Методы определения микро- и нанопластика в почве: о современных подходах рассказал эксперт ЦОК АПК

Загрязнение микро- и нанопластиком (МНП) становится глобальной экологической проблемой. Источником этих одних из самых коварных загрязнителей окружающей среды являются разлагающиеся пластиковые отходы, сельскохозяйственные плёнки, сточные воды и атмосферные осадки. Почва, как ключевой компонент экосистем, аккумулирует эти частицы, что угрожает биоразнообразию, сельскому хозяйству и здоровью человека.

– Обнаружение в почве микро- и нанопластика существенно затруднено из-за сложного состава матрицы, малых размеров частиц и отсутствия универсальных методов детекции, – рассказывает заместитель директора Алтайского филиала ФГБУ «ЦОК АПК» Ирина Лапшина. — Кроме того, почва содержит органические и минеральные компоненты, которые мешают их обнаружению.

В первую очередь, перед проведением анализа необходимо правильно подготовить образцы почвы. Отбор проб проводится с учётом неоднородности распределения МНП. Для минимизации её влияния применяют методы квартования или случайного отбора.

Чтобы избежать вторичного загрязнения образцов почвы, обязательно использовать металлические инструменты.

Для удаления природных органических соединений применяют:

– обработку перекисью водорода (H₂O₂) или пероксимоносульфатом калия (KHSO₅);

– ферментативное разложение (протеиназа, целлюлаза);

– кислотный или щелочной гидролиз (HCl, NaOH);

– флотация: разделение частиц по плотности с использованием насыщенных растворов (NaCl, ZnCl₂).

Далее проводят сепарацию частиц:

– флотация: разделение по плотности с использованием растворов NaCl (1,2 г/см³) или NaI (1,6 г/см³), при которой легкие полимеры (полиэтилен, полипропилен) всплывают, тяжелые фрагменты (ПВХ) остаются в осадке;

– фильтрация с использованием мембранных фильтров с размером пор 0,45–10 мкм для улавливания микрочастиц.

Существуют различные методы идентификации микро- и нанопластика в почвах, среди которых выделяют:

1. Визуальные методы:

– оптическая микроскопия;

– сканирующая электронная микроскопия (СЭМ).

В настоящее время развивается автоматизация распознавания частиц на основе искусственного интеллекта.

2. Спектроскопические методы:

– инфракрасная спектроскопия с Фурье-преобразованием (FTIR);

– Рамановская спектроскопия; Пиролиз-газовая хроматография/масс-спектрометрия (Py-GC/MS).

3. Хроматографические и масс-спектрометрические методы:

– термодесорбционная газовая хроматография-масс-спектрометрия (TDS-GC/MS);

– жидкостная хроматография с тандемной масс-спектрометрией (LC-MS/MS).

4. Новые и развивающиеся методы:

– лазерная прямая инфракрасная визуализация (LDIR);

– атомно-силовая микроскопия с инфракрасной спектроскопией (AFM-IR);

– масс-спектрометрия вторичных ионов (ToF-SIMS).

Однако при любом из используемых методов существуют серьезные проблемы по определению микро- и нанопластика, которые связаны со сложностью разделения из-за гетерогенности почвы, отсутствия в Российской Федерации стандартизированных методик для анализа и отсутствия эталонных материалов для калибровки оборудования. 

Ирина Лапшина отмечает, что определение микро- и нанопластика в почве хоть и остаётся сложной задачей, требующей комбинации методов, но для минимизации риска отставания от мировых лидеров в данном направлении необходимо делать ключевые шаги, такие как разработка и стандартизация методик исследований и методов, снижающих вмешательство почвенной матрицы.

Решение этих задач крайне необходимо для оценки экологических рисков и разработки стратегий сохранения и восстановления почв.