Оценка пластикового загрязнения поверхностных вод и исследование процессов биообрастания и биоразложения пластиковых поллютантов в водах Арктического региона
Загрязнение водной среды пластиковыми отходами - одна из наиболее острых экологических проблем современности, признанная Всемирной организацией здравоохранения и ведущими мировыми природоохранными организациями. Отдельную обеспокоенность вызывают пресноводные экосистемы, являющиеся источниками питьевой воды. Согласно литературным данным, крупные реки обеспечивают 9-50% поступления всех пластиковых отходов в Мировой океан. В то же время процесс поступления и распределения пластиковых отходов и их биологические эффекты в пресноводных системах описаны значительно в меньшей степени, чем для морских экосистем.
Первый этап. Количественная и качественная оценка пластикового загрязнения реки Москвы
В ходе исследования будут последовательно взяты траловые пробы поверхностных вод реки на нескольких станциях, расположенных выше черты города, в пределах города и ниже черты города по течению. В лабораторных условиях пробы анализируются на содержание пластиковых частиц. Полученные данные имеют не только прикладное значение в контексте вопросов водоохранных мер и водопользования, но и высокую степень научной новизны, в качестве примера оценки поступления пластиковых отходов крупного мегаполиса в речную систему.
Продолжение исследования включает изучение процессов формирования биопленки на поверхности пластиковых частиц и оценку возможности биодеградации пластика микроорганизмами в составе биопленки. Предполагается размещение в водах реки Москва буйков с установленными на них образцами нескольких пластиковых материалов (полиэтилен, полипропилен, биоразлагаемые полимеры). Образцы биологического обрастания, формирующиеся на поверхности модельных материалов, регулярно отбираются участниками проекта, этапы обрастания и видовое богатство микроорганизмов-обрастателей анализируются с помощью световой микроскопии и микробиологических методов. Способность организмов к биодеградации выявляется методами молекулярной биологии (оценка экспрессии генов – маркеров биодеградации в сравнении с фоном). Процессы деградации полимеров могут быть оценены химическими методами (ИК- и Рамановская спектрометрия). Полученные данные позволят оценить биологические эффекты пластиковых материалов в экосистеме реки и потенциальную возможность их биоразложения.
Второй этап. Количественная и качественная оценка пластикового загрязнения прибрежной Баренцева моря
Загрязнение водной среды пластиковыми отходами - одна из наиболее острых экологических проблем современности, признанная Всемирной организацией здравоохранения и ведущими мировыми природоохранными организациями. В ряде исследований описано повсеместное присутствие частиц микропластика в поверхностных водах арктических морей. По наблюдениям, зоной концентрирования флотирующего микропластика, поступающего в составе течений из Северной Атлантики в арктическую зону, выступает Баренцево море. Учитывая высокую промысловую и ресурсную ценность данной акватории, необходимо своевременное изучение нового экологического фактора, которым является микропластик.
Нами в 2021 году было показано локальное крайне высокое содержание микропластика в поверхностных водах Баренцева моря вблизи береговой линии в районе мыса Териберский (около 500 тысяч частиц/км2 или около 170 г/км2, что на один порядок превышает средние показатели, полученные нами ранее для Белого моря (готовится к печати) или для озера Байкал. Также нами были получены локальные высокие показатели аккумуляции макропластика на береговой линии Баренцева моря в прол. Кильдин (около 700 кг/км), что почти на три порядка превышает аналогичные средние показатели для Белого моря и для оз. Байкал (готовится к печати). В течение экспедиционного сезона 2021 г. выборка будет расширена до сети станций по прибрежной зоне Баренцева моря.
Повышенная концентрация микропластика в поверхностных водах вблизи побережья может быть связана со вторичным загрязнением, происходящим с береговой линии. Подобная версия согласуется с гипотезой об аккумуляции основной массы пластика на береговой линии, высказанной в работе. Для уточнения степени загрязнения Баренцева моря пластиковыми поллютантами и понимания механизма их поступления и распространения необходим системный забор проб не только в прибрежной зоне, но и в открытой части моря. В данной работе предполагается осуществить подобный забор на участках, значительно удаленных от прибрежной полосы.

Цель проекта
  • Количественная и качественная оценка пластикового загрязнения прибрежной Баренцева моря
  • Оценка степени биодеградации пластика
Задачи проекта
  • Отбор траловых проб поверхностных вод на содержание микропластика
  • Сбор пластика на берегу в литоральной зоне
  • Анализ содержания пластиковых частиц в отобранных пробах
  • Сортировка берегового пластика по функциональной принадлежности и источникам поступления
  • Сравнение данных, полученных в ходе работ в акватории прибрежной зоны и на берегу
  • Описание динамики и источников поступления и распределения пластикового загрязнения в акватории Баренцева моря
  • Оценка степени обрастания пластика микроводорослями и зооэпифитами
Планируемые результаты проекта
  • Получение данных о пространственном распределении пластиковых частиц разного размера и химического состава в толще воды
  • Выявление основных путей поступления пластика в акваторию Баренцева моря
  • Выявление многолетней динамики содержания пластика в прибрежной зоне Баренцева моря на основании сравнения полученных данных с результатами прошлых лет для
  • Получение данных о процессах биодеградации пластика в холодных арктических водах
  • Получение учащимися опыта полевой работы и сбора гидробиологических данных, камеральной обработки данных
Учащиеся – участники проекта
8 - 10 класс
Биологический + Химический профили
8 чел.
  • сбора гидробиологических проб;
  • сортировки и обработки материала;
  • обработки полученных данных.
Команда проекта
План-график проекта
Полевые выезды
Сбор траловых проб на р. Москва
Теоретическое введение
Дать теоретическую базу знаний для участников проекта
Полевые выезды
Установка буйков с пластиковыми субстратами обрастания, отбор образцов
Лабораторная работа
Пробоподготовка траловых проб и анализ фильтров
Микроскопия образцов биопленки
Оценка способности биопленки к биодеградации полимеров