За десятилетие, проведенное в почве, сигаретные фильтры не разложились, а лишь стали похожи на обычную грязь. Их пластиковые волокна разрушились на микрочастицы, прочно соединились с минералами и трансформировались во вторичный микропластик. К тому же, уже на пятом году разложения отходы начали вновь оказывать негативное воздействие на почву.
На протяжении многих лет миллиарды окурков регулярно выбрасывались на улицы, вдоль дорог, на пляжи и в парки. Основу этих отходов составляет ацетат целлюлозы – это пластиковый полимер, который не подвергается естественному разложению в окружающей среде. В процессе производства сигареты тысячи тонких волокон плотно упаковываются внутри бумажной обертки, чтобы удерживать вредные компоненты во время курения.
Предыдущие исследования экологического воздействия занимали от нескольких недель до нескольких месяцев. Специалисты оценивали только первоначальное попадание вредных веществ в воду или почву. Для науки было важно определить, как пластиковые полимеры подвергаются разрушению в естественной среде в течение продолжительного периода.
Результаты десятилетнего мониторинга опубликовали в журнале Environmental Pollution. Экологи собрали тысячи окурков, поместили их в сетчатые мешки и распределили по трем различным средам для сравнительного анализа. Одни мешки были выложены на твердые городские поверхности, другие – зарыты в бедный песчаный грунт, а третьи – в плодородную почву лугов, богатую микроэлементами.
Для оценки изменения массы исследователи периодически извлекали образцы. Разрушение пластиковых фильтров происходило поэтапно. На начальном этапе процесс был интенсивным: бумага растворялась, вода вымывала легкодоступные химические вещества, а окурки теряли до 20% своей массы.
Со временем скорость физического разрушения снизилась благодаря прочной молекулярной структуре ацетата целлюлозы. На городской поверхности асфальта процесс разрушения волокон практически прекратился, и через 10 лет масса уменьшилась всего на 52%. В богатой влагой почве окурки потеряли около 84% своей массы. Однако, это снижение не свидетельствует о полном биоразложении. Хрупкий пластик лишь рассыпался на мелкую пыль и вымывался дождями в землю.
Полностью разложить пластиковые волокна не удалось ни в одном из опытных участков. При изучении образцов под электронным микроскопом исследователи зафиксировали, что разрушенные волокна ацетата целлюлозы утратили свою первоначальную структуру и прочно соединились с минералами почвы, сформировав плотные микроскопические образования. Таким образом, полимер превратился во вторичный микропластик, который перестал быть заметным визуально, однако продолжает существовать в окружающей среде.
Для оценки потенциальной опасности старых отходов биологи использовали метод водных вытяжек, заключавшийся в замачивании сигаретных окурков различного возраста и последующем нанесении полученной жидкости на колонии светочувствительных бактерий Aliivibrio fischeri (этот индикатор широко используется в лабораторной практике. Если бактерии отсутствовали, раствор считали токсичным.
График отравлений демонстрировал волнообразную динамику. Наибольшую гибель микроорганизмов вызывали вытяжки из новых фильтров, что объяснялось высоким содержанием растворимого никотина и тяжелых металлов. Со временем химические вещества вымывались под воздействием дождей, и окурки становились менее токсичными. Тем не менее, через пять лет токсичность смывов резко возросла.
В статье авторы высказывают мнение, что к данному моменту молекулярная структура пластика начала деградировать, что привело к высвобождению в воду новых токсичных химических соединений, являющихся частью полимера. Кроме того, методика эксперимента не исключает иную возможность: за пять лет пористый фильтр мог действовать как абсорбент. Попавшие внутрь почвенные грибки могли оставить там токсичные продукты своей жизнедеятельности, что и стало причиной отравления тестовых бактерий.
На протяжении десяти лет было установлено, что ацетат целлюлозы не подвержен естественному разложению. Заметное разрушение сигаретной фильтра в богатой почвой среде свидетельствует не о гниении, а об измельчении и преобразовании в форму минерализованного микропластика, сохраняющего остаточные токсические характеристики.