Загрязнение пресных вод полипропиленом приводит к дополнительному загрязнению метилртутью, а ее потенциал в мировом масштабе может достигать одной сотой процента в день. Даже в отсутствие света и микроорганизмов частицы полипропилена в пресных водах подвергаются выветриванию: они выделяют гидроксильные радикалы и растворенное органическое вещество, которые метилируют имеющуюся в воде неорганическую ртуть и алкилируют ее до токсичной метилртути. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience.
Раньше под выветриванием понимали химическое, физическое и биологическое преобразование горных пород. Сейчас этот процесс характерен и для пластика: за последние 50 лет накопилось около девяти миллиардов тонн пластиковых отходов, которые устойчивы в окружающей среде и по объему сопоставимы с многими горными породами. Существующие исследования сосредоточены в основном на процессах фотохимического выветривания (или «старения»), которое затрагивает пластик в облаках и верхних слоях поверхностных вод. При этом до 90 процентов мирового пластика оседает на глубине, куда практически не проникает солнечный свет, и где слои воды аккумулируют ртуть. В присутствии свободных радикалов она может подвергнуться реакции алкилирования и превратиться в метилртуть — нейротоксин, аккумулирующийся в пищевых цепях.
Ученые под руководством Хуана Иннаня (Yingnan Huang) из Китайской академии наук исследовали как микропластик в пресных водоемах влияет на их загрязнение метилртутью. Они взяли пробы пресной воды из разных регионов Китая, стерилизовали, разлили в герметичные стальные контейнеры и добавили частицы полипропилена диаметром меньше миллиметра в концентрации 1200 штук на литр. Затем контейнеры поместили в пруд на 42 дня, чтобы проследить за выветриванием микропластика и взаимодействием образовавшихся веществ в темноте без участия микроорганизмов.
Также авторы провели лабораторные эксперименты, в которых подвергли частицы полипропилена, политетрафторэтилена, перфторалкоксиалкана (тефлона) и калийной щелочи ускоренному выветриванию в присутствии высоких температур (до 90 градусов). Изменение поверхности частиц оценивали с помощью сканирующей электронной микроскопии, а отделившее от них органическое вещество — на масс-анализаторе ионно-циклотронного резонанса с Фурье-преобразованием.
До начала экспериментов концентрация неорганической ртути Hg(II) в образцах природных вод находилась в пределах от одного до восьми пикомоль на литр, то есть была фоновой. Количество метилртути чаще всего было ниже предела обнаружения. Длительное присутствие микропластика в воде не привело к общему росту концентрации ртути, но увеличило количество метилртути в пробах воды. По сравнению с контрольными образцами прирост составил 27-336 процентов. Авторы объяснили это выветриванием микропластика: оно способствовало образованию активных форм кислорода (гидроксильных радикалов OH), выделению растворенного органического вещества и последующему метилированию неорганической ртути.
Растворенное органическое вещество, выделившееся из микропластика, отличалось от природного меньшей молекулярной массой, низким содержанием серы и азота, и вдвое более высокой долей алифатических соединений. Учитывая, что на полипропилен приходится порядка 20 процентов мирового производства пластмасс и обнаруженных в водах пластиковых частиц, авторы оценили глобальный потенциал метилирования ртути по такому абиотическому механизму на величину до 7,5×10⁻³ процента в день. Это означает, что каждый день почти одна сотая процента местной концентрации ртути может алкилироваться до метилртути. Такие концентрации выглядят очень низкими, но из-за высокой биодоступности они представляют значительную опасность — в живых организмах метилртуть будет накапливаться в количествах, больших на порядки.
Микропластик переводит в более токсичные соединения не только ртуть, но и хром. В сочетании с производными бензофенона (УФ-фильтры в некоторых солнцезащитных кремах) в морской воде он сорбирует хром и переводит его из степени окисления +3 в степень окисления +6. Это может усиливать токсическую нагрузку на морские экосистемы вблизи пляжей.