В ИВП РАН выявили механизмы перехвата частиц микропластика буферными зонами из макрофитов

Ко Дню российской науки: избранные результаты 2021 года

Загрязнение окружающей среды стойкими к деградации микрочастицами синтетических полимерных материалов (микропластиком) становится одной из нарастающих глобальных проблем. Но исследования поведения таких микрочастиц в окружающей среде находятся лишь в начальной стадии, как и разработка методов предотвращения и регулирования уровня загрязнения водных объектов микропластиком.

Впервые в мировой научной практике для защиты вод от загрязнения микропластиком предложено использовать барьерную роль макрофитов (высшей водной растительности). Автор метода - старший научный сотрудник ИВП РАН кандидат географических наук Василий Данилович Казмирук, проведший, в частности, натурные и лабораторные эксперименты для 14 видов водной растительности: воздушно-водной, погруженной и с плавающими по поверхности воды листьями. Площадь проективного покрытия составила 50–100 %. Исследования показали, что степень задержания микрочастиц на основе полиэтилена высокой плотности (микропленки и микрофрагментов) размером 1–5 мм составляет 22– 100 %

В ходе экспериментов установлен целый ряд механизмов, в результате которых естественные и искусственно созданные буферные зоны из макрофитов (прибрежные ветленды) способны эффективно задерживать пластиковые микрочастицы, попадающие в водные объекты в результате смыва или сдувания с загрязненных территорий.

Такими механизмами являются:

· Появление дополнительных гидравлических сопротивлений, приводящих к снижению скорости движения воды, транспортирующей способности потока и интенсивности турбулентного перемешивания, в результате чего происходит осаждение твердых частиц;

· Возникновение в тыльной части растений водоворотных зон, приводящее к захвату микрочастиц, увеличению времени их нахождения непосредственно у растений и вероятности адгезии (сцепления, прилипания) и агрегации;

· Снижение скорости ветра у поверхности воды, в результате чего снижается гидродинамическая активность водных масс;

· Гашение ветро-волновых явлений, приводящих к взмучиванию осевших частиц;

· Гашение кинетической энергии дождевых капель и снижение вероятности их прямого воздействия на плавающие и уже задержанные микрочастицы;

· Механическое задержание частиц неровностями в структуре растений;

· Задержание частиц ситоподобными структурами из переплетений стеблей и листьев растений одного или нескольких видов;

· Создание макрофитами на дне, поверхности и в толще воды объемной массы растительного опада с пористой структурой;

· Задержание микрочастиц в результате адгезии поверхностей макрофитов и частиц;

· Прикрепление частиц к липким поверхностям перифитона (растений, животных, микроорганизмов), покрывающего листья и стебли макрофитов;

· Прилипание частиц к растениям и друг к другу в результате взаимодействия электрических полей;

· Агрегация свободноплавающих частиц с уже прикрепленными к растениям.

Результаты работы подробно изложены в публикации «Механизмы перехвата пластиковых микрочастиц буферными зонами из макрофитов» в научном журнале «Геосистемы переходных зон», 2021 г.

На рис: Макрофиты играют существенную роль в защите воды от загрязнения микропластиком. Автор фото: В.Д.Казмирук