Обеспечение экологической безопасности в аспекте воздействия утилизации пластиковых отходов на здоровье населения и окружающую среду
Бракк Д.Г.1
1 Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна, Россия, Санкт-Петербург
Скачать PDF | Загрузок: 12 | Цитирований: 10
Статья в журнале
Экономическая безопасность (РИНЦ, ВАК)
опубликовать статью | оформить подписку
Том 5, Номер 2 (Апрель-июнь 2022)
Цитировать:
Бракк Д.Г. Обеспечение экологической безопасности в аспекте воздействия утилизации пластиковых отходов на здоровье населения и окружающую среду // Экономическая безопасность. – 2022. – Том 5. – № 2. – С. 673-694. – doi: 10.18334/ecsec.5.2.114416.
Эта статья проиндексирована РИНЦ, см. https://elibrary.ru/item.asp?id=48777072
Цитирований: 10 по состоянию на 30.01.2024
Аннотация:
В работе представлено исследование на тему «Обеспечение экологической безопасности в аспекте воздействия утилизации пластиковых отходов на здоровье населения и окружающую среду», являющееся актуальным в глобальном масштабе.
В процессе исследования:
проведён обзор производства пластмасс и образование соответствующих отходов;
охарактеризованы типы пластмасс и их свойства;
рассмотрены, образующиеся соединения при сжигании пластмасс, и их негативное воздействие;
проанализировано влияние пластиковых отходов на животных и механизм(ы) их действия;
изучены добавки, используемые в производстве пластика, и их воздействие на общественное здравоохранение.
В заключение предложено: создание политики и обеспечение её реализации в контексте экологической безопасности; эффективное управление пластиковыми отходами и их переработка; организация доступности информации в области экологических проблем, связанных с пластиковыми отходами; использование и применение биопластика как альтернативы пластмассам.
Ключевые слова: экологическая безопасность, пластиковые отходы, общественное здравоохранение, загрязнение окружающей среды, токсичные химические вещества, утилизация
JEL-классификация: Q53, Q56, Q58
Введение. Пластмассы состоят из синтетических органических полимеров, которые широко используются в различных областях, начиная от бутылок с водой, одежды, упаковки пищевых продуктов до медицинских и электронных товаров, строительных материалов и т.д. За последние несколько десятилетий пластмассы стали незаменимым и универсальным продуктом с широким диапазоном свойств, химического состава и сфер применения. И хотя изначально предполагалось, что пластик безвреден и инертен, его многолетнее насыщение в окружающей среде привело к усилению сопутствующих экологических проблем, создав непосредственные угрозы экологической безопасности. В настоящее время широко признано, что загрязнение окружающей среды пластиковыми отходами является серьезным экологическим бременем [19, 26] (Rochman, Browne, Halpern, Hentschel, Hoh, et al., 2013); особенно в водной экосистеме, где происходит его длительное биофизическое разложение [15, 27] (Derraik, 2002; Thompson, Olsen, Mitchell, Davis, Rowland, 2004); пагубное негативное воздействие на дикую природу [20, 28] (Kaiser, 2010; Wilcox, Van Sebille, Hardesty, 2015) и ограниченные возможности утилизации [18] (Jambeck, Geyer, Wilcox, Siegler, Perryman et al., 2015).
Во многих случаях листовой и упаковочный пластик утилизируется после его использования, между тем из-за своей долговечности такие пластики находятся повсюду и устойчивы в окружающей среде. Исследования по мониторингу и воздействию пластиковых отходов все еще находятся на начальной стадии, и для обеспечения экологии представляют серьезную проблему. В профессиональной и жилой среде человека пластмассы, изготовленные из полимеров на основе бензина и нефти, присутствуют в большом количестве. По истечении срока службы их обычно выбрасывают на свалку вместе с твердыми бытовыми отходами (ТБО).
Пластмассы содержат следующие токсичные компоненты: фталаты, полифторированные химические вещества, бисфенол А (БФА), бромированные антипирены и триоксид сурьмы, которые выщелачиваются и оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду и здоровье населения. Пластмассы в электронных отходах стали значительной глобальной проблемой для окружающей среды и здравоохранения из-за их масштабного производства и наличия неадекватной политики управления отходами во многих странах.
Цель исследования – обоснование практических аспектов обеспечения уровня экологической безопасности с точки зрения воздействия утилизации пластиковых отходов на здоровье населения и окружающую среду.
Задачи исследования:
- представить эволюционный обзор производства пластмасс и образования соответствующих отходов;
- охарактеризовать типы пластмасс и их свойства;
- исследовать образующиеся соединения при сжигании пластмасс и их негативное воздействие;
- проанализировать влияние пластиковых отходов на животных и механизм(ы) их действия;
- изучить добавки, используемые в производстве пластика, и их воздействие на общественное здравоохранение.
Предмет исследования. Обеспечение экологической безопасности в аспекте воздействия утилизации пластиковых отходов на здоровье населения и окружающую среду.
Объект исследования. Процесс воздействия утилизации пластиковых отходов на здоровье населения и окружающую среду.
Рабочая гипотеза. Причина активизирующихся экологических проблем состоит в дисбалансе между жизнедеятельностью социальных групп и регулятивными государственными и общественными органами, целью которых является оптимизация взаимодействия между окружающим миром и обществом. В настоящее время в области экологии имеет место неэффективность регулятивных функций соответствующих органов, в связи с чем в экосистемах усиливаются негативные тенденции, критически воздействуя на здоровье наций.
Методы исследования. В процессе выполнения работы применялись методы систематизации теоретической и практической информации, системный анализ, экспертные оценки.
Практическая значимость. Материалы исследования могут использоваться в дальнейших исследованиях по экологической безопасности и в образовательных целях при подготовке специалистов по направлению «Техносферная безопасность», профиль «Экологическая безопасность», «Экология», «Защита окружающей среды», «Менеджмент природных ресурсов и окружающей среды».
Проведенное исследование представляет интерес для сообществ на национальном, региональном и мировом уровне, поскольку экологическая безопасность содержит в себе глобальные проблемы, а риски и угрозы, связанные с утилизацией пластиковых отходов, носят цивилизационный характер.
Производство пластмасс и образование соответствующих отходов. В современной жизни пластик используется повсеместно. Его первоначальное использование восходит к 1600 г. до н.э. [4] (Nakupov, 2021). Производство пластмасс и пластмассовых изделий началось в 1839 году, когда были открыты полистирол (ПС) и вулканизированный каучук [12] (Andrady, Neal, 2009). Производство бакелита – первого синтетического полимера, началось в 1907 году в Бельгии [16] (Geyer, Jambeck, Law, 2017), но уже к 1930 году его производство распространилось по всему миру, особенно в электротехнической и автомобильной промышленности [30] (Worm, Lotze, Jubinville, Wilcox, Jambeck, 2017). Потребовалось десятилетие после этого, чтобы началось масштабное производство пластмасс, и с тех пор оно постоянно расширяется.
В современном производстве одноразовая упаковка является крупнейшим сектором, на который приходится почти 40% общего использования пластика в Европе [24]. В 2020 году было подсчитано, что самый высокий уровень производства приходится на Азию с 49% от общего объема мирового производства, при этом Китай является крупнейшим мировым производителем (28%). Далее следуют Северная Америка и Европа – по 19% каждая (остальные регионы имеют меньшие значения).
Текущий мировой уровень производства пластмасс оценивается в 380 млн тонн, с 1950 по 2019 год во всем мире было произведено около 6,3 млрд тонн пластика, 9% и 12% из которых были переработаны и сожжены соответственно [5] (Nikitin, Latypova, Ashikhmina et al., 2020). Только в Великобритании ежегодно потребляется 5 млн тонн пластика, из которых только около четверти перерабатывается, а остальная часть вывозится на свалки. Эксперты в области экологии предположили, что к 2050 году в океанах может оказаться пластика больше, чем рыбы (по весу) [5] (Nikitin, Latypova, Ashikhmina et al., 2020), поскольку ежегодно используется 500 млрд пластиковых пакетов, из которых около 13 млн тонн попадает в океан, уничтожая около 100 000 морских жизней [5] (Nikitin, Latypova, Ashikhmina et al., 2020).
Международное энергетическое агентство World Energy Outlook в 2020 году подсчитало, что применение пластиковой упаковки (36% от общего объема) будет иметь непрерывный агрессивный рост, который может удвоиться в течение следующих 15 лет с возможностью четырехкратного увеличения к 2050 году. В таблице 1 отражены существующие типы пластмасс в зависимости от их компонентов и материалов, используемых при их производстве.
Таблица 1
Типы пластмасс, их свойства, использование, вторичная переработка
Типы пластмасс
|
Использование
|
Свойства
(характеристика) |
Вторичная
переработка |
Полиэтилентерефталаты
|
Одноразовая посуда,
столовые приборы
|
Прозрачный, прочный,
устойчивый к растворителям, барьер для газа и влаги, размягчается при 80 ℃
|
Наполнение подушек и
спальных мешков, бутылки для безалкогольных напитков, ковровые покрытия,
теплоизоляция зданий
|
Полиэтилен высокой
плотности
|
Хозяйственные сумки, пакеты
для заморозки, ведра, шампунь, бутылки для молока, контейнеры для мороженого,
бутылки для сока, бутылки для химикатов и моющих средств, жесткая
сельскохозяйственная труба, ящики
|
Твердый или полуэластичный,
устойчивый к химическим веществам и влаге, непрозрачный, размягчается при 75
℃,
легко окрашивается, обрабатывается и формуется |
Мусорные баки, компостные
баки
|
1. Поливинилхлорид (ПВХ);
2. Пластифицированный поливинилхлорид (ПВХ-П) |
Контейнер для косметики,
водопроводные трубы и фитинги, электропроводка, блистерная упаковка,
облицовка стен, кровельное покрытие, бутылки, садовый шланг, подошвы для
обуви, оболочка кабеля, мешки для крови и медицинские трубки.
|
1. Прочный, размягчается
при 80 ℃, может быть прозрачным, может подвергаться сварке растворителем;
2. Гибкий, прозрачный, эластичный, можно сваривать растворителем |
Компостный ящик
|
Полиэтилен низкой плотности
|
Мешки для мусора, шланги
для орошения, мульчирующая пленка, пищевая пленка, пластиковые бутылки
|
Мягкая гибкая, восковая
поверхность, полупрозрачная, размягчается при 70 ℃,
легко царапается |
Вкладыши для мусорных
ведер, паллетные листы
|
Полипропилен (ПП)
|
Посуда для микроволновки,
ланч-боксы, упаковочная лента, садовая мебель, чайники, бутылки и ванночки
для мороженого, пакеты для картофельных чипсов, соломинки
|
Твердый и полупрозрачный,
размягчается при 140 ℃, устойчив к растворителям, универсальный
|
Колышки, корзины, трубы,
поддоны
|
1. Полистирол (ПС);
2. Пенополистирол (ПС-Э) |
Футляры для компакт-дисков,
пластиковые столовые приборы, имитация стекла, недорогие хрупкие игрушки,
видеофутляры, стаканы из вспененного полистирола, защитная упаковка,
строительная и пищевая изоляция
|
1. Прозрачный и непрозрачный,
стеклообразный жесткий, полутвердый, размягчается при 95 ℃, подвержен влиянию
жира, кислот и растворителей, но устойчив к щелочам, растворам солей, низкое
водопоглощение, когда не пигментирован;
2. Специальные типы полистирола (PS) |
Корзины
|
Другие типы
|
Компоненты автомобилей и
бытовой техники, компьютеры, электроника, бутылки-холодильники, упаковка
|
Включает все свойства смол
и материалов, зависящие от вида пластика или комбинации пластиков
|
Корзины
|
Проанализируем приведенные в таблице 1 типы пластмасс.
Полиэтилентерефталат (ПЭТ) – это тип пластика, который является гладким, прозрачным и относительно тонким. ПЭТ обычно используется при производстве одноразовых заправок для салатов, соков, жидкостей для полоскания рта, растительных масел, косметики, безалкогольных напитков, маргарина и бутылок с водой, поскольку он обладает противовоспалительным действием и полностью жидкий. ПЭТ также является противовоздушным средством, предотвращая попадание в него кислорода [25] (Proshad, Islam, Kormoker, Haque, Mahfuzur Rahman, et al., 2018). Триоксид сурьмы, неорганическое соединение, используется в качестве катализатора для производства ПЭТФ и вулканизации каучука [9] (Sokolov, 2020). Пластмассы, изготовленные из ПЭТ, должны быть защищены от воздействия высоких температур, чтобы предотвратить выщелачивание некоторых токсичных добавок, таких как ацетальдегид, сурьма и фталаты. Сурьма является возможным канцерогеном для человека [9] (Sokolov, 2020). Как правило, ПЭТ производится только для одноразового использования [9] (Sokolov, 2020).
Полиэтилен высокой плотности представляет собой термостойкий пластик, производимый из нефти. Он является основным компонентом холодильников, бутылок для моющих средств, игрушек, контейнеров для молока, различных пластиковых пакетов для продуктов. В полиэтилене высокой плотности нет фталатов. Контейнер из полиэтилена высокой плотности обычно считается безопасным для напитков и продуктов питания, поскольку он не представляет опасности для здоровья, хотя некоторые исследования показали, что длительное воздействие на пластик солнечного света может сделать его вредным [9] (Sokolov, 2020).
Поливинилхлорид (ПВХ) – тип термостойкого полимера, используется для упаковки фруктовых соков, растительного масла. ПВХ считается высокотоксичным из-за присутствия химических компонентов, таких как тяжелые металлы, диоксины, фталаты. В зависимости от непластифицированности ПВХ является гибким благодаря наличию фталатов. Фталаты вредны для человека, поскольку жизненный цикл ПВХ, включая производство, использование и утилизацию, может вызвать серьезные риски для окружающей среды и здоровья населения.
Полиэтилен низкой плотности – термостойкий, хрупкий, гибкий и жесткий. Он обычно используется для упаковки молока, замороженных продуктов и соков. Так как пластик не содержит компонентов, вредных для человеческого организма, его использование считается безопасным для напитков и продуктов питания [9] (Sokolov, 2020).
Полипропилен – разновидность пластика, прочный и полупрозрачный. Он тяжелее и прочнее полиэтилена, используется для упаковки лекарств, йогуртов, кетчупов, напитков. Пластмассы из полипропилена не содержат вредных веществ и, как и полиэтилен, считаются безопасными для человека в качестве упаковки для продуктов питания и напитков [9] (Sokolov, 2020).
Полистирол – тип пластмассы на нефтяной основе, содержит бензол, который является канцерогенным для человека [9] (Sokolov, 2020). Полистирол широко используется в производстве изоляторов и упаковочных материалов. Изделия из стирола опасны для здоровья. Исследование, освещенное в докладе «Доути» [29], показало, что длительное воздействие небольшого количества стирола может быть нейротоксичным и вызывать цитогенетические, канцерогенные и гематологические эффекты.
Управление пластиковыми отходами. Основные проблемы, связанные с пластиковыми отходами, приходятся на микропластик (макропластик – это пластики диаметром более 20 мм, микропластик – это пластики диаметром менее 5 мм) из-за сложности его мониторинга и непосредственного воздействия на физическом и химическом уровне на различные экосистемы [2] (Dregulo, Khodachek, 2021). Неадекватное обращение с отходами и беспорядочный сброс пластика в водные акватории являются основными путями попадания его в морскую среду [2] (Dregulo, Khodachek, 2021). Выброс в окружающую среду большого количества микропластика происходит в виде косметических продуктов и чистящих ингредиентов, таких как зубная паста и микрогранулы в средствах для умывания.
Примерно 10% бытовых отходов составляют пластмассы, и в основном они попадают на свалку. Несмотря на то, что захоронение отходов является наиболее распространенным (традиционным) подходом к обращению с отходами, во многих странах нехватка мест для захоронения отходов становится серьезной проблемой. Альтернативой захоронению пластиковых отходов является их сжигание, между тем существуют риски по поводу выброса в атмосферу опасных химических веществ во время процесса сжигания (например, пары пластиковых отходов выделяют галогенсодержащие добавки и поливинилхлорид, фураны, диоксины и полихлорированные бифенилы (ПХД), распространяясь по уровням экосистем [2] (Dregulo, Khodachek, 2021)).
Недостатком сжигания пластмасс является загрязнение воздуха вредными парами, выбрасываемыми в атмосферу. Нагреватель горения дымоходных систем необратимо повреждается пластиком во время его сжигания, и продукты этого сгорания вредны как для человека, так и для окружающей среды. Соединения с низкой молекулярной массой могут испаряться прямо в воздух, тем самым загрязняя его, и в зависимости от их разновидностей, одни могут образовывать горючую смесь, другие – окисляться в твердом виде. Сжигание пластмасс обычно сопровождается обугливанием, а степень коксования зависит от условий сжигания. В процессе сжигания пластика образуется сажа, пепел и различные порошки, которые оседают на растениях и почве, с возможной миграцией в водную систему. Преимуществом сжигания пластика является рекуперация энергии из пластиковых отходов [6] (Pipiya, Elkin, 2018).
В таблице 2 представлены виды соединений при сжигании пластмасс и их влияние на общественное здравоохранение.
Таблица 2
Соединения, образующиеся при сжигании пластмасс,
и их негативное воздействие
Виды соединений
|
Негативные
(вредные) воздействия
|
Ацетальдегид
|
Повреждает нервную систему, вызывая поражения различной
этимологии
|
Ацетон
|
Раздражает глаза, дыхательные пути
|
Бензальдегид
|
Раздражает глаза, кожу, дыхательную систему, ограничивает
работу мозга
|
Бензол
|
Канцерогенен, негативно влияет на костный мозг, печень, иммунную
систему
|
Формальдегид
|
Серьезное повреждение глаз, канцерогенен, может вызвать
отек легких
|
Фосген
|
Газ применялся во время Первой мировой войны. Разъедает
глаза, кожу и органы дыхания
|
Полихлорированный дибензодиоксин
|
Канцероген, раздражает кожу, глаза и дыхательную систему.
Поражает кровеносную, пищеварительную и нервную системы, печень, костный мозг
|
Полихлорированный дибензофуран
|
Раздражает глаза и дыхательную систему, вызывает астму
|
Соляная кислота
|
Разъедает глаза, кожу и дыхательные пути
|
Салициловый альдегид
|
Раздражает глаза, кожу и дыхательные пути. Это также может
повлиять на центральную нервную систему
|
Толуол
|
Раздражает глаза и дыхательные пути, может вызвать
депрессию
|
Ксилол
|
Раздражает глаза, влияет на центральную нервную систему,
снижает уровень сознания, ухудшая способность к обучению
|
Пропилен
|
Повреждает центральную нервную систему, снижая сознание
|
Винилхлорид
|
Канцероген, раздражающий глаза, поражает кожу и
дыхательную систему. Негативно влияет на печень, селезенку, органы
кроветворения
|
Из-за потенциального воздействия загрязнения на окружающую среду сжигание пластика в меньшей степени используется для управления отходами по сравнению с переработкой и захоронением. Исключениями из этого правила являются европейские страны, такие как Швеция и Дания, а также Япония, где имеются специальные установки для сжигания твердых бытовых отходов, включая пластмассы. Однако некоторые страны, например Венгрия, утвердили на законодательном уровне правила 29/2014 (XI. 28) Постановление Министерства сельского хозяйства «О сжигании отходов» разрешает только лицензированным установкам по сжиганию пластиковых отходов сжигать пластмассы, в то время как все другие формы сжигания пластиковых отходов запрещены [23] (Nagy, Kuti, 2016).
Большинство пластмасс по своей природе не поддаются биологическому разложению, поэтому основная работа заключается в сокращении выбросов отходов и эффективном управлении и переработке образующихся отходов. Переработка пластмасс является важным аспектом всемирных усилий по минимизации ежегодных 8 млн тонн пластмасс в потоке отходов, попадающих в Мировой океан [17] (Hardesty, Good, Wilcox, 2015).
В мировых масштабах существуют четыре основные категории вторичной переработки пластмассовых отходов:
- первая (механическая переработка пластика в новый продукт с эквивалентными свойствами);
- вторая (механическая переработка пластмассы в продукт с более низкими свойствами);
- третья (механическая переработка пластмассы в продукт с более низкими свойствами, с помощью рекуперации химических компонентов пластмасс);
- четвертая (непосредственно рекуперация энергии из пластмасс).
По сравнению с прибыльной переработкой металлов, но аналогично низкой стоимости переработки стекла, переработка пластмасс часто является более сложной задачей из-за низкой плотности и низкой стоимости. Кроме того, есть несколько технических проблем, которые необходимо решать при переработке пластика. Сплавление разных видов пластика часто приводит к фазовому разделению, подобному тому, что происходит в масле и воде, и они застывают в этих слоях. Возникающие в результате фазовые границы ответственны за структурную слабость конечного продукта (продуктов), что ограничивает применение этих полимерных смесей. Это относится к полиэтилену и полипропилену, являющимся двумя широко производимыми пластиками, поэтому их использование для вторичной переработки ограничено. Для решения этой проблемы были предложены блок-сополимеры в качестве формы макромолекулярного сварочного флюса в одних случаях и молекулярные швы – в других, чтобы преодолеть разделение фаз во время переработки пластика.
Между тем отдельные страны используют политику поощрения вторичной переработки отходов, например «Директива ЕС» об упаковке и упаковочных отходах (94/62/EC). Впоследствии это привело к тому, что в Германии было принято законодательство о расширенной ответственности производителя, в результате чего появилась схема «Зеленая точка» по утилизации и переработке упаковки. В Великобритании ответственность производителя была введена в действие через схемы составления и продажи сертификатов на утилизацию упаковки, а в последнее время был введен сбор (налог) за захоронение отходов для финансирования ряда мероприятий по их сокращению.
Загрязнение окружающей среды пластиковыми отходами. Распространение пластиковых отходов коррелирует с численностью населения. В связи с чем увеличение численности населения привело к активному спросу на пластмассы и пластмассовые изделия. Беспорядочная утилизация отходов данного вида приводит к загрязнению окружающей среды и наносит вред здоровью населения, а именно: загрязнение почв, загрязнение воды, загрязнение воздуха, пагубное воздействие пластиковых отходов на животных и здоровье населения, негативное воздействие пластиковых добавок на человека. Рассмотрим подробнее перечисленные аспекты.
Загрязнение почвы (земли). Выброс пластика на землю или его захоронение на свалках приводит к абиотической и биотической деградации пластмасс, а когда добавки, используемые в производстве пластмасс (например, стабилизаторы, вредные красящие компоненты, пластификаторы и тяжелые металлы), выщелачиваются, они попадают в различные экосистемы, вызывая их загрязнение. Хлорированные пластики способны в высокой степени выщелачивать токсичные химические вещества в почву и впоследствии просачиваться в подземные воды или окружающую водную систему, тем самым загрязняя не только водную экосистему, но и животную и человеческую среду обитания. Например, метан – опасный парниковый газ, который значительно способствует глобальному потеплению, высвобождается во время микробного биоразложения пластмасс [8] (Snakin, Doronin, Freybergs et al., 2017).
Загрязнение воды. Как правило, пластик в океанах может разлагаться в течение года, но не полностью. Во время этого процесса в воду выделяются токсичные химические вещества, такие как полистирол и др., вызывая загрязнение воды. Отходы, обнаруженные в океанах, примерно на 80% состоят из пластика. Пластмассовый мусор, плавающий в океане, очень быстро заселяется морскими организмами. Загрязняющие вещества из микропластика биодоступны для многих морских организмов из-за их присутствия в бентических и пелагических экосистемах. В морской экосистеме пластмассы концентрируют и поглощают загрязняющие вещества, присутствующие в воде из различных других источников. Примерами таких загрязнителей являются стойкие органические загрязнители, такие как нонилфенол, ПХД, дихлордифенилдихлорэтилен (ДДЭ) и фенантрен. Более 260 видов морских организмов (черепахи, беспозвоночные, морские птицы, рыбы и млекопитающие) проглатываются или запутываются в пластиковом мусоре, что приводит к ограничению их движения, питания, репродуктивной способности, рваным ранам и возможной смерти [3] (Kazmiruk, 2020).
Загрязнение воздуха. Углекислый газ и метан выбрасываются в воздух, когда пластиковые отходы были захоронены и через какое-то время начали разлагаться. (диоксид углерода, углекислый газ, угольный ангидрид – бесцветный газ) также выбрасывается в атмосферу во время сжигания пластика и пластиковых изделий, и этот способен улавливать лучистое тепло и препятствовать его выходу из земли, вызывая глобальное потепление [10] (Strukova, Zhernosek, 2021). Загрязнение воздуха является одной из основных экологических угроз для здоровья населения и причиной более 6 миллионов смертей, связанных с загрязнением окружающей среды [10] (Strukova, Zhernosek, 2021). Роль пластика в загрязнении воздуха во всех странах мира невозможно переоценить, и его негативное влияние на будущие поколения может быть огромным [10] (Strukova, Zhernosek, 2021).
Воздействие пластиковых отходов на животных. Пищевые продукты, потребляемые человеком, могут быть некачественными и небезопасными, если животные были отравлены токсичными компонентами из отходов пластмасс [14] (Daniel, 2004). Животные подвергаются воздействию пластиковых отходов в основном при проглатывании и запутывании (большинство из них ошибочно принимают пластиковые отходы, выброшенные в океан, за пищу). Кроме того, запутывание в пластиковых изделиях, таких как сети, может причинить вред, ущерб и даже смерть морским животным. Загрязнение водной среды пластиковыми отходами оказывает сильное влияние на морских черепах и других обитателей, основной пищей которых являются медузы, потому что они часто путают выброшенные пластиковые пакеты с ними. Подобная ситуация характерна для морских птиц, которые могут перепутать микропластик с каракатицей или с рыбами, принимая пластиковые отходы за свою естественную добычу. Проглатывание пластиковых отходов может вызвать закупорку и физическое повреждение пищеварительной системы птиц, что приводит к голоданию, недоеданию и в конечном итоге к смерти. Многие птицы, черепахи, рыбы, тюлени и другие морские животные погибли, утонув или задохнувшись в результате запутывания в пластиковом мусоре. Коралловые рифы повреждаются в результате волочения сетей и других пластиковых изделий по морскому дну.
В таблице 3 систематизировано воздействие различных видов пластика на животных и механизм(ы) их действия.
Таблица 3
Воздействие пластиковых отходов на животных
и механизм(ы) их действия
Вид
|
Тип пластика
|
Эффекты
|
Большой буревестник
|
Крышка от пластиковой бутылки
|
Голодание из-за желудочно-кишечной непроходимости
|
Магелланов пингвин
|
Различные фрагменты пластика
|
Перфорация желудка
|
Морские черепахи,
кожистая черепаха |
Пластиковые пакеты и прочий мусор
|
Препятствие движению детенышей к морю, закупоривает и
повреждает клоаку, препятствует откладыванию яиц
|
Японская медака
|
Пластик в виде частиц
|
Печеночный стресс
|
Орхидея горбатая
|
Пластиковые пакеты
|
Выщелоченные нонофенольные добавки вызывают смертность
|
Личинка окуня
|
Частицы микропластика
|
Замедление вылупления, снижение скорости роста и
негативное изменение поведения
|
Морской котик
|
Пластиковые частицы
|
Биоаккумуляция твердых частиц пластика от хищной рыбы
|
Кашалот
|
Пластиковые пакеты и мусор
|
Разрыв желудка и голодание
|
Австралийский морской лев
|
Пластиковые рыболовные снасти
|
Запутывание вызывает смертность
|
Моллюски
|
Частицы микропластика
|
Накопление микропластика в кровеносной системе
|
Устрица
|
Частицы микропластика
|
Вмешательство в поглощение энергии и воспроизводство
|
Норвежский лобстер
|
Пластиковые нити и частицы
|
Проглатывание, и накопление пластика в кишечнике
|
Воздействие пластиковых отходов на здоровье населения. Большинство добавок, присутствующих в пластмассах, являются потенциальными канцерогенами и эндокринными разрушителями [11] (Yusupkhadzhieva, Musaeva, Israilova, 2020). Проглатывание, контакт с кожей и вдыхание химических соединений пластмасс являются основными путями воздействия этих добавок на человека. Микропластики являются основными загрязнителями, которые могут биоаккумулироваться в пищевой цепи после попадания в организм широкого круга пресноводных и морских организмов, что создает огромный риск для здоровья населения [1] (Gudimov, 2018). Потребление человеком животных, подвергшихся воздействию микропластика и пластиковых добавок, может быть очень вредным. Исследования биомониторинга тканей человека показали, что пластиковые компоненты сохраняются в человеческой популяции благодаря измерению загрязнителей окружающей среды [1] (Gudimov, 2018).
Воздействие пластиковых добавок на здоровье населения. В производстве пластмасс используются различные добавки, и как свидетельствует практика, они оказывают различное вредное воздействие на человека.
В таблице 4 показаны различные типы добавок, используемых в производстве пластмасс, и их воздействие.
Таблица 4
Добавки, используемые в производстве пластика, и их воздействие
на общественное здравоохранение
Токсичные добавки
|
Использование
|
Воздействие на
общественное здравоохранение
|
Виды пластика
|
Бисфенол А
|
Пластификаторы, консервный вкладыш
|
Имитирует эстроген, расстройство яичников
|
Поливинилхлорид (ПВХ),
Поликарбонат (ПК) |
Фталаты
|
Пластификаторы, искусственные ароматизаторы
|
Нарушение тестостерона, подвижности сперматозоидов
|
Полистирол (ПС), Поливинилхлорид (ПВХ)
|
Стойкие органические загрязнители (СОЗ)
|
Пестициды, антипирены
|
Возможное неврологическое и репродуктивное повреждение
|
Все пластмассы
|
Диоксины
|
Образуется при низкотемпературном горении ПВХ
|
Канцероген, мешает тестостерону
|
Все пластмассы
|
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ)
|
Используется в производстве пестицидов
|
Оказывает токсичность на развитие репродуктивной системы
|
Все пластмассы
|
Полихлорированные бифенилы (ПХД)
|
Диэлектрики в электрооборудовании
|
Влияет на гормон щитовидной железы
|
Все пластмассы
|
Стирол мономер
|
Продукт разбивки
|
Канцероген, может образовывать аддукты ДНК
|
Полистирол
|
Нонилфенол
|
Антистатик, антизапотеватель, поверхностно-активное
вещество (в моющих средствах)
|
Имитирует эстроген
|
ПВХ
|
Проанализируем токсичные добавки, используемые в производстве пластмасс, имеющих высокую степень воздействия на общественное здравоохранение.
Бисфенол А (БФА). Внутреннее покрытие консервных банок, многоразовых бутылочек для воды, в том числе детских бутылочек, изготавливаются с использованием БФА. В результате многократного использования контейнеров для напитков и пищевых продуктов молекулы БФА могут выщелачиваться из пластика в напитки и продукты питания и, соответственно, наносить вред. Процесс выщелачивания БФА из пластика ускоряется при хранении кислых или щелочных продуктов, разрушая пластиковые полимеры [7] (Saprykin, Samoylov, 2021). БФА является эндокринным разрушителем, который имитирует эстроген у женщин. БФА изменяет экспрессию генов оси гормонов щитовидной железы, тем самым изменяя его биологические функции, такие как метаболизм и развитие [7] (Saprykin, Samoylov, 2021). Воздействие повышенных концентраций БФА на детей и женщин репродуктивного возраста представляет серьезную проблему для общественного здравоохранения из-за более высокого уровня уязвимости.
Фталаты – 1,2-бензолдикарбоновые кислоты состоят из разнообразных групп диэфиров фталевой кислоты и производятся в больших объемах (с 1930-х годов), особенно при производстве упаковки для пищевых продуктов, плащей, медицинских устройств, игрушек, шлангов, виниловых напольных покрытий и занавесок для душа, составляя высокомолекулярные фталаты (ДЭГФ) [7] (Saprykin, Samoylov, 2021). Фталаты с низкой молекулярной массой – дибутилфталат (ДБФ) и диэтилфталат (ДЭФ) используются в качестве растворителей при производстве таких продуктов, как лаки, покрытия, средства личной гигиены (например, косметика, духи и лосьоны) [7] (Saprykin, Samoylov, 2021).
Фталаты являются эндокринными разрушителями с антиандрогенной активностью [7] (Saprykin, Samoylov, 2021). Дети чаще всего подвергаются воздействию фталатов из-за того, что находятся в постоянном контакте с такими предметами, как пластиковые игрушки, а также с веществами, загрязненными фталатами. Частое использование средств личной гигиены может увеличить уровень воздействия фталатов с низкой молекулярной массой.
Бромированный антипирен. В производстве пластмасс бромированные антипирены являются сырьем, используемым в целях безопасности (тетрабромбисфенол А (ТББФА) и полибромдифениловые эфиры (ПБДЭ). Они присутствуют в различных пластмассовых изделиях, таких как электронные термопласты (например, компьютеры, телефоны и телевизоры) и ткани [13] (Comanita, Hlihor, Ghinea, Gavrilescu, 2016). Около 5–30% по весу пластиковых изделий составляют ПБДЭ, и они химически не связаны с полимером, что позволяет ПБДЭ выщелачиваться и загрязнять окружающую среду [13] (Comanita, Hlihor, Ghinea, Gavrilescu, 2016). ПБДЭ и ТББФА разрушают гормоны, изменяя активность щитовидной железы и эстрогена, тем самым вызывая нарушение развития как нервной, так и репродуктивной систем [13] (Comanita, Hlihor, Ghinea, Gavrilescu, 2016). Высокие концентрации ПБДЭ были обнаружены в сыворотке, грудном молоке и жировой ткани у подвергшихся воздействию людей (дети подвергаются более высокому уровню воздействия ПБДЭ, чем взрослые) [22] (Mouat, Lozano, Bateson, 2010).
Полихлорированные бифенилы (ПХБ). В течение последних 100 лет морская пищевая цепочка постоянно загрязняется полихлорированными бифенилами (ПХБ) [22] (Mouat, Lozano, Bateson, 2010). Проглатывание водными обитателями ПХБ вызывает нарушения репродуктивной функции, усиливает распространение заболевания, изменяет уровень гормонов и приводит к летальным исходам [21] (Kershaw, Katsuhiko, Lee, Samseth, Woddring, 2011). Загрязнение ПХД морской пищевой системы происходит через микропластик, который вреден даже при очень низких концентрациях [21] (Kershaw, Katsuhiko, Lee, Samseth, Woddring, 2011).
Заключение
Мировое производство пластмасс и связанное с этим загрязнение окружающей среды показали, что пластиковые отходы представляют собой серьезную экологическую проблему. Несмотря на то, что пластмассы очень полезны в быту, токсичные химические вещества, используемые в производстве, нуждаются в тщательном контроле, чтобы обеспечить экологическую безопасность. Государственным учреждениям и органам здравоохранения необходимо в ближайшей перспективе принять и обеспечить соблюдение законов об охране окружающей среды, которые будут контролировать производство, использование и утилизацию пластмасс.
По обеспечению экологической безопасности в аспекте воздействия утилизации пластиковых отходов на здоровье населения и окружающую среду автор предлагает следующие рекомендации.
Актуализировать политику и обеспечить ее адекватную реализацию. Для борьбы и сдерживания постоянного загрязнения окружающей среды пластиком необходимы реалистичная политика и обеспечение ее соблюдения. Должна быть принята политика классификации вредных ингредиентов в пластмассовых изделиях. Также важно, чтобы правительства всех стран обеспечивали соблюдение и рациональную имплементацию правил, которые будут контролировать производство, потребление, использование и возможную утилизацию пластмасс независимо от их опасного статуса.
Управление пластиковыми отходами и их переработка. В снижении токсического воздействия пластиковых отходов на окружающую среду и здоровье населения важную роль играет управление отходами. Для глобального сокращения пластикового мусора и загрязнения океана необходимо улучшить надлежащий сбор, обработку и утилизацию пластиковых отходов.
Доступность информации в области экологических проблем, связанных с пластиковыми отходами. Необходимо приложить усилия для просвещения населения в целом о потенциальном воздействии загрязнения пластиковыми отходами на окружающую среду и его здоровье. Это будет иметь большое значение для снижения уровня загрязнения и сохранения качества окружающей среды. Образовательные программы по экологической безопасности на разных уровнях должны включать способы сокращения пластикового загрязнения и системы управления отходами в качестве информационных ресурсов.
Биопластики как альтернатива. Биопластик – это пластик, полученный из целлюлозы древесной массы британским химиком в 1850-х годах. В настоящее время биопластики можно производить из различных биоразлагаемых и небиоразлагаемых материалов, включая сорняки, коноплю, растительное масло, картофельный крахмал, целлюлозу, кукурузный крахмал и т.д. Биопластики на основе сахара могут разлагаться при условиях компостирования и безвредны для окружающей среды, поскольку при их производстве требуется меньше ископаемого топлива по сравнению с другими видами пластика. Производство биопластиков снижает потребление невозобновляемой энергии и сокращает выбросы парниковых газов.
Источники:
2. Дрегуло А.М., Ходачек А.М. Международный и российский опыт в сфере обращения с отходами тары и упаковки // Инновации. – 2021. – № 2(268). – c. 16-23. – doi: 10.26310/2071-3010.2021.268.2.003.
3. Казмирук В.Д. Микропластик в окружающей среде: нарастающая проблема планетарного масштаба. / Монография. - Москва: Ленанд, 2020. – 432 c.
4. Накупов М.С. Пластмассы. Преимущество пластмасс, в сравнении с другими материалами. Производство и использование пластмасс // Студенческий вестник. – 2021. – № 20-6(165). – c. 35-37.
5. Никитин О.В., В. Латыпова В.З., Ашихмина Т.Я. и др. Микроскопические частицы синтетических полимеров в пресноводных экосистемах: изученность и современное состояние // Теоретическая и прикладная экология. – 2020. – № 4. – c. 216-222. – doi: 10.25750/1995-4301-2020-4-216-222.
6. Пипия Л.К., Елкин А.Г. Переработка пластмасс: оценка рынка и перспективы // Наука за рубежом. – 2018. – № 75. – c. 1-33.
7. Сапрыкин А.И., Самойлов П.П. Микро- и нанопластики в окружающей среде (Аналитика, источники, распределение и проблемы экологии) // Экология. Серия аналитических обзоров мировой литературы. – 2021. – № 110. – c. 1-115.
8. Снакин В.В., Доронин А.В., Фрейбергс Г. и др. Метан в атмосфере: динамика и источники // Жизнь Земли. – 2017. – № 4. – c. 365-380.
9. Соколов Ю.И. Риски тотального пластикового загрязнения планеты // Проблемы анализа риска. – 2020. – № 3. – c. 30-43. – doi: 10.32686/1812-5220-2020-17-3-30-43.
10. Струкова М.Н., Жерносек А.В. Перспектива переработки пластиковых отходов в России // Экологические проблемы региона и пути их разрешения: Материалы XV Международной научно-практической конференции,. Омск, 2021. – c. 124-127.
11. Юсупхаджиева А.В., Мусаева И.М., Исраилова С.А. Воздействие утилизации пластиковых отходов на здоровье населения и окружающую среду // Современные проблемы естествознания: материалы ІV региональной научно-практической конференции студентов и молодых учёных. Грозный, 2020. – c. 311-316.
12. Andrady A.L., Neal M.A. Applications and societal benefits of plastics // Philosophical Transactions of The Royal Society B Biological Sciences. – 2009. – № 1526. – p. 1977-1984. – doi: 10.1098/rstb.2008.0304.
13. Comanita E.D., Hlihor R.M., Ghinea C., Gavrilescu M. Occurrence of plastic waste in the environment: Ecological and Health risks // Environmental Engineering and Management Journal. – 2016. – № 3. – p. 675-685. – doi: 10.30638/eemj.2016.073.
14. Daniel D.C. Creating a sustainable future // Jones and Bartlett Learning. – 2004. – p. 517-518.
15. Derraik J.G. The pollution of the marine environment by plastic debris // Marine pollution bulletin. – 2002. – № 9. – p. 842-852.
16. Geyer R., Jambeck J.R., Law K.L. Production, use, and fate of all plastics ever made // Science Advances. – 2017. – № 7. – doi: 10.1126/sciadv.1700782.
17. Hardesty B.D., Good T.P., Wilcox C. Ovel methods, new results and science based solutions to tackle marine debris impacts on wildlife // Ocean & Coastal Management. – 2015. – p. 4-9. – doi: 10.1016/j.ocecoaman.2015.04.004.
18. Jambeck J.R., Geyer R., Wilcox C., Siegler T.R., Perryman M., et al. Plastic waste inputs from land into the ocean // Science. – 2015. – p. 768-771.
19. Joint Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine Environmental Protection (GESAMP). / Sources, fate and effects of microplastics in the marine environment: Part two of a Global Assessment. - London, 2016.
20. Kaiser J. The dirt on ocean garbage patches // Science. – 2010. – № 5985. – p. 1506. – doi: 10.1126/science.328.5985.1506.
21. Kershaw P., Katsuhiko S., Lee S., Samseth J., Woddring D. Plastic debris in the ocean. , 2011. – 20-33 p.
22. Mouat J., Lozano R.L., Bateson H. Economic Impacts of marine litter // KIMO Int Conference. 2010. – p. 117.
23. Nagy A., Kuti R. The Environmental Impact of plastic waste Incineration // Aarms – academic and applied research in military and public management science. – 2016. – № 3. – p. 231-237. – doi: 10.32565/aarms.2016.3.3.
24. Plastics Europe. Plastics-The Facts. An analysis of European plastics production, Demand and waste data. Brussels, Belg: Plast Eur. - 2016
25. Proshad R., Islam M.S., Kormoker T., Haque M.A., Mahfuzur Rahman M.D., et al. Toxic effects of plastic on human health and environment: A consequences of health risk assessment in Bangladesh // International Journal of Health. – 2018. – № 1. – doi: 10.14419/ijh.v6i1.8655.
26. Rochman C.M., Browne M.A., Halpern B.S., Hentschel B.T., Hoh E., et al. Policy: Classify plastic waste as hazardous // Nature. – 2013. – № 7436. – p. 169-171. – doi: 10.1038/494169a.
27. Thompson R.C., Olsen Y., Mitchell R.P., Davis A., Rowland S.J. Lost at sea: Where is all the plastic? // Science. – 2004. – № 5672. – p. 838. – doi: 10.1126/science.1094559.
28. Wilcox C., Van Sebille E., Hardesty B.D. Threat of plastic pollution to seabirds is global, seabirds, pervasive and increasing // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2015. – № 38. – p. 11899-11904. – doi: 10.1073/pnas.1502108112.
29. World Economic Forum. The New Plastic Economy, Rethinking the future of plastics. - 2016. - 1-36
30. Worm B., Lotze H.K., Jubinville I., Wilcox C., Jambeck J. Plastic as a Persistant Marine Pollutant // Annual Review of Environment and Resources. – 2017. – p. 1-26. – doi: 10.1146/annurev-environ-102016-060700.
Страница обновлена: 14.07.2024 в 23:38:56