Учёные выяснили: выбросы микропластика в атмосферу оказались ниже

Международная группа исследователей провела комплексный анализ глобальных выбросов микропластика в атмосферу. Результаты, опубликованные в журнале Nature, указывают на существенное переоценивание объёмов этих выбросов в предыдущих работах. Учёные сопоставили обширный набор измерений со всего мира с результатами моделирования и пришли к выводу, что текущие оценки эмиссии микропластика в атмосферу завышены в тысячи раз.

Расхождение между моделями и измерениями

Микропластик, определяемый как частицы размером от 1 мкм до 5 мм, стал повсеместным загрязнителем. Однако понимание его атмосферного переноса и количественных потоков оставалось ограниченным из‑за разрозненных данных измерений и сложности моделирования. Существующие оценки глобальных выбросов варьировались на порядки величины.

В данном исследовании учёные впервые скомпилировали глобальный набор данных, включающий 2 782 измерения концентрации и осаждения атмосферного микропластика с 283 локаций по всему миру за период с 2014 по 2024 год. Эти данные были сопоставлены с результатами моделирования на основе трёх различных инвентаризаций выбросов: двух, полученных «сверху вниз» (top-down), и одной, построенной «снизу вверх» (bottom-up).

«Наше моделирование показывает от двух до четырёх порядков величины переоценки измеренной глобальной медианной концентрации атмосферного микропластика», — заключают авторы исследования.

Анализ выявил систематическое и значительное завышение концентраций во всех модельных сценариях. Например, медианная измеренная концентрация над сушей составила 0,08 частиц/м³, в то время как смоделированные значения для разных инвентаризаций варьировались от 105 до 1 506 частиц/м³. Над океаном разрыв был также велик: измеренная медиана — 0,003 частиц/м³ против модельных значений от 0,2 до 13,9 частиц/м³.

Преобладание наземных источников

Исследование чётко продемонстрировало доминирование наземных источников в общем количестве выбрасываемых частиц. Измеренная концентрация микропластика над сушей (за исключением прибрежных зон) оказалась в 27 раз выше, чем над открытым океаном.

«Применяя простой метод масштабирования, мы оценили, что выбросы с поверхности океана меньше по количеству, чем выбросы с суши», — указывается в работе.

После корректировки (скейлинга) выбросов на основе сравнения с измерениями учёные получили новые оценки. Суммарные глобальные выбросы с суши составляют 6,1 × 10¹⁷ частиц/год, в то время как с поверхности океана — на порядок меньше, 2,6 × 10¹⁶ частиц/год.

Масса против количества: парадокс океана

Одним из ключевых выводов исследования стало различие между вкладом источников в массу и в количество частиц. Хотя наземные источники, такие как истирание автомобильных шин и тормозных колодок, промышленные и бытовые выбросы, доминируют по числу частиц, их общая масса оказывается меньше.

Скейлинг показал, что масса ежегодных выбросов микропластика с суши оценивается в 0,0005 Тг, тогда как с океана — в 0,004 Тг для частиц размером 5–100 мкм. Это указывает на то, что частицы, поступающие с поверхности океана, в среднем крупнее и тяжелее. Как отмечают авторы:

«Источники на суше доминируют по количеству, но не по массе выбросов, что указывает на необходимость дальнейшего изучения распределения микропластика по размерам при выбросах».

Причины расхождений и направления будущих исследований

Авторы указывают на несколько причин, которые привели к значительному завышению оценок в более ранних работах. Во‑первых, предыдущие top-down‑оценки, которые пытались рассчитать выбросы на основе ограниченного набора измерений (например, только в западной части США), могли давать артефакты при экстраполяции на глобальный уровень, особенно переоценивая вклад океана.

Во‑вторых, фундаментальной проблемой остаётся неопределённость в распределении частиц по размерам как в выбросах, так и в измерениях. Преобразование массовых единиц в количественные и наоборот может вносить ошибку на несколько порядков, если неверно оценено среднее арифметическое частиц.

Прогресс в точном определении выбросов также ограничен отсутствием унифицированных протоколов отбора проб и анализа, а также недостаточной изученностью коэффициентов выбросов для различных видов человеческой деятельности.

В качестве приоритетов для будущих исследований учёные видят стандартизацию методов измерения, изучение распределения частиц по размерам непосредственно в выбросах и расширение измерений на более мелкие фракции, включая нанопластик. Только с увеличением объёма и качества данных можно будет перейти к более сложным методам, таким как обратное моделирование, для региональной коррекции инвентаризаций выбросов.

Таким образом, новое исследование не только пересматривает в сторону понижения глобальные потоки атмосферного микропластика, но и задаёт новую систему координат для будущих работ, подчёркивая критическую важность корректного учёта размерного распределения частиц и необходимости глобально согласованных методов мониторинга.