Környezetszennyezés A tudomány műanyag tengeri spektruma
Környezetszennyezés: a műanyag tenger
A Kamilo strand távoli, a Hawaii Big Island csúcsán található, és nem érhető el közúton. Fehér homokjával és zúgó szörfözésével mindent megtalálhat, amit elvárhat egy trópusi idilli tengerparttól - ha nem lenne olyan probléma, amelyet aligha lehet figyelmen kívül hagyni: A rengeteg műanyag szemét hever elrontja a képet. Palackok, halászhálók, kötelek, cipők és még fogkefék is találhatók az itt felhalmozódó szemétben, az óceán áramlatok és a helyi örvények speciális kombinációja miatt. Amint azt a 2011-es tanulmányok kimutatták, a homok felső rétege súlyának akár 30% -át műanyagból teszi ki. A Kamilo strandot már a világ legpiszkosabb strandjának nevezték, és nagyon tiszta és félelmetes képet nyújt arról, hogy az emberiség mennyi műanyag hulladékot süllyesztett el már az óceánokban.
Az Északi-sarktól az Antarktiszig, a felszíntől az óceán üledékéig - bárhová is néztek a tudósok, műanyagot találtak. Az ember által hátrahagyott egyéb maradványok rothadnak vagy rozsdásodnak - a műanyag viszont évekig tart, elpusztítja az állatokat, szennyezi a környezetet és tönkreteszi az egész partvonalat. Egyes becslések szerint az óceánokban az alom 50-80 százaléka műanyag. "A földön vannak olyan helyek, ahol nem lehet műanyagot találni" - mondja Kara Lavender oceanográfus, a Tengeri Oktatási Egyesület Woods Hole-i (Massachusetts) törvénye. "A tengerben azonban bárhová is néztünk, műanyagra bukkantunk. Csak mindenhol."
Az újságok tele vannak cikkekkel a Csendes-óceán középső részén található nagy szemétfoltról, a Nagy-csendes-óceáni szemétfoltról, körülötte rengeteg műanyag lebeg, és mindenhol önkéntesek segítenek a strandok megtisztításában. Sok szempontból azonban a kutatás lassabban indul, mint az érintett nyilvánosság. A tudósok továbbra is először a legalapvetőbb kérdésekre próbálnak választ adni: Mennyi műanyag lebeg valójában az óceánban? Hol van, milyen formában fordul elő, és milyen következményei vannak? A tengeri kutatás azonban nehéz, drága és időigényes: a hatalmas óceánokat nem olyan könnyű megkeresni a gyakran mikroszkopikus műanyag részecskékre, és csak néhány kutató tűzte ki ezt célul.
De az érdeklődés növekszik. "Az elmúlt négy évben több publikáció jelent meg a témában, mint az elmúlt 40 évben együttvéve" - mondta Marcus Eriksen, a kutatási igazgató és a kaliforniai Santa Monica 5 Gyres Intézetének társalapítója. A szervezet harcolni akar az óceánok műanyagszennyezésével, annak ellenére, hogy a tudósok és a környezetvédelem aktivistái nagyon jól tudják, hogy ez nem könnyű feladat. 2016 májusában az ENSZ Környezetvédelmi Programja (UNEP) közzétett egy nyilatkozatot, amely szerint "a tengerben lévő műanyag és mikroplaszt hulladékok egyre nagyobb problémát jelentenek, és a lehető leghamarabb globális válaszra van szükség".
Honnan származik ez a műanyag?
2014-ben a Hawaii északnyugati partjainál lévő Papahānaumokuākea természetvédelmi terület egy csapata 11,5 tonna súlyú halászhálót húzott ki a vízből - körülbelül olyan nehéz, mint egy busz a városi forgalomban. Az óceán műanyag hulladékának nagy része állítólag hálókból és egyéb halászfelszerelésekből származik, amelyeket elveszítettek vagy a tengeren ártalmatlanítottak. Az UNEP becslései szerint ezek a szellemhálók az alom tíz százalékát teszik ki a tengerben - körülbelül 640 000 tonnát [1].
És még sok más van. A műanyag globális termelése minden évben növekszik. Ez már körülbelül 300 millió tonnát tesz ki, és nagy része valamikor az óceánba kerül. Műanyag szemetet hagynak a tengerparton, műanyag zacskók fújnak a tengerbe. A hulladéklerakókból származó hatalmas mennyiségeket könnyen el lehet mosni vagy el lehet fújni, ha az üzletek nincsenek megfelelően védve. Más források kevésbé nyilvánvalóak: amikor az abroncsok elhasználódnak, apró töredékek maradnak az úton, amelyek a csatornába és végül az óceánokba kerülnek.
Különböző óceánokon végzett expedíciói során Eriksen csapata már mindenféle dolgot talált a tengerben, és 2014-ben kiadványként értékelte őket. Súlyban mérve a tengerben úszó műanyag több mint 87 százaléka nagyobb, mint 4,75 milliméter, beleértve a bójákat, köteleket, hálókat, vödröket, palackokat és táskákat. A cikkek számát tekintve azonban a nagy műanyag alkatrészek csak hét százalékot tettek ki. Számos műanyag tárgy, amelyet állandóan napfénynek és hullámoknak tesznek ki, fokozatosan mikroszkopikus részecskékké válnak össze; mások eleve apróak, például úgynevezett mikragyöngyök, kis gömbök, amelyeket a tisztító krémekhez és más kozmetikai termékekhez adnak, és végül eltűnnek a csatornarendszerben.
Richard Thompson, az Egyesült Királyság Plymouth Egyeteméről kutat az óceán műanyag hulladékáról. Amióta 2004-ben rátalált a mikroműanyagok kifejezésre, egyre nagyobb az aggodalom. Ma magát a kifejezést többnyire csak öt milliméternél kisebb átmérőjű részecskékre használják. Thompson kutatócsoportja nemcsak Nagy-Britannia 18 strandjáról, hanem az Északi-tenger planktonmintáiból is megtalálta ezt a mikroplasztikát, amelyeket már az 1960-as években gyűjtöttek. Azóta a mikroplasztika kulcsszóval rendelkező kiadványok száma az egekbe szökött, és egyre több tudós igyekszik választ adni számos kérdésre, például arra, hogy mennyire mérgező az anyag, vagy mennyire elterjedt az egész világon.
Amúgy mennyi van?
Az óceánban műanyag után kutatni a felszínen drága és nehéz - de az óceánon tovább kutatni még nehezebb. Ezért sok mélytengeri területről egyáltalán nincs olyan minta, amelyet soha nem vizsgáltak volna. És még ha elemezni is tudná ezeket a régiókat, óriási mennyiségű vízre lenne szüksége onnan ahhoz, hogy megbízható eredményeket érjen el az alacsony műanyagkoncentráció mellett. Ezért sok kutatónak becslésekkel és előrejelzésekkel kell dolgoznia.
Jenna Jambeck csapata Athénban, a Georgiai Egyetemen kutat a hulladékgazdálkodás területén, és 2015-ben kiszámította, hogy a part menti országok és régiók mennyi szemetet termelnek, és ebből mekkora mennyiségű műanyag kerül végül a tengerbe. A csoport éves összege 4,8–12,7 millió tonna volt - ez nagyjából megfelel 500 milliárd műanyag palacknak. Becsléseik szerint az összes műanyag, amely valahol elveszett vagy a tengerbe süllyed, valamint az ott már fekvő műanyag hiányzik a becsléseikből.
Annak érdekében, hogy ezt valahogy megbecsülni tudják, néhány kutató vadászni ment finom hálóval. Szintén 2015-ben Erik van Sebille okeanográfus a londoni Imperial College-ból és munkatársai közzétették az egyik legnagyobb adatgyűjteményt erről. A kutatók a Jeges-tenger kivételével szinte minden tengeren 11 854 egyéni túra összes adatait összesítették, és egyfajta globális leltárt készítettek az óceán felszínén úszó kis műanyag részecskékről.
Becsléseik szerint 2014-ben 15–51 billió mikroplaszt részecske lebegett az óceánokban, össztömegük 93 000–236 000 tonna volt. Ezek a számok azonban problémát jelentenek a tudósok számára. Mivel a felszínen úszó műanyag valójában csak egy kis része annak, amelynek Jambeck szerint évente a tengerbe kerül. De hol van akkor a többi? "Ez a nagy kérdés" - mondja Jambeck. - A válasz nehéz.
És pontosan ezt próbálják megtalálni a tudósok. Jambeck most a "Marine Debris Tracker" okostelefon-alkalmazással dolgozik, amelyben a felhasználók információkat közölnek a szemétről, és ily módon hatalmas mennyiségű adatot tömörítenek. Jambeck részt vesz egy UNEP projektben is, amelynek célja egy globális adatbázis felállítása az alomról a tengeren.
Hol a többi?
Ha azonban megnézi az adatokat, akkor eltérést talál a számítás szerint a tengerbe jutó műanyag mennyisége és az ott ténylegesen talált anyag között - most az "eltűnt műanyagról" beszélünk. Az egészet még elgondolkodtatóbbá teszi, hogy egyes régiókban az utóbbi években nem nőtt a műanyag koncentrációja a tengerben, bár a termelés világszerte az egekbe szökött.
A közvéleményt eddig jobban aggasztotta a csendes-óceáni szemétörvény, ahol egy óriási vízörvény műanyag részecskéket visz magával. A név valójában félrevezető, rengeteg szemetet nem talál ott. Egy 2001-es tanulmányhoz kiszámolták, hogy az örvényáram közepette négyzetkilométerenként 334 271 darab műanyag gyűlik össze. Ez a Csendes-óceánon mért legnagyobb mennyiség, de végül három négyzetméterenként csak egy részecskét jelent.
Van Sebille csapatának modellszámításai azt sugallják, hogy a csendes-óceáni szemétörvényben a koncentráció, mint az Atlanti-óceán északi részének hasonló területén, valójában több nagyságrenddel magasabb lehet, mint más területeken. Természetesen csak a mérhető műanyag szerepel a számításokban, mert a hiányzó anyag természetesen hiányzik - és bárhol.
Része valószínűleg az óceán fenekén található. Néhány műanyag hulladékot, még akkor is, ha kezdetben a felszínen úszik, a tengeri élőlények gyarmatosítják és fokozatosan a mélységbe húzzák. Thompson munkája mikroterméket is talált a mélytengeri üledékekben; természetesen hiányozhat a hiányzó millió tonnák mennyisége - de ezeket a területeket nagyon kevéssé tárták fel, ezért ez nem egyértelmű. A helyzet az, hogy a távvezérelt eszközök folyamatosan nagyobb műanyagdarabokat ütnek alatta a mélytengeri árkokba süllyedt szemét között.
Az óceán műanyagának nagy részét egyszerűen a parton mossák fel; Új klasztereket fedeznek fel folyamatosan. 2014-ben a kutatók, köztük Thompson is, kimutatták, hogy a Jeges-tengeren a nagymértékben nagyobb nagyságrendű mikroplasztikumok gyűltek össze, mint az erősen szennyezett felszíni vizek. "Rengeteg ötlet van arról, hogy hol lehet a hiányzó műanyag" - mondja Law. - Csak még nem tudjuk.
Most Thompson már nem csak a mikroműanyagokat keresi, hanem a nanoműanyagokat is - a legkisebb részecskék kisebbek, mint 100 nanométer. "A műanyag nanorészecskéket már gyártják" - magyarázza a kutató. "Tehát ésszerű, hogy egyesek a nagyobb részek felbomlásakor kerülnek a környezetbe vagy keletkeznek." A nanoműanyagokat azonban nagyon nehéz tanulmányozni. Egyfajta spektroszkópiával szokták meghatározni, hogy a tengerben található részek és részecskék műanyagból készülnek-e; Ez a módszer azonban nem alkalmazható tíz mikrométernél kisebb részecskék esetén - magyarázza Thompson. Most részt vesz egy brit kormány által finanszírozott RealRiskNano nevű projektben, és meg akarja tudni, hogy ezek az apró töredékek milyen forrásokból és milyen utakon jutnak be a környezetbe. "Nem lennék meglepve, ha mindenhol megtalálhatók lennének. Méretük azonban a környezeti minták részecskéinek jelenlegi kimutatási határértéke alatt van."
Milyen kárt okoznak?
Mint a kutatók már kimutatták, a tengerben lévő műanyag árt az állatoknak. Az úszó halászeszközök, az úgynevezett szellemhalászat fajok százait fogta el és ölte meg, a teknősöktől a fókákon át a madarakig. Sok élőlény egyszerűen lenyeli a műanyag részeket is, amelyek aztán felhalmozódnak az emésztőrendszerükben. Gyakran idézett ábra szerint műanyag alkatrészek találhatók az Északi-tenger partvidékén holtan kimosó összes fulmár 90 százalékában. Nem világos azonban, hogy a műanyag szennyezés valóban nagyobb hatással van e tengeri madarak populációjára.
A mikroműanyagok toxicitását a laboratórium már bizonyította; az anyagokat azonban gyakran nagyobb koncentrációban használják ott, mint amilyenek az óceánokban valójában előfordulnak. Arnaud Huvet az ifremer-től, a bretagne-i Plouzané-i francia tengerkutatási kutatóintézettől gerincteleneket kutat. 2016 februárjában megjelent cikkében bemutatta a csendes-óceáni osztriga kísérleteinek eredményeit; műanyaggal etette őket, olyan koncentrációban, amely megfelel a tényleges élőhelyük üledékében lévő mennyiségnek. A műanyaggal dúsított vízből származó állatok gyengébb minőségű tojásokat és spermiumokat hoztak létre, és végül 41 százalékkal kevesebb lárva fejlődött ki, mint az összehasonlító csoportban, amelyet normál vízben tartottak. Ez volt az első tanulmány, amely közvetlen kapcsolatot mutatott ki a plasztika és a termékenység között. "Ez a sláger" - mondja van Sebille.
Oona Lönnstedt és Peter Eklöv halökológusok által 2016 júniusában közzétett tanulmány valami hasonlót talált, amely a sügér lárváinak mikrohullámú műanyagnak tette ki a környezetét valóban releváns koncentrációban. A lárvák lenyelték a műanyagot, sőt úgy tűnt, hogy inkább a szokásos étrendhez képest. Ezután azonban lassabban nőttek, és már nem tudtak reagálni a ragadozó halak illataira. Alig 24 órát töltött egy ragadozó halakkal ellátott tartályban, a műanyaggal táplált lárváknak csak 34 százaléka maradt életben. Ezzel szemben a tiszta vízben nevelt lárvák 46 százalékot tettek ki.
Lönnstedt, az Uppsalai Svéd Egyetem munkatársai is irritálták azokat a fotókat, amelyek az átlátszó lárvák hasában jól láthatóvá tették a kis műanyag golyókat. "Ez őrültség és sürgős fellebbezés" - mondja. "Aki műanyagot állít az óceánban, nem jelent problémát, annak meg kell néznie az adatokat."
Néhány tudós azonban kétségbe vonja e munka fontosságát. Alastair Grant ökológusként dolgozik a University of East Anglia, Norwich, Egyesült Királyság. Elmondása szerint a Lönnstedt kísérleteiben hatásokhoz vezető műanyagszintek - 10-18 részecske literenként - messze meghaladják a ténylegesen talált mennyiségeket. Ez általában egy részecske literenként, mondja. "Számomra az adatok azt jelentik, hogy a legtöbb területen a mikroműanyagok mennyisége valószínűleg olyan határokon belül van, amelyek nem károsak a környezetre."
Mit tehetünk?
Még akkor is, ha az óceánban lévő műanyagra vonatkozó adatok hiányosak, a kutatók egyetértenek abban, hogy nem szabad tovább várni, mielőtt bármit is csinálnánk. De mi van? Viszonylag ellentmondásos projektet indított az The Ocean Cleanup nonprofit szervezet: A csoport 2020-ig 100 kilométeres úszógátat akar építeni a csendes-óceáni szemétörvényben, és ott a műanyag körülbelül felét kifogja. Sok tudós meglehetősen szkeptikus a projekt iránt. Véleménye szerint az ott található műanyag nagyon elszigetelt és nehezen gyűjthető; emellett a gát befolyásolhatja a halállományokat és a planktonokat. Boyan Slat a The Ocean Cleanup ügyvezető igazgatója és nyitott a kritikákra; de a projektet csak az elején látja, és utal a jelenleg a holland partok közelében épülő prototípusra. "Ez a tesztrendszerünk a negatív hatások azonosítására. Ezeket csak az alkalmazásban lehet rögzíteni" - magyarázza.
Van Sebille és munkatársa, Peter Sherman 2016 elején megjelent tanulmánya szerint sokkal hatékonyabb lenne a takarítási rendszert a kínai és az indonéziai partok közelében elhelyezni, ahol a műanyag szennyezés jelentős része származik. "Minél közelebbről avatkozik be a műanyaggyártásba, annál jobb" - állítja van Sebille. "Meg kell állítanunk a műanyag hulladékot a termelő létesítményekben. Meg kell állnunk ott." Eriksen párhuzamot von a légszennyezés megközelítésével, ahol az emberek már régóta rájöttek, hogy a légszűrők nem állandó megoldások. Az egész óceán szűrése ugyanolyan valószínűtlen - mondja. "Az emberek szerte a világon kezdik kezelni a probléma gyökerét." De ez azt jelenti: Kevesebb műanyagot használhatunk, javítanunk kell a hulladékgazdálkodást és újrahasznosítanunk kell az anyagot, mielőtt még a tengerbe kerülne.
Ez természetesen sokat kérdez, mert a műanyag mindenütt megtalálható. Sok tudós olyan világról álmodozik, amelyben a plasztikai probléma kontroll alatt áll. Law és Jan van Franeker kutatása szerint néhány, a tengeren úszó műanyagtípus néhány év alatt eltűnhetett. Talán akkor a Kamilo Beach újra idilli és tiszta lenne.
A műanyag azonban nyomot hagy és apró részecskerétegeket képez a tengerfenék üledékében. Idővel ez a műanyag gyakorlatilag bekerül a földbe - műanyag korszakunk öröksége. "Akkor egy réteg műanyag kőzet lesz az egész világon" - mondja Eriksen.