Zanieczyszczenie mikroplastyczne: dokąd zmierzają wszystkie śmieci w wielkich jeziorach?

Świadomość wzrasta na całym świecie o plagę zanieczyszczeń oceanicznego plastiku, od wydarzeń Dnia Ziemi w 2018 r. Do pokrycia National Geographic czasopismo. Jednak niewiele osób zdaje sobie sprawę z tego, że podobne koncentracje zanieczyszczeń plastikowych gromadzą się w jeziorach i rzekach. W jednym z ostatnich badań stwierdzono, że cząstki mikroplastyczne - fragmenty mierzące mniej niż pięć milimetrów - znajdują się w globalnej wodzie z kranu i piwie warzonym z wody z Wielkich Jezior.

Według ostatnich szacunków każdego roku ponad 8 milionów ton plastiku dostaje się do oceanów. Korzystając z obliczeń tego badania, jak wiele zanieczyszczeń z tworzyw sztucznych na osobę dostaje się do wody w regionach przybrzeżnych, jeden z nas (Matthew Hoffman) oszacował, że rocznie około 10 000 ton plastiku wchodzi do Wielkich Jezior. Teraz analizujemy, gdzie się gromadzi i jak może wpływać na życie wodne.

Bez śmieci, ale dużo złomu na plażach

Plastic wchodzi na Wielkie Jeziora na wiele sposobów. Ludzie na brzegu i na łodziach wyrzucają śmieci do wody. Zanieczyszczenia mikroplastyczne pochodzą również z oczyszczalni ścieków, wód opadowych i ścieków rolniczych. Niektóre włókna z tworzyw sztucznych unoszą się w powietrzu - być może z odzieży lub materiałów budowlanych wietrzących się na zewnątrz - i prawdopodobnie osadzają się w jeziorach bezpośrednio z powietrza.

Pobieranie próbek naturalnych zbiorników wodnych na cząstki plastikowe jest czasochłonne i można je wykonać tylko na niewielkiej części dowolnej rzeki lub jeziora. Aby zwiększyć rzeczywiste pobieranie próbek, naukowcy mogą wykorzystać modele obliczeniowe do odwzorowania, w jaki sposób zanieczyszczenia z tworzyw sztucznych będą się przemieszczać po wejściu do wody. W oceanie modele te pokazują, w jaki sposób plastik gromadzi się w określonych miejscach na całym świecie, w tym w Arktyce.

Kiedy początkowo w Wielkich Jeziorach znaleziono zanieczyszczenia z tworzyw sztucznych, wielu obserwatorów obawiało się, że może gromadzić się w dużych pływających plamach śmieci, takich jak te wytwarzane przez prądy oceaniczne. Kiedy jednak wykorzystaliśmy nasze modele obliczeniowe, aby przewidzieć, w jaki sposób zanieczyszczenie z tworzyw sztucznych poruszyłoby się w wodach powierzchniowych jeziora Erie, stwierdziliśmy, że tymczasowe regiony akumulacyjne powstały, ale nie utrzymywały się tak, jak w oceanie. W jeziorze Erie i innych Wielkich Jeziorach silne wiatry rozbijają regiony akumulacyjne.

Kolejne symulacje również nie znalazły dowodów na łatkę na śmieci w Wielkich Jeziorach. Początkowo wydaje się to dobrą wiadomością. Wiemy jednak, że wiele plastików wchodzi do jezior. Jeśli nie gromadzi się w swoich ośrodkach, gdzie to jest?

Korzystając z naszych modeli, stworzyliśmy mapy, które przewidują średni rozkład powierzchni zanieczyszczeń plastikowych Wielkich Jezior. Pokazują, że większość z nich kończy się bliżej brzegu. Pomaga to wyjaśnić, dlaczego tak wiele plastiku znajduje się na plażach Wielkich Jezior: w samym 2017 r. Wolontariusze z Alliance for the Great Lakes zebrali ponad 16 ton plastiku podczas sprzątania plaży. Jeśli więcej plastiku kończy się w pobliżu brzegu, gdzie znajduje się więcej dzikiej przyrody i gdzie otrzymujemy wodę pitną, czy to naprawdę lepszy wynik niż śmieci?

Wyszukiwanie zaginionego plastiku

Szacujemy, że w Lake Erie pływa ponad cztery tony mikroplastycznych. Ta liczba to tylko niewielki ułamek około 2500 ton plastiku, który szacujemy, że wchodzi do jeziora każdego roku. Podobnie naukowcy odkryli, że ich szacunki dotyczące tego, ile plastiku unosi się na powierzchni oceanu, stanowią tylko około jednego procenta szacowanego wkładu. Zanieczyszczenie tworzyw sztucznych ma niekorzystny wpływ na wiele organizmów i aby przewidzieć, które ekosystemy i organizmy są najbardziej narażone, konieczne jest zrozumienie, dokąd zmierza.

Zobacz także: 7th Grader zbudował podwodny łazik, aby ocalić oceany przed mikroplastikami

Zaczęliśmy wykorzystywać bardziej zaawansowane modele komputerowe do mapowania trójwymiarowego rozkładu zanieczyszczeń z tworzyw sztucznych w Wielkich Jeziorach. Zakładając, że tworzywo sztuczne po prostu porusza się z prądami, widzimy, że duża część z nich spływa na dno jeziora. Mapowanie zanieczyszczenia tworzyw sztucznych w ten sposób zaczyna rzucać światło na ryzyko narażenia dla różnych gatunków w zależności od tego, gdzie w jeziorze żyją.

Zgodnie z naszymi początkowymi symulacjami oczekuje się, że większość plastiku zatonie. Prognozę tę potwierdzają próbki osadów pobrane z dna Wielkich Jezior, które mogą zawierać wysokie stężenia tworzyw sztucznych.

W prawdziwym jeziorze plastik nie tylko porusza się z prądem. Może również unosić się lub opadać w zależności od jego wielkości i gęstości. Gdy cząstka unosi się i jest „zwietrzała” przez słońce i fale, rozpada się na mniejsze cząstki i zostaje skolonizowana przez bakterie i inne mikroorganizmy, jej zdolność do zatapiania się zmieni.

Lepsze zrozumienie procesów, które wpływają na transport plastiku, umożliwi nam generowanie dokładniejszych modeli tego, jak porusza się on w wodzie. Ponadto niewiele wiemy o tym, jak plastik jest usuwany z wody, gdy ląduje na dnie lub na plaży, lub jest spożywany przez organizmy.

Prediction Informs Prevention

Opracowanie pełnego obrazu tego, w jaki sposób zanieczyszczenia z tworzyw sztucznych przemieszczają się przez drogi wodne i które siedliska są najbardziej zagrożone, ma kluczowe znaczenie dla opracowania i przetestowania możliwych rozwiązań. Jeśli potrafimy dokładnie śledzić różne rodzaje zanieczyszczeń z tworzyw sztucznych po ich wejściu do wody, możemy skupić się na typach, które trafiają do wrażliwych siedlisk i przewidywać ich ostateczny los.

Oczywiście zapobieganie przedostawaniu się plastiku do naszych dróg wodnych jest najlepszym sposobem na wyeliminowanie problemu. Ale określając, które tworzywa sztuczne są bardziej toksyczne, a także bardziej prawdopodobne, że wejdą w kontakt z wrażliwymi organizmami lub znajdą się w naszym zaopatrzeniu w wodę, możemy skupić się na „najgorszym z najgorszych”. Dzięki tym informacjom agencje rządowe i grupy ochrony mogą się rozwijać konkretne wspólnotowe programy edukacyjne, ukierunkowanie wysiłków na rzecz oczyszczania i współpracę z branżami w celu opracowania alternatyw dla produktów zawierających te materiały.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation przez Matthew J. Hoffmana i Christy Tyler. Przeczytaj oryginalny artykuł tutaj.