Резюме. Загрязнение окружающей среды стойкими к деградации микрочастицами синтетических полимерных материалов (микропластиком) в наши дни становится одной из нарастающих глобальных проблем. Вместе с тем исследования о поведении пластиковых микрочастиц в окружающей среде находятся лишь в начальной стадии, как и разработка методов предотвращения и регулирования загрязнения водных объектов микропластиком. Автором впервые в мировой научной практике для этих целей было предложено использовать барьерную роль макрофитов. На основе натурных и лабораторных экспериментов с пластиковыми микрочастицами с различной полимерной матрицей (полиэтилен, полистирол, полиэтилентерефталат, полиэстер) и воздушно-водной и погруженной растительностью, а также растениями с плавающими на поверхности воды листьями установлен ряд механизмов, прямо и опосредованно ведущих к задержанию микропластика макрофитами. По преобладанию того или иного физического процесса эти механизмы можно объединить в четыре группы: 1) появление дополнительных сопротивлений перемещению водных и воздушных масс. Изменение кинематической структуры потоков воды и воздуха способствует замедлению движения микрочастиц, их осаждению и задержанию растениями; 2) гашение кинетической энергии ветровых волн и дождевых капель зарослями макрофитов предотвращает повторное перемещение уже задержанных микрочастиц; 3) механическое задержание пластиковых микрочастиц происходит в результате существования неровностей в структуре растений, ситоподобных структур из переплетений стеблей и листьев, объемной массы растительного опада, адгезии поверхностей растений и микрочастиц, что усиливается липкими поверхностями перифитона; 4) притягивание и прилипание пластиковых микрочастиц к растениям и друг к другу происходит в результате взаимодействия электрических полей.

Для цитирования: Казмирук В.Д. Механизмы перехвата пластиковых микрочастиц буферными зонами из макрофитов. Геосистемы переходных зон, 2021, т. 5, № 4, с. 378–388.
https://doi.org/10.30730/gtrz.2021.5.4.378-388

For citation: Kazmiruk V.D. Mechanisms of plastic microparticles retention by buffer zones with macrophytes. Geosistemy perehodnykh zon = Geosystems of Transition Zones, 2021, vol. 5, no. 4, pp. 378–388. (In Russ., abstr. in Engl.).
https://doi.org/10.30730/gtrz.2021.5.4.378-388

1. Казмирук В.Д. 1990 . Гидравлические сопротивления высшей водной растительности. Водные ресурсы , 1: 101–108.

2. Казмирук В.Д. 2020 . Микропластик в окружающей среде: Нарастающая проблема планетарного масштаба . М.: URSS, 432 c.

3. Казмирук В.Д. 2021 . Барьерная роль макрофитов при загрязнении водных объектов микропластиком. Наука. Инновации. Технологии , 3: 133–149.

4. Казмирук В.Д., Казмирук Т.Н., Бреховских В.Ф. 2004 . Зарастающие водотоки и водоемы: Динамические процессы формирования донных отложений . М.: Наука, 310 с.

5. Bai Z., Wang N., Wang M. 2021 . Effects of microplastics on marine copepods. Ecotoxicology and Environmental Safety , 217: 112243. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2021.112243

6. Chen S., Sanfod L.P., Koch E.W., Shi F., North E.W. 2007 . A nearshore model to investigate the effects of seagrass bed geometry on wave attenuation and suspended sediment transport. Estuaries and Coasts , 30(2): 296–310. https://doi.org/10.1007/BF02700172

7. Di M., Liu L., Wang W., Wang J. 2019 . Manuscript prepared for submission to environmental toxicology and pharmacology pollution in drinking water source areas: Microplastics in the Danjiangkou Reservoir, China. Environmental Toxicology and Pharmacology , 65: 82–89. https://doi.org/10.1016/j.etap.2018.12.009

8. Eitzen L., Paul S., Braun U., Altmann K., Jekel M., Ruhl A.S. 2019 . The challenge in preparing particle suspensions for aquatic microplastic research. Environmental Research , 168: 490–495. https://doi.org/10.1016/j.envres.2018.09.008

9. Esiukova E.E., Lobchuk O.I., Volodina A.A., Chubarenko I.P. 2021 . Marine macrophytes retain microplastics. Marine Pollution Bull. , 171: 112738. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2021.112738

10. Goss H., Jaskiel J., Rotjan R. 2018 . Thalassia testudinum as a potential vector for incorporating microplastics into benthic marine food webs. Marine Pollution Bull. , 135: 1085–1089. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2018.08.024

11. Horvath T.G. 2004 . Retention of particulate matter by macrophytes in a first-order stream. Aquatic Botany , 78(1): 27–36. https://doi.org/10.1016/j.aquabot.2003.09.003

12. Jones K.L., Hartl M.G.J., Bell M.C., Capper A. 2020 . Microplastic accumulation in a Zostera marina L. bed at Deerness Sound, Orkney, Scotland. Marine Pollution Bull. , 152: 110883. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2020.110883

13. Kalćĺková G. 2020 . Aquatic vascular plants – A forgotten piece of nature in microplastic research. Environmental Pollution , 262: 114354. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.114354

14. Kukkola A., Krause S., Lynch I., Sambrook Smith G.H., Nel H. 2021 . Nano and microplastic interactions with freshwater biota – Current knowledge, challenges and future solutions. Environment International , 152: 106504. https://doi.org/10.1016/j.envint.2021.106504

15. Luther M.E., Leonard L.A. 1995 . Flow hydrodynamics in tidal marsh canopies. Limnology and Oceanography , 40(8): 1474–1484. https://doi.org/10.4319/lo.1995.40.8.1474

16. Quartet S., Kroo’n A., Augustinus P.G.E.F., Van Santen P., Tri N.H.J. 2007 . Wave attenuation in coastal mangroves in the Red River Delta, Vietnam. Asian Earth Science , 29(4): 576–584. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2006.05.008

17. Santos C.B., de los, Krång A.-S., Infantes E. 2021 . Microplastic retention by marine vegetated canopies: Simulations with seagrass meadows in a hydraulic flume. Environmental Pollution , 269: 116050. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.116050

18. Sendra M., Sparaventi E., Novoa B., Figuera A. 2021 . An overview of the internalization and effects of microplastics and nanoplastics as pollutants of emerging concern in bivalves. Science of the Total Environment , 753: 142024. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142024

19. Stead J.L., Cundy A.B., Hudson M.D., Thompson Ch.E.L., Williams I.D., Russell A.E., Pabortsava K. 2020 . Identification of tidal trapping of microplastics in a temperate salt marsh system using sea surface microlayer sampling. Scientific Reports , 10: 14147. https://doi.org/10.1038/s41598-020-70306-5