”Societatea a devenit tot mai dependentă de materialele plastice de când a început producția comercială a acestora în anii ‘50. Versatilitatea, rezistența, greutatea redusă a acestor materiale, cât și costurile mici de producție au alimentat continuu cererea globală de astfel de produse. Majoritatea materialelor plastice sunt utilizate și apoi aruncate în gropi de gunoi. Se estimează că în unele zone oceanice cantitatea de microplastice se va dubla până în 2030.” (Journal of Geophysical Research, Hale et al., 2019 – ”Oceans, A Global Perspective on Microplastics”).
Fragmentul de mai sus este un avertisment sumbru în privința pericolului în care s-ar putea afla oceanul planetar în următorul deceniu. Pentru a înțelege însă cu adevărat amenințarea pe care o reprezintă particulele microplastice pentru natură și societate, trebuie să înțelegem mai întâi ce sunt acestea. Microplasticele sunt produse petroliere solide, de dimensiuni mai mici de 5 mm și mai mari de 1 µm. Ele pot fi produsul dezintegrării macroplasticelor sau pot fi fabricate chiar la aceste dimensiuni, un exemplu în acest sens fiind cel al particulelor abrazive din produsele de uz casnic. Marea majoritate a microplasticelor ce ajung în natură provin însă din dezintegrarea macroplasticelor.
Poluarea cu microplastice este generată de activitățile umane și provine din mai multe surse: din deversarea deșeurilor sau epurarea industrială a apelor, din procedee industriale (coroziunea unor suprafețe acoperite cu vopsea sau spălarea materialelor textile) și, nu în ultimul rând, din deversările în râuri, mări și oceane a apelor uzate provenite din activități industriale. Transport fluvial și aerian, apa pluvială și dezastrele naturale contribuie și ele la creșterea numărului de particule microplastice eliberate în mediul înconjurător. ”Stația terminus” în care ajung a aceste microparticule este substratul (fundul) oceanelor, acolo unde interacționează cu mediul acvatic (apă, sedimente, biotă) în diferite moduri: particulele plastice eliberează aditivi și alte substanțe contaminante concentrate în structura lor constitue parte din hrană pentru întreaga biomasă, cu posibile efecte nocive asupra mecanismelor de hrănire, proceselor metabolice, reproducerii și comportamentului organismelor vegetale și animale.
Malul sârbesc al Dunării; Sursa foto – Iulian Pojar, GeoEcoMar
Nu mai puțin important este însă circuitul microplasticelor în natură. Să ne imaginăm preț de câteva secunde ”călătoria” unui fragment din plastic adus de vânt în apele unui râu care, împins de curenți spre gura de vărsare a râului se transformă încet în mii de microparticule pe care peștii le confundă cu propria hrană și le ingerează. Suntem, probabil, fără știința noastră, în fiecare zi martorii unor astfel de ”călătorii”.
Ce s-ar putea face? În ultimii ani, cercetătorii din diversele domenii ale științei – biologie, siguranță și integritate alimentară, ecologie și managementul calității apei, geologie și geo-ecologie marină – caută să înțeleagă mai bine absorbția, persistența, mobilitatea și toxicitatea microplasticelor. Cunoașterea efectelor pe care acestea le au asupra vieții va crea premisele pentru luarea unor decizii și măsuri de diminuare a dimensiunilor pericolului.
Poluarea solului cu microplastice și modul în care sunt afectate plantele
Una dintre direcțiile de cercetare importante în studiul poluării cu microplastice ține de domeniul siguranței alimentare. O echipă care a reunit cercetători de la șase institute de cercetare din Germania (de Souza Machado et al. 2019) și-a propus să identifice particulele microplastice din sol și să înțeleagă modul în care acestea afectează creșterea plantelor. Studiul german a constat în introducerea a 6 tipuri de microplastice (polimeri de plastic) în solul în care a fost plantată o cultură de ceapă timpurie. Experimentele au fost realizate într-un mediu controlat, solul de test fiind unul slab nisipos, iar perioada de inițiere a experimentelor a avut loc primăvara. Solul a fost expus timp de 2 luni la cele 6 tipuri de microplastice (poliamidă, poliester, polietilenă, polipropilenă, polistiren și polietilenă tereftalată). Apoi, cercetătorii au cultivat ceapă timp de o lună și jumătate, perioadă în care au monitorizat o serie de parametrii ai solului, precum și starea și evoluția plantelor.
Concluzia studiului: prezența microplasticelor în solul destinat lucrărilor agricole afectează creșterea plantelor. Concentrațiile de microplastice schimbă în chip semnificativ proprietățile solului, modificându-i densitatea, structura, gradul de saturație cu apă, activitatea microbiană, gradul de evaporare-transpirație, precum și concentrația de apă din sol. Scăderea gradului de reținere a apei în sol produce modificări semnificative în biomasa plantelor, în compoziția elementară a țesuturilor afectează rata de creștere a rădăcinilor (lungimea, diametrul și suprafața acoperită de acestea, raportul rădăcini-frunze, etc). Trecând în revistă doar efectele poliesterului, considerat cel mai comun contaminant plastic care ajunge în sol, cercetătorii afirmă că prezența acestuia poate provoca o descreștere a masei plantelor, atât la nivelul rădăcinilor, cât și al frunzelor.
Microplasticele, o problemă pentru alimentația publică?
În ultimii ani, au apărut numeroase lucrări științifice dedicate efectului microplasticelor asupra organismelor vii. Cercetării susțin că este absolut necesară stabilirea relevanței microplasticelor în lanțul trofic de suprafață, studiind nivelul de concentrație, rata de epurare și capacitatea de a fi captate.
Acesta este contextul în care doi cercetătorii spanioli de la un centru dedicat studierii mediului marin și alimentației (Rainieri & Barranco, 2019), afirmă că principalii ”vinovați” sunt compușii chimici prezenți în structura plasticului – poluanții organici persistenți (POPs) și micro-poluanții organici toxici (TOMPs). Studiul arată că simpla înghițire a acestor poluanți afectează tractul digestiv al diferitelor specii de animale, provoacă blocaje intestinale, reduce asimilarea de energie și de hrană, diminuează absorbția de nutrienți și duce la scăderea fertilității, ceea ce reprezintă o problemă majoră în cazul speciilor de interes comercial. Experimentele realizate pe anumite specii de pești sau șoareci au arătat că în stomacul acestora au fost identificate microparticule de polistiren de diverse mărimi (5-70 µm), cu efecte nocive precum alterarea metabolismului prin dereglări în absorbția lipidelor. Unul dintre factori decisivi ține de mărimea particulelor – cu cât sunt mai mici, cu atât sunt mai periculoase; dacă diametrul acestora este mai mic de 1,5µm, atunci ele pot penetra unele organe vitale și țesuturi musculare. Din această cauză, categoria nano-plasticelor poate fi considerată a fi și mai periculoasă decât cea a microplasticelor.
Alte studii recente arată că, atunci când sunt în concentrații ridicate, compuși ca Bisfenol A, Bifenil policlorurat (PCB-urile) sau hidrocarburil poli-aromatice (PAH-urile) au tendința de a se acumula cu precădere în masa musculară și nu în tractul digestiv sau organele interne ale speciilor marine.
Cât de afectați sunt oamenii de prezența microplasticelor în organismul lor? Rainieri și Barranco afirmă că oamenii, aflați în vârful lanțului trofic, nu sunt atât de afectați de prezența microplasticelor în organismul lor, însă susțin că nu trebuie subestimat efectul nociv al compușilor chimici concentrați în particule. De altfel, cei doi cercetători au identificat deja prezența particulelor microplastice în alimente ca mierea, sarea, zahărul, fructele de mare sau peștele.
Deși legislația europeană din domeniu nu a inclus încă microplasticele în lista contaminanților din alimente, studiile care le indică prezența sunt folosite ca indicatori ai gradului de poluare a mediului. Există, de altfel, inițiative ale guvernelor unor state membre UE (Franța și Germania) care doresc limitarea folosirii și distribuției particulelor microplastice primare (utilizate în produse cosmetice, de igienă). În condițiile în care nu este cunoscut pe deplin efectul toxic pe care aceste microparticule îl pot avea asupra organismelor vii (fenomenul de bio-acumulare), este cu atât mai necesară o analiză în detaliu a riscului expunerii la microplastice. În fond, nu pare deloc greu să ne imaginăm că, urcând scara lanțului trofic, aceste microplastice pot ajunge în cele din urmă în farfuriile noastre.
Microplasticele din mediul acvatic și din apa de băut
Studiile de specialitate din ultimii ani au dus la identificarea particulelor microplastice, care sunt poluanți persistenți insolubili, în toate corpurile acvatice – de la izvoarele râurilor și până la acvifere, din lacuri până în adâncul oceanelor. O serie de lucrări științifice recente afirmă prezența microplasticelor în apa de la robinet sau în cea îmbuteliată. Ele scot în evidență cât de necesară este atragerea atenției publicului larg asupra riscurilor pe care consumul apei potabile îl poate prezenta pentru sănătate.
O echipă formată din cercetătorii olandezi și elvețieni au inclus 50 de articole științifice într-un studiu ce analizează prezența microplasticelor în apa potabilă (Koelmans et al., 2019). Cercetătorii sugerează că cea mai mare concentrație de microplastice se află în prima „gură” pe care o bem de la robinet, ”pe locul doi”, cu o concentrație destul de ridicată, fiind cea din apa de pe fundul sticlelor de apă îmbuteliată. Ei au mai observat că abundența particulelor crește direct proporțional cu timpul de expunere la mediu înconjurător – cu cât apa este lăsată mai mult timp în contact direct cu aerul, cu atât crește gradul de contaminare.
Cercetătorii au luat în considerare numeroase studii de caz efectuate în Asia, Australia, Europa și America de Nord. Concluziile sunt următoarele: apa îmbuteliată, în care au fost raportate concentrații de până la 7 particule pe metru cub de apă, este mai poluată cu microplastice decât apa de la robinet, care are concentrații de până la 6 particule pe metru cub. Cele mai poluate ape sunt cele rezultate de la stațiile de epurare a apei, având concentrații de microplastice de până la 8 particule pe metru cub. Dintre polimerii analizați, polietilena și polipropilena au concentrațiile cele mai ridicate de microplastice, indiferent de tipul de apă din care au fost prelevați. Omniprezența acestor polimeri este cu atât mai îngrijorătoare cu cât ei sunt folosiți în producția unui număr semnificativ de bunuri de larg consum ca sarea marină sau pliculețele de ceai. Iar densitatea redusă (0,9 – 1,7 g/cm3) îi face ușor transportabile în mediul acvatic.
Un studiu despre prezența microplasticelor în Dunăre și Marea Neagră
Microplastice de culoare verde și roșie (fragmente și folii), prelevat din apele teritoriale românești (coasta Mării Negre); Sursa foto – Iulian Pojar, GeoEcoMar
Cercetările științifice recente din domeniu estimează că microplasticele ce provin din ape dulci (rauri, lacuri, etc.) contribuie la poluarea oceanului planetar cu o cantitate de până la 4 milioane de tone pe an. Cele mai mari concentrații au fost identificate în sedimentele prelevate din bazinele hidrografice din zonele urbane și din porturi.
Dunărea este al doilea fluviu ca lungime din Europa, parcurgând teritoriile a zece țări. Cât de poluate cu microplastice sunt apele sale? Și, mai ales, cât sunt de prezente acestea în porțiunea românească a Dunării, în Deltă și pe țărmul Mării Negre? Un posibil răspuns este oferit de articolul științific ”Sedimentary microplastic concentrations from the Romanian Danube River to the Black Sea” publicat în revista Scientific Reports în ianuarie 2021 de cercetătorii Iulian Pojar, Adrian Stănică și Michael Schultz (GeoEcoMar), împreună cu colegii lor, Friederike Stock, Christian Kochleus (German Federal Institute of Hydrology) și Chris Bradley (University of Birmingham). Cercetătorii au plecat de la ipoteza că fluviul Dunărea este calea principală de transport prin care microplasticele ajung în mediile studiate. Ei au analizat compoziția microplastică și abundența ei în sedimentele prelevate din 38 de situri aflate în zona Porțile de Fier, Delta Dunării, țărmul Mării Negre și șelful românesc și bulgar al Mării Negre. Studiile au inclus malurile fluviului, cele trei brațe prin care Dunărea se varsă în Marea Neagră, canale, lacuri și lagune din Deltă, plaje de pe țărmul românesc la Marea Neagră și largul mării (șelful românesc și bulgar), unde au fost prelevate probe submarine de la adâncimi de până la 120 de metri.
Concentrațiile de microplastice (particule pe kg de sediment) identificate în zona Porțile de Fier (a), arealul Deltei Dunării (b) și pe coasta și șelful vestic al Mării Negre (c); Pojar et al., 2021
Prima și cea mai importantă concluzie a articolului este următoarea: în toate cele 38 de probe de sedimente prelevate au fost găsite particule microplastice în concentrații variabile. În apele Dunării inferioare, au fost identificate concentrații scăzute (în amonte de Porțile de Fier I), medii (între Porțile de Fier I și Porțile de Fier II) și din nou scăzute (în aval de barajul Porților de Fier II). În Delta Dunării, au fost sesizate concentrații moderate la bifurcația dintre brațele Sulina și Sf. Gheorghe și în două puncte de eșantionare de pe coasta Mării Negre. Concentrații scăzute au fost identificate atât în Brațul Sf. Gheorghe, cât și în Lacul Roșu, dar concentrațiile au fost mai mari în canalul spre acest lac. Concentrațiile de microplastice au fost scăzute în Brațul Sulina, aflat în amonte de orașul cu același nume, iar concentrațiile identificate în sedimentele deltaice prelevate la nord de Brațul Sulina au fost ușor mai ridicate, cu excepția celor prelevate în canalul spre Lacul Fortuna.
Microplastice de culoare portocalie și neagră (fragmente), prelevate din apele Dunării inferioare; Sursa foto – Iulian Pojar, GeoEcoMar
În ceea ce privește concentrațiile microplastice din sedimentele de plajă prelevate de-a lungul coastei Mării Negre și din nisipurile marine ale șelfului intern bulgar și românesc, concentrațiile cele mai mari au fost identificate pe coasta Deltei Dunării, la Chituc și la gura de vărsare a Brațului Sf. Gheorghe, dar au fost mai mici în segmentul bulgar al Mării Negre. Autorii au mai precizat că majoritatea particulelor identificate în probele studiate provin din fibre și folii din plastic, cei mai comuni polimeri identificați fiind polietilena, polipropilena și polistirenul.
Microplasticele din apa de suprafață a Mării Negre au fost subiectul articolului ”Quantitative and Qualitative Evaluation of Plastic Particles in Surface Waters of the Western Black Sea”, publicat tot în ianuarie 2021 în Environmental Pollution (Pojar et al., 2021). Autorii – românul Iulian Pojar (GeoEcoMar) și germanii Christian Kochleus, Georg Dierkes, Sonja Ehlers, Georg Reifferscheid și Friederike Stock (Federal Institute of Hydrology) – susțin că apele teritoriale românești conțin până la 19 particule pe metru cub. Ei au identificat cele mai ridicate concentrații de microplastice la gurile de vărsare a Dunării în Marea Neagră și în apele din imediata proximitate a porturilor Constanța și Mangalia, constatând că abundența microplasticelor scade odată cu creșterea distanței de la țărm. Cele mai întâlnite particule ce plutesc în apele Mării Negre sunt de tipul fibrelor, iar polimerii cei mai comuni sunt polipropilena și polietilena. Cercetătorii susțin că sursa principală ale acestor particule antropice sunt apele Dunării, principalii generatori de microplastice fiind plasele de pescuit și pungile din plastic.
Microplastice de culoare verde și roșie, prelevate din apele Portului Constanța; Sursa foto – Iulian Pojar, GeoEcoMar
Deșeurile din perioada pandemică – o nouă amenințare pentru mediul marin?
Actuala criză sanitară mondială a determinat autoritățile medicale să recomande purtarea măștilor faciale, care sunt fabricate din materiale plastice non-degradabile. În articolul științific „The COVID-19 Pandemic Face Mask Waste: A Blooming Threat to the Marine Environment” (Dharmaraj et al., 2021) apărut în 2021, autorii – o echipă de cercetători din India, Tailanda și Malaiezia -, abordează un subiect foarte actual: poluarea cu microplastice din perspectiva surplusului de deșeuri de sorginte medicală – măști și mănuși chirurgicale, seringi și alte produse de uz medical care conțin plastic. În marile aglomerări urbane, susțin ei, criza Covid-19 a generat disfuncții semnificative în colectarea și gestionarea deșeurilor, suspendarea temporară sau chiar oprirea proceselor de reciclare a deșeurilor având efecte nocive asupra mediului marin. Pericolului ca microparticulele din plastic generate de gestionarea defectuoasă a deșeurilor medicale să ajungă în natură și să pună în pericol viața unor specii acvatice este unul cât se poate de real.