ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ МИКРОПЛАСТИКОМ МОРЕЙ РОССИЙСКОЙ АРКТИКИ И ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА

Загрязнение морей Арктической зоны микропластиковыми частицами слабо изучено по сравнению с другими частями Мирового океана. Отсутствие данных наблюдений и методического обеспечения исследований в морях Арктики требует разработки методов измерений. Приведены анализ существующих подходов, а также первые результаты исследований Российского государственного гидрометеорологического университета 2019 г.: описание методики отбора проб воды на микропластик и дальнейшей обработки в лабораторных условиях. Показано, что наиболее свободными от микропластика являются Восточно-Сибирское море и море Лаптевых. Наибольшее количество антропогенных микрочастиц обнаружено в районах интенсивного судоходства в Охотском и Баренцевом морях.

1. Thompson R. C., Olsen Y., Mitchell R. P., Davis A., Rowland S. J., John A. W. G., McGonigle D., Russell A. E. Lost at sea: where is all the plastic? Science, 2004, vol. 304, p. 838.

2. Andrady A. L. Plastics and the environment. A. L. Andrady (ed.). [S. l.], John Wiley and Sons, 2003. ISBN 0-471-09520-6.

3. Reisser J. W., Slat B., Noble K., du Plessis K., Epp M., Proietti M. et al. The vertical distribution of buoyant plastics at sea: an observational study in the North Atlantic Gyre. Biogeosciences, 2015, 12, рp. 1249—1256.

4. Moore C. J. Synthetic polymers in the marine environment: a rapidly increasing, long-term threat. Environ. Res., 2008, 108 (2), pp. 131—139.

5. Cincinelli A., Scopetani C., Chelazzi D., Lombardini E., Martellini T., Katsoyiannis A., Fossi M. C., Corsolini S. Microplastic in the surface waters of the Ross Sea (Antarctica): occurrence, distribution and characterization by FTIR. Chemosphere, 2017, 175, 391e400.

6. Lusher A. Microplastics in the Marine Environment: Distribution, Interactions and Effects. Marine anthropogenic litter. Eds.: M. Bergman, M. Klages and L. Gutow. [S. l.], Springer, 2015, pp. 245—308. DOI 10.1007/978-3-319-16510-3.

7. Mato Y., Isobe T., Takada H., Kanehiro H., Ohtake C., Kaminuma T. Plastic resin pellets as a transport medium of toxic chemicals in the marine environment. Environ. Sci. Technol., 2001, 35, pp. 318—324.

8. Rios L. M., Moore C. Persistent organic pollutants carried by synthetic polymers in the ocean environment. Mar. Pollut. Bull., 2007, 54 (8), pp. 1230—1237.

9. Zarfl C., Matthies M. Are marine plastic particles transport vectors for organic pollutants to the Arctic? Mar. Pollut. Bull., 2010, 60 (10), pp. 1810—1814.

10. Desktop Study on Marine Litter Including Microplastics in the Arctic. Protection of the Arctic marine environment. PAME. [S. l.], 2019.

11. Cózar A., Echevarría F., González-Gordillo J., Irigoien X., Úbeda B., Hernández-León S., Palma Á. T., Navarro S., García-de-Lomas J., Ruiz A. Plastic debris in the open ocean. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2014, 111, pp. 10239—10244.

12. Cózar A., Martí E., Duarte C. M., García-de-Lomas J., Sebille E. V., Ballatore T. J., Eguíluz V. M., González-Gordillo J. I., Pedrotti M. L., Echevarría F., Troublè R., Irigoien X. The Arctic Ocean as a dead end for floating plastics in the North Atlantic branch of the Thermohaline Circulation. Science advances, 2017, no. 3 (4), pp. 1—8. DOI: 10.1126/sciadv.1600582.

13. Lusher A. L. et al. Microplastics in Arctic polar waters: the first reported values of particles in surface and sub-surface samples. Sci. Rep., 2015, 5, 14947. DOI: 10.1038/srep14947.

14. Obbard R. W., Sadri S., Wong Y. Q., Khitun A. A., Baker I., Thompson R. C. Global warming releases microplastic legacy frozen in Arctic Sea ice. Earth’s Future, 2014, 2 (6), pp. 315—320.

15. Bergmann M. et al. White and wonderful? Microplastics prevail in snow from the Alps to the Arctic. Science Advances, 2019, 5 (8), eaax1157. Available at: https://doi.org/10.1126/sciadv.aax1157.

16. Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC. Geneva, Switzerland, 2014, 151 p.

17. Семилетов И. П., Пипко И. И. Стоки и источники двуокиси углерода в Северном Ледовитом океане (по результатам прямых инструментальных измерений) // Докл. Акад. наук. — 2007. — Т. 414, № 3. — С. 393—397.

18. Шахова Н. Е., Сергиенко В. И., Семилетов И. П. Цикл углерода в морях Восточной Арктики на рубеже XX—XXI веков. — Кн. 1: Транспорт и трансформация углерода в системе суша-шельф. — Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2017. — 535 с.

19. Матишов Г. Г., Денисов В. В., Дженюк С. Л., Макаревич П. Р. Большие морские экосистемы шельфовых морей российской Арктики // Наземные и морские экосистемы. — Мурманск: Паулсен, 2011. — С. 71—97. (Сер. «Вклад России в Междунар. поляр. год 2007/08»).

20. Van Sebille E., England M. H., Froyland G. Origin, dynamics and evolution of ocean garbage patches from observed surface drifters. Environmental Research Letters, 2012, 7, 044040.

21. Lebreton L. C. M., Greer S. D., Borrero J. C. Numerical modelling of floating debris in the world’s oceans. Mar. Pollut. Bull., 2012, 64, pp. 653—661.

22. Chubarenko I., Bagaev A., Zobkov M., Esiukova E. On some physical and dynamical properties of microplastic particles in marine environment. Mar. Pollut. Bull., 2016, vol. 108, no. 1—2, pp. 105—112.

23. Chubarenko I., Esiukova E., Isachenko I., Demchenko N., Efimova I., Bagaeva M., Khatmullina L., Bagaev A., Zobkov M. Behavior of microplastics in coastal zones. Microplastic Contamination in Aquatic Environments: An Emerging Matter of Environmental Urgency. [S. l.], 2018, pp. 175—223.

24. Bagaev A., Khatmullina L., Chubarenko I. Anthropogenic microlitter in the Baltic Sea water column. Mar. Pollut. Bull., 2018, vol. 129, no. 2, pp. 918—923.

25. Chubarenko I. P., Esiukova E. E., Bagaev A. V., Bagaeva M. A., Grave A. N. Three-dimensional distribution of anthropogenic microparticles in the body of sandy beaches. Science of the total environment, 2018, vol. 628—629, pp. 1340—1351. Available at: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.02.167.

26. Esiukova E. Plastic contamination on the Baltic beaches of Kaliningrad region, Russia. Mar. Pollut. Bull., 2017, vol. 114 (2), pp. 1072—1080. Available at: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2016.10.001.

27. Chubarenko I., Stepanova N. MPs in sea coastal zone: Lessons learned from the Baltic amber. Environ. Pollut., 2017. 224, pp. 243—254. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.envpol.2017.01.085.

28. Eremina T., Ershova A., Martin G., Shilin M. Marine litter monitoring: review for the Gulf of Finland coast. IEEE/OES Baltic International Symposium (BALTIC). [S. l.], 2018, 8 p. DOI: 10.1109/BALTIC.2018.8634860.

29. Eremina T. R., Ershova A. A. Beached marine litter in the Russian part of the Gulf of Finland: monitoring methods and accumulation trends. From small scales to large scales — The Gulf of Finland Science Days 2019. [S. l.], 2019, p. 8.

30. Haseler M., Balciunas A., Hauk R., Sabaliauskaite V., Chubarenko I., Ershova A., Schernewski G. Marine Litter Pollution in Baltic Sea Beaches — Application of the Sand Rake Method. Front. Environ. Sci. 2020, 8, 599978. DOI: 10.3389/fenvs.2020.599978.

31. Ershova A. A., Eremina T. R., Chubarenko I. P., Esiukova E. E. Marine Litter in the Russian Gulf of Finland and South-East Baltic: Application of Different Methods of Beach Sand Sampling. The Handbook of Environmental Chemistry. Berlin, Heidelberg, Springer, 2021. Available at: https://doi.org/10.1007/698_2021_746.

32. Агаркова-Лях И. В., Сибирцова Е. Н. Адаптация метода гранулометрического анализа для изучения микропластикового загрязнения отложений прибрежной зоны моря // Принципы экологии. — 2019. — № 3 (33). — С. 155—162.

33. Marine Litter in the Black Sea. Turkish Marine Research Foundation (TUDAV). Aytan Ü., Pogojeva M., Simeonova A. (eds.). Publication no. 56. Istanbul, Turkey, 2020, 361 p.

34. Martyanov S. D., Ryabchenko V. A., Ershova A. A., Eremina T. R., Martin G. On the assessment of microplastic distribution in the Eastern part of the Gulf of Finland. Fundamental and Applied Hydrophysics, 2019, vol. 3, pр. 32—41. DOI: 10.7868/S207366731904004X.

35. Семилетов И. П. Основные результаты комплексной межрегиональной экспедиции на НИС «Академик Мстислав Келдыш»: новые данные об особенностях функционирования геосистем литосфера — гидросфера — криосфера — атмосфера в морях Восточной Арктики // Итоги экспедиционных исследований в 2019 году в Мировом океане, внутренних водах и на архипелаге Шпицберген: Материалы конференции. — Севастополь, 2020. — С. 51—52.

36. Ершова А. А., Ерёмина Т. Р., Фролова Н. С., Тенилова О. В. Результаты гидрометеорологических исследований РГГМУ в Баренцевом, Карском и Белом морях в 2019 г. в рамках программы «Арктический плавучий университет» // Итоги экспедиционных исследований в 2019 г. в Мировом океане, внутренних водах и на архипелаге Шпицберген: Материалы конференции. — Севастополь, 2020. — С. 110—111.

37. Блиновская Я. Ю., Куликова О. А., Мазлова Е. А., Гаврило М. В. Микропластик в береговом грунте арктических и дальневосточных морей // Экология и пром-сть России. — 2020. — Т. 24, № 4. — С. 16—19.

38. Блиновская Я. Ю., Якименко А. Л. Анализ загрязнения акватории залива Петра Великого (Японского моря) микропластиком // Успехи соврем. естествознания. — 2018. — № 1. — С. 68—73.

39. Vesman A., Moulin E., Egorova A., Zaikov K. Marine litter pollution on the Northern Island of the Novaya Zemlya archipelago. Mar. Pollut. Bull., 2020, vol. 150, р. 110671.

40. Tošić N., Vruggink M., Vesman A. Microplastics quantification in surface waters of the Barents, Kara and White Seas. Mar. Pollut. Bull., 2020, vol. 161, pt. A, р. 111745. Available at: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2020.111745.

41. Masura J., Baker J., Foster G., Courtney A.  Laboratory methods for the analysis of MPs in the marine environment: recommendations for quantifying synthetic particles in waters and sediments. NOAA Technical Memorandum NOS-OR&R-48, 2015, 31 p.

42. Galgani F., Hanke G., Werner S., Oosterbaan L., Nilsson P., Fleet D., Kinsey S., Van Franeker J., Vlachogianni T., Scoullos M., Mira Veiga J., Palatinus A., Matiddi M., Maes T., Korpinen S., Budziak A., Leslie H., Gago J., Liebez G. Guidance on monitoring of marine litter in European Seas. European Commission, Joint Research Centre. MSFD Technical Subgroup on Marine Litter (TG ML), 2013, no. EUR 26113, pp. 1—126.

43. Cole M., Webb H., Lindeque P. K., Fileman E. S., Halsband C., Galloway T. S. Isolation of microplastics in biota-rich seawater samples and marine organisms. Scientific Reports, 2014, 4 (4528).

44. Hidalgo-Ruz V., Gutow L., Thompson R., Thiel M. Microplastics in the Marine Environment: A Review of the Methods Used for Identification and Quantification. Environmental Science & Technology, 2012, 46 (6), pp. 3060—3075. DOI: 10.1021/es2031505.

45. Jun-Li Xu, Thomas K., Luo Z., Gowen A. FTIR and Raman imaging for microplastics analysis: State of the art, challenges and prospects. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 2019, vol. 119, p. 115629. Available at: https://doi.org/10.1016/j.trac.2019.115629.

46. Макеева И. Н., Ершова А. А., Еремина Т. Р., Татаренко Ю. А. Исследование загрязнения микропластиком арктических морей // Моря России: исследования береговой и шельфовой зон: Тезисы докладов Всероссийской научной конференции (XXVIII береговая конференция). — Севастополь, 2020. — С. 397—398.

47. Rist S., Vianello A., Sichlau Winding M. H., Nielsen T. G., Almeda R., Rodríguez Torres R., Vollertsen J. Quantification of plankton-sized microplastics in a productive coastal Arctic marine ecosystem. Environ. Pollut., 2020, vol. 266, pt. 1, p. 115248. ISSN 0269-7491, Available at: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.115248.

48. Lusher A. L., Burke A., O’Connor I., Officer R. Microplastic pollution in the Northeast Atlantic Ocean: validated and opportunistic sampling. Mar. Pollut. Bull., 2014, 88 (1—2), pp. 325—333.

49. Зобков М. Б., Есюкова Е. Е. Микропластик в морской среде: обзор методов отбора, подготовки и анализа проб воды, донных отложений и береговых наносов // Океанология. — 2018. — Т. 58, № 1. — С. 149—157. — DOI: 10.7868/S0030157418010148.

50. Shim et al. Identification methods in microplastic analysis: a review. Analytical methods. Royal Society of Chemistry, 2017, 9, p. 1384. DOI: 10.1039/c6ay02558g.

51. Tagg A. S., Harrison J. P., Ju-Nam Y., Sapp M., Bradley E. L., Sinclair C. J., Ojeda J. J.. Fenton’s reagent for the rapid and efficient isolation of microplastics from wastewater. Chem. Commun., 2017, 53, p. 372. DOI: 10.1039/c6cc08798a.

52. Tekman M. B., Wekerle C., Lorenz C., Primpke S., Hasemann C., Gerdts G., Bergmann M. Tying up loose ends of microplastic pollution in the Arctic: distribution from the sea surface through the water column to deep-sea sediments at the HAUSGARTEN observatory. Env. Sci. & Techn. 2020, 54 (7), pp. 4079—4090.

53. Kanhai La Daana, Gårdfeldt K., Lyashevska O., Hassellöv M., Thompson R. C., O’Connor I. Microplastics in sub-surface waters of the Arctic Central Basin. Mar. Pollut. Bull., 2018, 130, pp. 8—18.

54. Morgana S., Ghigliotti L., Estévez-Calvar N., Stifanese R., Wieckzorek A., Doyle T., Christiansen J. S., Faimali M., Garaventa F. Microplastics in the Arctic: a case study with sub-surface water and fish samples off Northeast Greenland. Environ. Pollut., 2018, 242, pp. 1078—1086.

55. Mu J., Zhang S., Qu L., Jin F., Fang C., Ma X., Zhang W., Wang J. Microplastics abundance and characteristics in surface waters from the Northwest Pacific, the Bering Sea, and the Chukchi Sea. Mar. Pollut. Bull., 2019, 143, pp. 58—65. Available at: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2019.04.023.

56. Magnusson K., Jörundsdóttir H., Norén F., Lloyd H., Talvitie J., Setälä O. Microlitter in sewage treatment systems A Nordic perspective on waste water treatment plants as pathways for microscopic anthropogenic particles to marine systems. TemaNord report, 2016, 510.

57. Talvitie J., Heinonen M., Paakkonen J.-P. et al. Do Wastewater Treatment Plants Act as a Potential Point Source of Microplastics? Preliminary Study in the Coastal Gulf of Finland, Baltic Sea. Water Sci. Technol., 2015, 72 (9), pp. 1495—1504.