Комплексные исследования микропластика в Мировом океане

1.

КИМО-2019
Багаев А.В.
(Морской гидрофизический институт РАН, г. Севастополь)
Чубаренко И.П.
(Институт океанологии РАН им. П.П. Ширшова, Атлантическое отделение, г. Калининград)
Комплексные исследования
микропластика в Мировом океане

2.

3.

4.

5.

В окружающей среде под действием УФ-лучей,
кислорода, ветра, механических нагрузок пластиковый макро-мусор трескается,
распадается на мелкие фрагменты
Наиболее опасными
оказываются частицы
микро-размеров:
1. Шероховатая поверхность МП способна
собирать токсины из окружающей
среды
2. В окружающую среду выделяются
добавки, используемые при
производстве пластмасс
3. Поверхность МП быстро заселяется
потенциально патогенными
микроорганизмами
4. Зоопланктон, рыбы, птицы, принимают
МП за еду; он поднимается по
пищевым цепям до человека
5. МП легко переносится течениями,
перенося микроорганизмы и угрожая
равновесию экосистем
6. МП в морской среде практически
вечен, очистить от него океан
невозможно

6.

Размер
Chris Jordan, http://ocean.si.edu/
Laysan Albatrosses from
Midway Atoll
https://www.bbc.com/
(Cole et al., 2017)
http://voices.nationalgeographic.com/
Chubarenko et al., 2018)

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

Форма
исключительно разнообразна
www.green4ema.org/
с течением времени
принципиально не меняется
определяется процессом производства
и типом пластика
определяет скорость обрастания
(роста интегральной плотности со временем)
манеру осаждения
(Esiukova, 2017)
(Chubarenko et al., 2018)

14.

Плотность
rolling!

15.

Движение в прибрежной зоне
Chubarenko et al., 2017

16.

Влияние формы частицы МП на её свойства
Сложная манера осаждения,
разная скорость осаждения для одной и той же частицы
Скорость обрастания зависит от соотношения объёма площади
поверхности; в результате, при равной массе – волокна тонут
первыми, затем плёнки и сферы.
Chubarenko et al., 2018

17.

Фрагментация
Andrady, 2017
старение под УФ излучением:
- отслаивание частиц в 100–200 микрон
(диатомовые – 5–150 микрон)
механическая фрагментация в прибойной зоне:
- даёт распределение по размерам;
-модели разрушения различны для хрупких,
упругих, эластичных пластиков;
- характерные скорости разрушения – единицы недель.
лаборатория
поверхность
океана
Efimova et al., 2018

18.

Взмучивание
Classical Shields (1936) diagram:
dependence of dimensionless shear stress from the particle Reynolds number
MIT Open Course
Нужно учесть:
Влияние формы частицы
Влияние типа осадка
(Chubarenko, Stepanova, 2017)

19.

Взмучивание
Варианты донного материала, используемого в сериях лабораторных экспериментов по взмучиванию частиц микропластика: а)
галька 1-1.5 см, б) гранулы 3-4 мм, в) янтарь 3-4 мм, г) песок 1-1.5 мм.
Визуализация потока пузырьками водорода, возникающими в результате электролиза воды: а) течение над галькой, б) течение над песчаным дном.

20.

Исследования на пляжах
Esiukova et al., 2018

21.

Сорбция ПХБ на поверхности МП

22.

Review paper
Chubarenko, I., Stepanova, N., 2017. Microplastics in sea coastal zone: Lessons learned from the Baltic amber. Environmental Pollution. 224, 243–254.
http://dx.doi.org/10.1016/j.envpol.2017.01.085
Papers in peer-reviewed journals
2018
Bagaev A., Khatmullina L., Chubarenko I. Anthropogenic microlitter in the Baltic Sea water column // Marine Pollution Bulletin. 2017.
https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2017.10.049
2017
Zobkov M. B., Esiukova E. E. Evaluation of the Munich Plastic Sediment Separator efficiency in extraction of microplastics from natural marine bottom sediments //
Limnology and Oceanography: Methods. 15.11 (2017): 967-978. http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/lom3.10217/full
Esiukova E. Plastic pollution on the Baltic beaches of the Kaliningrad region, Russia. 2017. Mar. Pollut. Bull. 114, 1072–1080.
http://dx.doi.org/10.1016/j.marpolbul.2016.10.001
Zobkov M., Esiukova E. Microplastics in Baltic Bottom Sediments: quantification procedures and first results. Marine pollution bulletin. 114 (2), 2017. P.724–732.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0025326X16308761
Bagaev A., Mizyuk A., Khatmullina L., Isachenko I., Chubarenko I. Anthropogenic fibres in the Baltic Sea water column: Field data, laboratory and numerical testing of
their motion, Science of The Total Environment 599–600, 560-571, 2017, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.04.185
Khatmullina, L., Isachenko, I., 2017. Settling velocity of microplastic particles of regular shapes. Mar. Pollut. Bull. 114(2), 871–880.
http://dx.doi.org/10.1016/j.marpolbul.2016.11.024
Stepanova, N., 2017. Vertical structure and seasonal evolution of the cold intermediate layer in the Baltic Sea. Estuarine, Coastal and Shelf Science. 195, 34-40.
http://dx.doi.org/10.1016/j.ecss.2017.05.011
Chubarenko I., Demchenko N., Esiukova E., Lobchyk O., Karmanov K., Pilipchyk V., Isachenko I., Kyleshov A., Tchygaevich V., Stepanova N., Krechik V., Bagaiev A. The
formation of spring thermocline in the coastal zone of south-eastern Baltic Sea based on field data of 2010-2013. Oceanology (2017) 57: 632-638.
https://doi.org/10.1134/S000143701705006X
2016
Chubarenko I., Bagaev A., Zobkov M., Esiukova E. On some physical and dynamical properties of microplastic particles in marine environment. Mar. Pollut. Bull. 108.
2016. 105–112. http://dx.doi.org/10.1016/j.marpolbul.2016.04.048
http://lamp.ocean.ru/index.php/publications/