По поводу мусорных пятен в океане люди, опираясь на шокирующие фотографии «мусорных континентов», могут подумать, что по морю передвигаются целые острова, состоящие из отбросов.
В действительности эти пятна представляют собой большие участки водной поверхности с высокой концентрацией пластика в верхнем слое океана. В среднем на площадь в один квадратный метр приходится около трёх кусочков пластика весом несколько миллиграмм.
Возрастающее потребление населения, рост мировой экономики ускоряют мирового океана. Плавающая в океане ни у кого не вызывает удивления.
Мусорные пятна формируются благодаря океанским течениям и водоворотам. В каждом из океанов – Тихом, Атлантическом, Индийском и Северном ледовитом – есть наиболее загрязнённые территории – мусорные области.
Мусорный “улов” морской экспедиции
Большое тихоокеанское мусорное пятно
Крупнейший «пластиковый суп» под названием “Большое Тихоокеанское мусорное пятно” расположен в северной части Тихого океана.
В верхних слоях этого пятна наибольшая, по сравнению с другими пятнами, концентрация пластикового мусора. Это маленькие кусочки пластика размером менее 5 миллиметров. Большие куски пластика в результате процесса фотодеградации распадаются на более маленькие с сохранением полимерного строения.
Согласно данным исследователей, пластиковые отходы в этом районе покрывают площадь около 5 миллионов квадратных миль, общий вес отходов составляет более 11 миллионов тонн. И это пятно в результате постоянной подпитки с материков только увеличивается.
Формирование мусорных пятен. НАСА
Мусорные пятна в других океанах
В 2010 году было открыто мусорное пятно в Индийском океане. Пятно представляет из себя находящиеся в верхнем слое воды частицы мусора. Расположено в центральной части Индийского океана. Процесс деградации кусков пластика такой же, как и в других океанах – распад на более мелкие частицы с сохранением полимерной структуры.
Площадь мусорного пятна в Атлантическом океане оценивается в сотни километров. Плотность мусорных частиц – более 200 тысяч кусочков на квадратный километр.
Опасность пластикового мусора для морских обитателей
Рыбы и другие существа, живущие в воде, могут пораниться или даже умереть в результате взаимодействия с плавающими отходами. Рыбы по ошибке могут съесть пластиковые кусочки, приняв их за еду. Пластик остается внутри их тел и оказывается на столе у человека, купившего рыбу в магазине. Так человек получает возмездие за свое потребительское отношение к природе. Как пластик повлияет на здоровье человека – ещё одна серьёзная проблема.
Необходимо заботиться о чистоте океанских вод и пытаться искать способы устранения негативного влияния деятельности человека на экологию океана.
Пути решения проблемы мусора в мировом океане
Один из вариантов очищения океана от пластика – использование специальных технических средств, которые бы в автономном режиме собирали пластик. Так, Боян Слет из Технологического университета (Нидерланды) представил проект создания платформ, которые бы собирали океанский мусор.
Но эффективность этой идеи под вопросом из-за площади мирового океана, покрывающего 70% поверхности Земли. Сколько нужно построить таких платформ, которые бы выуживали предметы из воды?
Самый эффективный и одновременно трудоёмкий способ решения проблемы – ещё на земле предпринимать меры против бесконтрольного распространения отходов из пластика, искать пути замены пластмасс в производстве на более экологически безопасные материалы.
“Великое тихоокеанское мусорное пятно” (Great Pacific Garbage Patch), “Тихоокеанский мусороворот” (Pacific Trash Vortex), “Тихоокеанский мусорный остров”, как только не называют этот гигантский остров из мусора, который разрастается гигантскими темпами.
О мусорном острове говорят уже более полувека, но практически никаких действий не принимается.
Тем временем наносится невосполнимый урон окружающей среде, вымирают целые виды животных. Велика вероятность того, что наступит момент, когда уже ничего нельзя будет исправить.
Загрязнение началось с тех времен, когда изобрели пластик. С одной стороны, незаменимая вещь, которая неимоверно облегчила жизнь людей. Облегчила до тех пор пока пластиковое изделие не выбросят: пластик разлагается более ста лет. Медленно разлагаясь, пластик наносит серьёзный вред окружающей среде. Птицы, рыбы (и прочие обитатели океана) страдают больше всего.
Пластиковые отбросы в Тихом океане являются причиной гибели более миллиона морских птиц в год, а также более 100 тысяч особей морских млекопитающих. В желудках павших морских птиц находят шприцы, зажигалки и зубные щетки — все эти предметы птицы заглатывают, принимая их за еду.
Американский океанолог Чарлз Мур - первооткрыватель этого «великого тихоокеанского мусорного пятна», оно же «круговорот-помойка», полагает, что в этом регионе кружат около 100 млн тонн плавучего хлама. Маркус Эриксен, директор по науке Algalita Marine Research Foundation (США), основанного Муром, сказал: «Первоначально люди предполагали, что это остров из пластикового мусора, по которому чуть ли не можно расхаживать. Это представление неточно. По консистенции пятно очень похоже на суп из пластика. Оно просто бескрайнее - по площади, пожалуй, вдвое превышает континентальную часть США».
История открытия мусорного пятна Муром довольно интересна:
14 лет назад молодой плейбой и яхтсмен Чарльз Мур, сын богатого химического магната, решил после сессии в Калифорнийском университете отдохнуть на Гавайских островах. Заодно Чарльз решил опробовать в океане и свою новую яхту. Ради экономии времени поплыл напрямик. А через несколько дней Чарльз понял, что заплыл на помойку.
В целом проблему стараются «не замечать». Свалка ведь не похожа на обычный остров, фрагменты пластика плавают в воде на глубине от одного до сотни метров. Кроме того, более 70 процентов всего попадающего сюда пластика опускается в придонные слои, так что мы даже в точности не представляем себе, сколько там может скопиться хлама. Поскольку пластик прозрачен и залегает прямо под поверхностью воды, то со спутника «полиэтиленовое море» увидеть нельзя. Мусор можно заметить только с носа корабля или погрузившись в воду с аквалангом.
Северо-тихоокеанский водоворот — это нейтральные воды, и весь мусор, что здесь плавает — ничейный.
Медленно циркулирующая масса воды, изобилующей мусором, создает опасность и для здоровья людей. Сотни миллионов крохотных пластиковых гранул - сырье индустрии пластмасс - ежегодно теряются и со временем попадают в море. Они загрязняют окружающую среду, действуя как своеобразные химические губки, притягивающие рукотворные химикаты типа углеводородов и пестицида ДДТ. Затем эта грязь попадает в желудки вместе с пищей. «То, что попадает в океан, оказывается в желудках у океанских обитателей, а затем - у вас на тарелке.
Модель образования в Тихом океане пятен мусора, изначально равномерно распределенного по поверхности
NASA"s Scientific Visualization Studio
Ученые-экологи провели подробный количественный анализ океанского пластикового мусора в одном из крупнейших мировых скоплений - большом тихоокеанском мусорном пятне. На основе проведенных измерений ученые построили математическую модель, с помощью которой оценили общую массу мусора внутри пятна, занимаемую им площадь, и распределение по размерам. Оказалось, что предыдущие исследования недооценивали общую массу пластика в этой области примерно в 4–16 раз, пишут ученые в Scientific Reports .
Из-за конфигурации океанских течений в некоторых областях океана накапливается большое количество мусора антропогенного происхождения. Одно из таких скоплений - большое тихоокеанское мусорное пятно, расположенное в Тихом океане между побережьем Калифорнии и Гавайскими островами. Площадь этого скопления составляет более миллиона квадратных километров, а точных оценок суммарной массы плавающего мусора (среди которого, например, рыболовные сети, пластиковые бутылки, обломки буйков, веревки, пленки, различные типы упаковок) на данный момент проведено не было. Некоторые измерения позволяли лишь оценить минимальную возможную массу, которая составляла при учете различных типов мусора от 5 до 20 тысяч тонн.
Группа ученых под руководством Лорана Лебретона (Laurent Lebreton) из Фонда очистки океана провела измерения количества различных типов пластикового мусора в этой области Тихого океана, и на основе полученных данных экологи смоделировали мусорное пятно и оценили его суммарную массу и площадь. Поскольку 99,9 процентов всего мусора на поверхности океана составляет пластик, то в качестве основного источника данных для модели ученые использовали результаты измерений о содержании в пятне четырех типов пластикового мусора различного размера: микропластика (размером от 0,05 до 0,5 сантиметров), мезопластика (от 0,5 до 5 сантиметров), макропластика (от 5 до 50 сантиметров) и мегапластика (более 50 сантиметров).
Измерения проводились с июля по сентябрь 2015 года. Всего было проведено 652 замера в различных точках большого тихоокеанского мусорного пятна. Количество крупных единиц самого крупного мусора ученые также оценивали с помощью съемки поверхности океана с самолета. Исходя из собранных данных была построена математическая модель, которая позволила рассчитать массу, площадь и распределение мусора в пятне по размерам.
Результаты численного моделирования общей массы пластикового мусора в большом тихоокеанском мусорном пятне
Результаты вычислений показали, что в мусорном пятне содержится примерно 80 тысяч тонн пластика, которые суммарно занимают площадь около 1,6 миллионов квадратных километров. Эта масса примерно в 4 раза больше максимальной из предыдущих оценок и в 16 раз больше величины, полученный в результате предыдущих измерений количества мусора, собранного в траловые сети.
Результаты измерений массы мусора различного размера. Линией обозначена граница большого тихоокеанского мусорного пятна
L. Lebreton et al./ Scientific Reports, 2018
Кроме общей массы пластика в мусорном пятне ученые провели анализ его фракционного состава. Оказалось, что более трех четвертей всех объектов в пятне имеют размер более 50 сантиметров, и практически наполовину пятно состоит из элементов рыболовных сетей. При этом, например, содержание самого мелкоразмерного микропластикового мусора (в основном, это отдельные элементы, обломки и обрывки других типов мусора) составляет только около восьми процентов всего мусора по массе, но при этом сразу 94 процента, если считать мусор поштучно (всего в пятне примерно 1,8 триллионов единиц пластикового мусора).
При этом масса микропластикового мусора значительно выросла за последние годы: если в 1970-х годах на каждый квадратный километр поверхности океана внутри мусорного пятна в среднем приходилось примерно 0,4 килограмма микропластика, то к 2015 году эта масса выросла более чем в 3 раза: до 1,23 килограммов.
Отличия по сравнению с предыдущими измерениями ученые связывают как с уточнением методов анализа, так и непосредственно с увеличением количества мусора за время, прошедшее между исследованиями. Одной из возможных естественных причин увеличения количества пластика ученые также называют крупное цунами , вызванное землетрясением у восточного берега острова Хонсю в 2011 году.
При этом, выяснилось, что накопление пластика в мусорном пятне носит экспоненциальный характер и этот процесс происходит быстрее, чем если бы новый мусор появлялся только за счет океанских течений. Полученные результаты, по словам авторов исследования, должны помочь понять точные механизмы увеличения массы пластикового мусора и разработать способы борьбы с его последствиями.
Чтобы разобраться, по каким механизмам в океане формируются острова из мусора или других пассивно плавающих объектов (например, колоний различных биоорганизмов), часто ученым приходится использовать довольно сложные физические модели, основанные на гидродинамических подходах или кинетической теории газов. Например, с помощью одного из таких методов, ученые , что процесс дрейфа мусора состоит из двух основных стадий: сначала небольшие объекты формируются в кластеры, после чего эти кластеры медленно расходятся друг от друга.
Александр Дубов
2 декабря 2014 в 17:22Большое тихоокеанское мусорное пятно: предотвратить загрязнение планеты
- Научно-популярное
Наверно, мало кто слышал об этом явлении, но это и не удивительно. Человеческому роду свойственно легко забывать о своих ошибках и заметать мусор под ковёр. Так вот, о мусоре – знаете ли вы, что существует Большое тихоокеанское мусорное пятно , оно же Восточный мусорный континент, оно же Тихоокеанский «мусороворот»? Это скопление мусора в северной части Тихого океана. Мусора, созданного, естественно, людьми. В древние времена океан казался бескрайним, за несколько дней пути его было не преодолеть, поэтому дальние берега и воды всегда населялись разными чудовищами. Те времена прошли, белых пятен осталось всего ничего, но человечеству всё ещё кажется, что их планета настолько огромна, что стерпит любое обращение.
Многие учёные бьют в набат, призывая к сокращению выбросов СО 2 , которые, по их мнению, приводят к парниковому эффекту и глобальному потеплению, грозящему затопить водой с растаявших полюсов множество прибрежных регионов. Другие сообщают о проблеме вывода спутников на орбиту из-за скопившегося там огромного количества обломков и отработавших спутников старого поколения. Но немногие обращают внимание на другую опасность – мировой океан уже практически не справляется с миллионами тонн пластикового мусора, который копился там последние пятьдесят лет.
Впервые эту проблему предсказали ещё в 1988 году исследователи из Национального управления океанических и атмосферных исследований в США. А факт существования мусорного пятна был обнародован Чарльзом Муром, капитаном флота Калифорнии и океанологом, чьи статьи описывали это явление. Проплывая Северо-тихоокеанскую систему течений после участия в регате, Мур обнаружил огромное скопление мусора на поверхности океана. Он сообщил о своей находке океанографу Кертису Эббесмейеру, который впоследствии назвал эту область «Восточным мусорным континентом».
Пятно сформировано сложившимися течениями, которые закручиваются вокруг определённой области. Её точный размер неизвестен. Приблизительные оценки площади варьируются от 700 тыс. до 15 млн км² и более, (от 0,41 % до 8,1 % общей площади Тихого Океана). Вероятно, на этом участке находится более ста миллионов тонн мусора. Известно, что пластик очень плохо разлагается, в океане он просто плавает недалеко от поверхности, постепенно разрушаясь физически и дробясь на мелкие фрагменты, но не деградируя химически.
Океанские животные поедают кусочки пластика, путая его с планктоном, и таким образом он включается в пищевую цепочку - если животные не умирают от удушья или голода, наевшись пластика. Помимо прямого причинения вреда животным, плавающие отходы могут впитывать из воды органические загрязнители, включая ПХБ, ДДТ и ПАУ. Некоторые из этих веществ не только токсичны - их структура сходна с гормоном эстрадиолом , что приводит к гормональному сбою у отравленного животного. Последствия этих явлений, то, как они скажутся на экосистеме в целом и на людях в частности, даже ещё не до конца понятно.
К сожалению, пока не существует ни международного признания проблемы (такого же уровня, как, например, соглашения об ограничении выбросов СО 2 в атмосферу), ни проверенных технологий по очистке океана от загрязнений. В 2008 году Ричард Оуэн, инструктор-подводник, организовал Коалицию по очистке окружающей среды (Environmental Cleanup Coalition, ECC), занимающуюся проблемами загрязнения севера Тихого океана. Организация ECC призывает сформировать флот кораблей для расчистки акватории и открыть лабораторию Gyre Island по переработке мусора.
В 2009 году учёным-океанографом доктором Маркусом Эриксеном и его женой Анной Камминс был образован «Институт пяти водоворотов» (5 Gyres Institute). Институт изучает проблемы загрязнения Мирового океана, уже обнаруженные мусорные пятна, а также ищет новые.
В 2014 году группа учёных при поддержке National Geographic девять месяцев бороздила океанские просторы, собирая информацию о загрязнении океана и составляя «пластиковую» карту океана.
В 2014 19-летний Боян Слэт, студент из Технологического университета Делфта, Нидерланды представил систему очистки океана от мусора автономными платформами, которые свободно плавают в океане и отлавливают мусор с помощью наводных барьеров. За три года до этого Слэт занимался дайвингом на побережье Греции, и его очень взволновал тот факт, что в Средиземном море плавает больше пакетов, чем медуз. Он решил посвятить свою жизнь решению проблемы с очисткой океана, и вместе с командой единомышленников провёл всестороннее исследование и собрал на продолжение работ через краудфандинг более $2 миллионов.
Их метод использует природные океанские течения и ветры, которые пассивно несут мусор к платформе сбора. Затем используются твердые плавающие барьеры, чтобы поймать и сосредоточить мусор из океана, исключая риск запутывания рыб и других живых существ, которые случались при сборе мусора другими методами, такими как сети. Хотя метод и не дёшев (на его осуществление требуется порядка 32 млн. евро в год), он во много раз дешевле других предложенных методов очистки.
Организация The Ocean Cleanup постоянно принимает пожертвования и помощь волонтёров. В ноябре организация скомпоновала второй