Новосибирские учёные провели исследование, в ходе которого с помощью математического моделирования выявили механизмы и траектория движения микропластика из сибирских рек в моря Арктики. Об этом сообщает официальное издание Сибирского отделения Российской академии наук «Наука в Сибири».

Каждый год в океан попадает от 8 до 13 млн тонн пластиковых отходов. Из-за воздействия солнечного света, волн, перепада температур и механического трения мусор постепенно крошится и превращается в микрочастицы — фрагменты размером менее 5 мм, которые представляют опасность для окружающей среды. Во-первых, живые организмы могут воспринимать частицы за пищу, что нередко приводит к их гибели. Во-вторых, на поверхности микропластика адсорбируются различные загрязняющие вещества. Двигаясь вверх по пищевой цепочке, они могут попадать в организм человека. 

Микропластик находят в поверхностном и глубинном слоях океана, в морском льду. Учёные предполагают, что в Мировом океане существуют области его накопления, которые сложно определить только на основе данных полевых измерений. В дополнение к ним необходимо применять численное моделирование. Учёные лаборатории математического моделирования процессов в атмосфере и гидросфере ИВМиМГ СО РАН в рамках проекта РНФ решили изучить, как происходит перенос распределения микропластика в арктических водах. С помощью модельных расчётов они выявили ключевые физические механизмы, влияющие на поведение и траектории распространения частиц. Исследование проводилось с использованием трёхмерной модели океана и морского льда SibCIOM, разработанной в ИВМиМГ. Эта модель успешно применяется для изучения климата в Северном Ледовитом океане.

При проведении численных экспериментов важно было задать источники поступления микропластика в океан; одним из основных считается речной сток. Имея огромные водосборные площади, арктические реки пересекают территорию мегаполисов, промышленных и сельскохозяйственных районов и вбирают в себя сточные воды неизвестной степени очистки. В работе учёные использовали существующие модельные оценки сброса загрязнений крупнейшими реками мира, основанные на данных о плотности населения и оценке качества очистительных сооружений. По этим оценкам, среди сибирских рек наиболее загрязненными считаются Обь и Енисей. Распространение микропластика в океане определяется системой течений, однако при вмерзании в лёд частицы переносятся вместе с дрейфом льда.

Исследование охватывало сферические частицы различных типов пластика — как легкие плавучие, так и тяжёлые. Результаты моделирования показали, что лёгкие могут распространяться как в пределах шельфа, так и за его пределами. Важным фактором является то, что лёд движется быстро, особенно в проливах, связывающих Арктику с Северной Атлантикой. Это позволяет лёгким частицам распространяться на значительные расстояния.

Тяжёлые частицы, напротив, быстро оседают рядом с устьями рек и переносятся придонными течениями на небольшие расстояния. При благоприятных условиях лёгкие частицы могут обрастать живыми организмами и погружаться на дно, однако на определенной глубине они теряют способность к размножению и всплывают обратно на поверхность.

Исследователи признают, что их подход является упрощением сложных взаимодействий между движением воды, дрейфом льда и плавучестью частиц, на которые влияют механическая фрагментация, биообрастание и другие факторы. На сегодня они рассматривали в модели только сферическую форму фрагментов, однако большая часть микропластика в океане представляет собой волокна, которые могут дрейфовать и погружаться немного иным образом. Также, вероятно, имеет смысл обратить внимание и на биологическую миграцию пластика — внутри поглотивших его живых организмов. Тем не менее, учёные подчёркивают, что эта работа фокусирует внимание на фундаментальных физических процессах, которые необходимо изучить, чтобы лучше определить области потенциального загрязнения морской среды микропластиком в будущем.