КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 24-17-00099

НазваниеМеханизмы сортировки пластиковых объектов в прибрежной зоне моря и связанные с ними потоки массы пластика внутри прибрежной зоны и в открытое море

РуководительЧубаренко Ирина Петровна, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

2024 г. - 2026 г.

Конкурс№92 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-520 - Экология океана

Ключевые словамикропластик, морской мусор, распределение массы, баланс массы, фрагментация, прибрежная зона, процессы переноса, шторм

Код ГРНТИ87.19.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Нарастающее загрязнение морей и океанов пластиковыми отходами представляет собой одну из наиболее острых экологических проблем современности, создавая угрозу живым организмам, равновесию экосистемам и здоровью человека. Оценки предполагают, что до 95% массы пластика в океане находится сегодня в прибрежных зонах, где более крупные пластиковые объекты периодически выбрасываются на берег и смываются обратно, постепенно разрушаются – и экспортируются в открытое море главным образом в виде мелких частиц (микропластика). Однако конкретные механизмы работы этой «сортировочной системы» до сих пор обсуждались лишь отчасти и подтверждены натурными данными только для плавучего мусора. Данный проект предполагает исследование механизмов сортировки пластиковых объектов в прибрежной зоне моря под действием естественных гидрофизических факторов (поверхностного волнения, изменений уровня моря, с акцентом на штормовые ситуации) и оценку соответствующих потоков массы пластика между прибрежной зоной и пляжем, прибрежной зоной и открытым морем. Комплексный подход к оценке именно массы пластика, включающей объекты макро-, мезо-размера и микропластик, является актуальным на современном этапе исследований. Натурные исследования будут направлены на выявление пространственного распределения загрязнения пластиком (в его массовом выражении) в прибрежной зоне (пляж / прибойная зона / прибрежный подводный склон) и открытых водах юго-восточной части Балтийского моря в пределах территориальных вод Российской Федерации. Будет проведено сравнение массы пластикового мусора на пляже (макро-, мезо-, микро-частицы (микропластик: 0.3-5 мм в данном проекте)) в спокойные периоды (метод OSPAR, метод рамок) и после шторма в штормовых бросах (модифицированный метод рамок) в разные сезоны. Поиск зон аккумуляции крупного пластика на подводном склоне предполагается проводить с борта плавсредства с помощью дроп-камеры. Отбор и обработка проб донного осадка позволит проверить, формируется ли зона аккумуляции микропластика на песчаных барах. Будет проведён отбор проб и анализ содержания частиц МП в прибрежных водах до, во время и после шторма, а также в водах открытого моря. Запланированы серии натурных экспериментов, которые позволят (i) исследовать механизм сортировки пластиковых частиц в зоне наката волн, (ii) оценить скорости оседания в морской воде реальных пластиковых и композитных объектов, выбрасываемых на береговую линию при различных характеристиках набегающего волнения, (iii) провести наблюдения и анализ поведения неплавучих объектов морского мусора в прибойной зоне. Анализ натурных данных по распределению массы пластика в прибрежной зоне по размерам частиц (макро-, мезо-, микро-), по пространству и по средам (вода, дно, пляж) в сочетании с анализом сопутствующих гидрофизических условий позволит выявить основные механизмы и закономерности циклической миграции пластиковых объектов в прибрежной зоне бесприливного моря. Будут оценены потоки массы пластика в прибрежной зоне (из моря на берег после единичного шторма и в течение года; вниз по размерному ряду вследствие фрагментации) и вынос микропластика в открытое море. Для анализа предполагается использование методов математической статистики, вероятностных подходов и аппарата искусственных нейронных сетей. В результате исследований будут раскрыты механизмы переноса и накопления нового вида загрязнений в прибрежной зоне моря, что расширяет возможности прогнозирования потенциальных угроз человеку и экосистемам.

Ожидаемые результаты
В результате комплексных исследований загрязнения пластиком (>0.3 мм) прибрежной зоны бесприливного моря (пляж / подводный склон / открытое море) впервые будут получены оценки потоков массы пластика (вниз по размерному ряду; между прибрежной зоной и пляжем; между прибрежной зоной и открытым морем) с учётом его периодических миграций между прибрежной зоной моря и пляжем. Будут выявлены физические механизмы, определяющие закономерности процессов миграции и сортировки пластиковых объектов в прибрежной зоне моря, а также предложены вероятностные методы описания некоторых из них. Научно значимыми на мировом уровне представляются (i) переход к характеристике распределения пластикового загрязнения в терминах массы, (ii) акцент на поведении тонущих пластиковых объектов и содержащих пластик композитов, (iii) экспериментальные in-situ исследования скоростей оседания и поведения в прибойной зоне реальных объектов пластикового мусора, (iv) оценки выброса массы микропластика в открытое море в зависимости от гидрофизических условий в прибрежной зоне, (v) разработка физически обоснованных вариантов параметризации процессов выбрасывания/смывания пластиковых объектов для численных моделей. С практической точки зрения значимость исследований состоит в следующем. Во-первых, будет ясно показано, что основная масса пластика, представляющего в морской среде угрозу биоте и человеку на десятилетия вперёд, находится в прибрежной зоне, т.е. в непосредственной близости к человеку, и эта проблема требует уже практического решения. Во-вторых, в результате работы будет предложена система прогнозирования с применением методов машинного обучения на основе метеорологической и гидрофизической информации времени и места событий крупных выбросов морского мусора на побережье. Это позволяет спланировать эффективные меры очистки пляжей, что важно как для туристов и муниципальных служб, так и для максимально простого и доступного решения проблемы загрязнения пластиком прибрежной зоны в целом.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ