Урагани біля Пуерто-Рико посилюють накопичення мікропластику

14 листопада 2026 р. 14:17

14 листопада 2026 р. 14:17

Дослідження донних відкладів у прибережних лагунах Пуерто-Рико показало, що інтенсивні тропічні циклони є головними рушіями перенесення, відкладання та довготривалого геологічного поховання мікропластику. Робота, опублікована в журналі Anthropocene Coasts і описана на ресурсі Scienmag , аналізує вертикальний розподіл синтетичних частинок у двох контрастних прибережних системах.

Команда науковців — Ніколас Калліґан (Nicholas Culligan), Кам-б’ю Лью (Kam-biu Liu) та Томас А. Б’янкетт (Thomas A. Bianchette) — порівняла керни осадів з південної та північної частин острова. Вони встановили, що шари, які відповідають ударам великих ураганів, містять значно вищі концентрації мікропластику, ніж відклади, сформовані у спокійні періоди.

Два різні узбережжя й шлях мікропластику

Осадові та геохімічні аналізи показали, що основний механізм потрапляння великих обсягів мікропластику в лагуни — це інтенсивні дощі та стік поверхневих вод з суші, а не штормовий нагін моря. Щоб оцінити вплив географії, забудови та штормів на нагромадження частинок менших за 5 мм, дослідники обрали дві лагуни з дуже різними умовами.

Перший майданчик — Гуаяма на напівпосушливому південному узбережжі в межах заповідника Jobos Bay National Estuarine Research Reserve. Це спокійна замкнена лагуна, оточена піщаними валами і густими заростями червоних мангрових дерев Rhizophora mangle. Тут випадає близько 115 см опадів на рік, немає прямих річкових приток та активних припливних каналів, а водообмін із морем мінімальний. Керн відбирали на глибині приблизно 0,3 м над шаром в’язкого, безкисневого мулу та мангрового торфу.

Другий об’єкт — Левіттаун на північному узбережжі, відкрита припливна лагуна без природного захисту, оточена щільною приміською забудовою муніципалітетів Дорадо та Тоа Баха в агломерації Сан-Хуана. Тут середньорічна кількість опадів становить близько 175 см . Система отримує прямий стік із житлових кварталів, де мешкає приблизно 75 тисяч людей, дренаж із прилеглої магістралі Highway 165 та скиди від рукава річки Ріо Кокал у басейні Ріо-де-ла-Плата.

Як відбирали та аналізували осади

Щоб виключити стороннє забруднення, польові та лабораторні процедури проводилися з жорстким контролем. Осадові колони вилучали ручними буровими трубами з алюмінію діаметром 7,5 см, герметизували вакуумними кришками та стрічкою і зберігали в лабораторії за температури 4 °C.

Після поздовжнього розпилювання кернів циркулярною пилкою периферійні металеві ошурки обережно видаляли, не порушуючи шаруватості. Щоб запобігти потраплянню волокон з повітря, персонал працював у бавовняному одязі, зразки тримали під алюмінієвою фольгою, а хімічне оброблення вели під витяжками. Три «порожні» контрольні процедури підтвердили повну відсутність лабораторного забруднення.

Фізичне та геохімічне профілювання вели через кожен 1 см по глибині, застосовуючи послідовне нагрівання (loss-on-ignition) при 105, 550 і 1000 °C, а також портативну трьохпроменеву рентгено-флуоресцентну спектрометрію для визначення елементного складу й походження осадів. Безперервно картували вміст органічної речовини, карбонатів, силікатів і співвідношення елементів (залізо/стронцій, калій/титан, хлор/бром).

Для підрахунку мікропластику зразки осаду масою в середньому 65 г відбирали через кожні 3 см. Спочатку агрегати розчиняли в розчині метафосфату калію (5,5 г/л) протягом години, потім промивали через сито з розміром комірки 0,3 мм. Зразки нагрівали до 75 °C і багаторазово окиснювали сумішшю залізного сульфату, сульфатної кислоти та 30% пероксиду водню, щоб вилучити органічний торф та рослинні залишки.

Далі виконували розділення за густиною в розчині хлориду натрію з густиною 1,6 г/мл: легкі пластикові частинки спливали в надосадовій рідині. Після висушування всі підозрілі частинки оглядали під стереомікроскопом AmScope. Мікропластиком вважали лише ті частинки, які не рвалися при механічному захопленні пінцетом, не містили клітинної чи органічної структури та мали однакову товщину по всій довжині. Кожен підтверджений фрагмент класифікували за морфотипом, кольором і розмірами.

Датування шарів і сліди ураганів

Хронологічні моделі будували, поєднуючи радіовуглецеве датування органічних фракцій (калібрування за кривими IntCal20) з вимірюваннями активності цезію-137 методом гамма-спектрометрії. Отримані дані опрацьовували в байєсівському програмному пакеті вікових моделей BACON.

Для південного керна Гуаяма (GUY 2) радіовуглецеві та цезієві вимірювання показали середню сучасну швидкість осадонакопичення 2,75 мм/рік з 1963 року донині, тоді як до 1963 року вона становила лише 0,31–0,42 мм/рік. Такий різкий стрибок пов’язаний і з розширенням мангрового торфу по краях, і з активним багаторічним періодом регіональних ураганів. Важливо, що GUY 2 містить шари, сформовані ще до початку масового глобального виробництва пластику приблизно в 1950 році.

На відміну від цього, північний керн Левіттаун (LEV 4) давав «постсучасні» радіовуглецеві дати вже в нижніх шарах і не містив виразного піку цезію 1963 року. Це свідчить, що весь профіль тут утворився вже після 1950 року за підвищених швидкостей осадонакопичення, пов’язаних із припливним перенесенням та ерозією ґрунтів у населеному басейні.

Статистичний непараметричний тест Манна–Кендалла показав статистично значущі зростаючі тренди концентрації мікропластику до сучасної поверхні в обох кернах. Це підтверджує, що прибережне відкладання мікропластику зростає разом з глобальним виробництвом синтетичних матеріалів.

Геохімічні профілі засвідчили: різкі піки кількості мікропластику чітко збігаються з осадовими шарами, сформованими під час історичних тропічних циклонів. У керні GUY 2 зафіксовано три основні піки: найвищий, 295 частинок/кг , на глибині 6–3 см; далі 250 частинок/кг на поверхні та 236 частинок/кг між 15 і 12 см.

Глибший пік на 15–12 см супроводжується підвищенням вмісту силікатів і наземних елементів — титану, калію, марганцю, заліза та сірки, що походять із ґрунтів колишніх цукрових плантацій у басейні. За часом це збігається з жовтнем 1985 року, коли тропічний шторм Ізабель (Tropical Storm Isabel) приніс 31,2 см опадів за 24 години . Непараметричний тест Манна–Вітні показав статистично значущу відмінність між ураганними відкладами й фоновими шарами в обох лагунах.

Подібну картину спостерігали й у Левіттауні: тут максимальна концентрація мікропластику сягала 453 частинок/кг у верхньому шарі 3–0 см. Два попередні піки виявлено на глибинах 12–9 см (331 частинка/кг) і 21–18 см (171 частинка/кг). У всіх трьох пікових горизонтах зростає вміст наземних елементів (калій, залізо) і співвідношення залізо/стронцій, тоді як «морські» елементи — сірка, хлор, стронцій — знижені. Навпаки, проміжні шари, відкладені у спокійні періоди, мають посилений морський геохімічний сигнал і менші кількості мікропластику.

Морфологія частинок і джерела забруднення

Порівняння двох лагун виявило відмінності у загальному вмісті пластику, морфотипах полімерів і розмаїтті кольорів, що відображає різний характер землекористування. У Левіттауні в керні виявлено 72 частинки мікропластику, тобто в середньому 116 частинок/кг, тоді як у більш сільській Гуаямі — 48 частинок , або 79 частинок/кг.

У Левіттауні 98,6% частинок — це синтетичні волокна, але також знайдено один фрагмент, три пучки волокон і один фрагмент скрученої мотузки, типової для рибальського знаряддя. Частинки мали дев’ять різних кольорів, серед яких домінували чорний (30%), синій (19%) і прозорий (19%). Така різноманітність форм і кольорів відображає локальні джерела пластику: побутові відходи та стік з житлових кварталів і дороги.

Натомість усі 48 частинок із Гуаями — це окремі мікроволокна лише чотирьох кольорів; чорний становив 64%, синій — 17%, червоний — 13%. Відсутність фрагментів і великих пучків свідчить, що в цю сільську лагуну синтетичне забруднення надходить переважно у вигляді довготривалого атмосферного перенесення та розсіяного випадіння з повітря.

Попри різні умови, розподіл за розмірами виявився подібним: середні частинки 0,1–0,5 мм домінують у двох кернах. У Гуаямі 75% усіх мікропластиків припало на цей діапазон, дрібніші за 0,1 мм і більші за 0,5 мм становили по 12,5%, а середня довжина частинки була 0,27 мм. У Левіттауні частка середніх частинок становила 73,6%, малих — 14%, великих — 12%, із трохи більшою середньою довжиною 0,32 мм.

Цю невелику різницю автори пов’язують із відстанню транспортування: у Левіттауні пластик надходить із найближчих передмість і зазнає меншого механічного руйнування, ніж частинки, які переносяться повітрям на більші відстані до Гуаями.

У глобальному контексті рівень забруднення в обох пуерто-ріканських лагунах відносно низький. Концентрації подібні до значень у Bay Champagne (Луїзіана) й значно нижчі, ніж у районах інтенсивного промислового рибальства, наприклад в Little Lake (Луїзіана) чи затоці Бейбу (Китай).

Мікропластик як «технофосилія» та біотурбація

Стратиграфічні профілі дали також важливі свідчення про післяосадове перемішування та потенційну роль мікропластику як сучасної «технофосилії». У керні Гуаяма 21 мікроволокно виявили нижче межі 1950 року, до глибини 57 см.

Оскільки радіометричні дати та різкі геохімічні переходи підтверджують відсутність великих зсувів чи інверсії керна, проникнення сучасних синтетичних волокон у старі докомірні шари пояснюють біотурбацією — перемішуванням осадів донними організмами, що риють нори. Водночас повна відсутність мікропластику в найнижчих 10 см свідчить, що глибина такого біологічного перемішування обмежена.

Робота демонструє, що тропічні циклони не лише руйнують інфраструктуру на узбережжі, а й формують чіткі «пластикові» горизонти в донних відкладах, які можуть слугувати геологічними мітками епохи широкого використання синтетичних матеріалів.

Наука