Загрязнение микро- и нанопластиком (МНП) становится серьезной глобальной экологической проблемой. Основными источниками этих опасных загрязнителей окружающей среды становятся разлагающиеся пластиковые отходы, сельскохозяйственные пленки, сточные воды и даже атмосферные осадки. Почва, как важный элемент экосистем, накапливает эти частицы, что ставит под угрозу биоразнообразие, сельское хозяйство и здоровье человека.
– Обнаружение в почве микро и нанопластика существенно затруднено из-за сложного состава матрицы, малых размеров частиц и отсутствием универсальных методов детекции, – рассказывает начальник отдела обеспечения исследований почв ФГБУ «ЦОК АПК», кандидат сельскохозяйственных наук, член Научно-технического совета Минсельхоза России и технический эксперт Росаккредитации Василий Луговкин.
Также в почве присутствуют органические и минеральные вещества, которые затрудняют выявление МНП. Поэтому перед началом анализа важно правильно подготовить образцы почвы. Пробы берутся с учётом неоднородности распределения МНП. Чтобы снизить её влияние, используют методы квартования или случайного отбора.
Для предотвращения вторичного загрязнения образцов почвы необходимо использовать только металлические инструменты.
Для удаления природных органических соединений используют:
– обработку пероксидом водорода (H₂O₂) или пероксидом моносульфата калия (KHSO₅);
– ферментативное расщепление (протеаза, целлюлаза);
– кислотный или основный гидролиз (HCl, NaOH);
– Флотация: процесс разделения частиц по их плотности с применением насыщенных растворов (например, NaCl, ZnCl₂).
Затем осуществляется сепарация частиц:
– Флотация: процесс разделения по плотности с применением растворов NaCl (1,2 г/см³) или NaI (1,6 г/см³). В ходе этого процесса легкие полимеры, такие как полиэтилен и полипропилен, поднимаются на поверхность, в то время как более тяжелые фрагменты, например ПВХ, остаются на дне.
– фильтрация с применением мембранных фильтров с размером пор от 0,45 до 10 мкм для захвата микрочастиц.
Существует несколько методов для идентификации микро- и нанопластика в почвах, среди которых можно выделить:
1. Визуальные подходы:
- оптическое микроскопирование;
– сканирующая электронная микроскопия (СЭМ)
В настоящее время активно развивается автоматизация распознавания частиц с использованием технологий искусственного интеллекта.
2. Методы спектроскопии:
– инфракрасная спектроскопия с применением Фурье-преобразования (FTIR);
– Рамановская спектроскопия; пиролизная газовая хроматография с масс-спектрометрией (Py-GC/MS).
3. Методы хроматографии и масс-спектрометрии:
– термодесорбционная газовая хроматография с масс-спектрометрией (TDS-GC/MS);
– жидкостная хроматография с тандемным масс-спектрометром (LC-MS/MS).
4. Новые и перспективные методы:
– инфракрасная визуализация с использованием лазерной прямой (LDIR);
– атомно-силовая микроскопия с инфракрасной спектроскопией (AFM-IR);
– масс-спектрометрия вторичных ионов (ToF-SIMS).
Тем не менее, независимо от применяемых методов, существуют значительные проблемы с определением микро- и нанопластика. Эти трудности обусловлены сложностью разделения компонентов из-за гетерогенности почвы, отсутствием в России стандартизированных методик анализа и нехваткой эталонных материалов для калибровки оборудования.
Василий Луговкин подчеркивает, что выявление микро- и нанопластика в почве остается сложной задачей, требующей сочетания различных методов. Однако для снижения риска отставания от мировых лидеров в этой области России необходимо предпринять важные шаги, такие как разработка и стандартизация исследовательских методик и методов, минимизирующих вмешательство в почвенную матрицу.
Решение данных задач является крайне важным для оценки экологических рисков и разработки стратегий по сохранению и восстановлению почв.
Источник и фото: ФГБУ ЦОК АПК.
