Пластиковое загрязнение уже давно перестало быть проблемой исключительно Мирового океана. Сегодня крошечные частицы – микропластик (МП) размером от 1 мкм до 5 миллиметров – повсеместно обнаруживают в пресноводных озерах и реках. Учёные Томского государственного университета, Института зоологии Академии наук Узбекистана и Андижанского государственного университета провели совместные исследования ихтиофауны рек бассейна Сырдарьи, чтобы определить уровень загрязнения рыбы микропластиком. Результаты исследований представлены в статье, опубликованной в журнале Springer Nature «Environmental Science and Pollution Research» (Q1).
– Река Сырдарья, впадающая в Аральское море, является одной из главных водных артерий Центральной Азии. На протяжении десятилетий её бассейн испытывает колоссальное антропогенное воздействие: масштабное ирригационное строительство полностью перекроило речную сеть, а стремительный рост населения, урбанизация и развитие промышленности привели к значительному загрязнению вод, – объясняет одна из авторов статьи, директор Центра исследования микропластика в окружающей среде ТГУ Юлия Франк. – Тем не менее, до недавнего времени пресноводные рыбы этого региона практически не изучались на предмет накопления пластика.
Визит ученых БИ ТГУ в Институт зоологии Узбекистана
Фото: БИ ТГУ
Чтобы закрыть «белое пятно» на карте, учёные организовали серию экспедиций на крупные притоки Сырдарьи – реки Чирчик и Карадарья. В ходе полевых работ они выловили 61 особь рыб различных видов: от хищного судака и всеядной малоротой корюшки до придонного туркестанского сома и растительноядной маринки. При анализе учёные использовали опыт изучения речных систем Сибири (Оби и Енисея), где ранее биологи ТГУ отработали эффективную методологию извлечения и идентификации микрочастиц.
По результатам лабораторного анализа микропластик был обнаружен в пищеварительном тракте более чем у половины исследованной рыбы – у 60,7% особей: 65,7% в реке Чирчик и 53,9% в Карадарье. В среднем в организме одной рыбы находилось 2,61 пластиковых частиц, что в массовом выражении составляет около 11,5 микрограмма. В пересчёте на килограмм массы тела рыбы концентрация достигла в среднем 86,3 штуки, или 241 микрограмм пластика на килограмм веса.
Учёные попытались выяснить, зависит ли «пластиковый рацион» от биологических факторов. Оказалось, что ни вид рыбы, ни её пол, ни трофический уровень (место в пищевой цепочке) не влияют значимо на количество проглоченного пластика. И хищники, и всеядные виды потребляют частицы примерно одинаково. Однако исследователи выявили чёткую закономерность: количество микропластика достоверно коррелирует с линейно-весовыми параметрами рыб. Чем крупнее и тяжелее особь, тем больше синтетических частиц скапливается в её организме. Крупная рыба пассивно поглощает больше воды и пищи, а вместе с ними – и антропогенного мусора.
– Самым примечательным открытием стала форма обнаруженных частиц, – говорит Юлия Франк. – Абсолютное большинство из них (89,7% в Карадарье и 93% в Чирчике) представляло собой тончайшие микроволокна. Пластиковые фрагменты, плёнки и микросферы встречались лишь в единичных случаях.
Такое засилье микроволокон имеет под собой чёткое экономическое объяснение. Узбекистан – один из крупнейших мировых центров хлопкопрядильной и текстильной промышленности. Производство тканей, а также банальная бытовая стирка одежды из синтетических и полусинтетических материалов приводят к колоссальным сбросам микроволокон в канализацию. Из-за несовершенства очистных сооружений эти невидимые глазу нити беспрепятственно попадают в речные системы.
Интересно, что спектр найденных в рыбе полимеров оказался даже более разнообразным, чем в самой воде. В пищеварительном тракте обитателей Чирчика учёные идентифицировали 15 типов пластмасс, а в Карадарье – 9. Чаще всего встречались полиэтилентерефталат (ПЭТ), полипропилен, полиэтилен и полиамид. Кроме того, в рыбе обнаружили полусинтетические волокна вискозы, широко применяемой в текстильной промышленности. Это доказало, что пресноводные рыбы могут служить биоиндикатором загрязнения конкретной территории.
Отбор проб для анализа
Фото: БИ ТГУ
Авторы статьи отмечают, что потребление пластика вредит рыбам на двух уровнях. Механически жёсткие волокна травмируют слизистую оболочку пищеварительного тракта, вызывают закупорку органов, снижают аппетит и замедляют развитие. Токсикологическая опасность кроется в химическом составе самих полимеров. При производстве пластика используются химические добавки и мономеры, многие из которых токсичны – канцерогенны, обладают раздражающим действием или способны нарушать работу эндокринной и иммунной систем животных.
Чтобы оценить реальный масштаб угрозы, учёные применили индекс химической опасности полимеров (PHI), основанный на токсичности мономеров. PHI позволил дать оценку экологического риска непосредственно для живых организмов.
В целом экологический риск для рыб бассейна Сырдарьи был классифицирован как умеренный – категория опасности III. Основные обнаруженные полимеры (ПЭТ, полипропилен и полиэтилен) обладают относительно низкой токсичностью, но общий показатель опасности вырос из-за присутствия минорных пластиков. К ним относятся полиакрилонитрил (ПАН), полиуретан и поливинилхлорид (ПВХ). Мономеры этих соединений известны своей канцерогенностью, мутагенностью и аллергенным потенциалом.
Сравнивая риски для различных звеньев экосистемы, учёные выявили определенную закономерность. По уровню химической опасности исследованные компоненты выстроились в цепочку: донные отложения – рыба – вода. Если в воде опасность минимальна, то в донных отложениях (особенно в реке Чирчик) она оценивается как высокая. Тяжелые токсичные частицы годами оседают на дно, превращая донные наносы в источник вторичного загрязнения пластиковыми частицами с более токсичными для речной фауны мономерами.
Это исследование стало первым экспериментальным подтверждением того, что пресноводная рыба в бассейне Сырдарьи активно поглощает микропластик. Научная ценность работы заключается ещё и в том, что авторы не просто подсчитали число микрочастиц, а количественно оценили массу пластика в рыбе.
Эти данные чрезвычайно важны для моделирования биотического переноса пластика в рамках его глобального цикла. Попадая в воду, эти частицы не растворяются, а включаются в глобальный круговорот веществ, проникая в пищевые цепи.