. et al. Analysis of microplastic particles in Danish drinking water // Aarhus University. DCE — Danish Centre for Environment and Energy, Aarhus University. 2018. 34 p.

43. Strungaru S.-A., Jijie R., Nicoara M. et al. Micro- (nano) plastics in freshwater ecosystems: Abundance, toxicological impact and quantification methodology // TrAC Trends in Analytical Chemistry. 2019. Vol. 110. P. 116–128.

44. Thompson R.C., Olsen Y., Mitchell R.P. et al. Lost at Sea: Where Is All the Plastic? // Science. 2004. Vol. 304. P. 838–838.

45. Triebskorn R., Braunbeck T., Grummt T. et al. Relevance of nano- and microplastics for freshwater ecosystems. A critical revie // TrAC Trends in Analytical Chemistry. 2019. Vol. 110. P. 375–392.

46. Verla A.W., Enyoh C.E., Verla E.N., Nwarnorh K.O. Microplastic–toxic chemical interaction: a review study on quantified levels, mechanism and implication // SN Applied Sciences. 2019. № 1. 1400.

47. Wang W., Yuan W., Chen Y., Wang J. Microplastics in surface waters of Dongting Lake and Hong Lake, China // Sci. of Total Environment. 2018. Vol. 633. P. 539–545.

48. Zhou C., Bi R., Su C. et al. The emerging issue of microplastics in marine environment: A bibliometric analysis from 2004 to 2020 // Marine Pollution Bull. 2022. Vol. 179. 113712.

49. Zobkov M., Belkina N., Kovalevski V. et al. Microplastic abundance and accumulation behavior in Lake Onego sediments: a journey from the river mouth to pelagic waters of the large boreal lake // Environmental Chemical Engineering. 2020. Vol. 8. 104367.

50. Zobkov M., Esiukova E. Microplastics in Baltic bottom sediments: Quantification procedures and first results // Marine Pollution Bull. 2017. Vol. 114. P. 724–732.