Прямые каналы поступления

Одним из ключевых прямых источников загрязнения микропластиком являются этапы переработки и упаковки пищевой продукции. На этих стадиях микроскопические пластиковые частицы способны проникать в продукты питания при прямом контакте с первичной упаковкой, в особенности при её термическом воздействии или механическом повреждении. Существенную роль играют такие материалы, как пластиковые плёнки, тара для хранения, защитные оболочки и элементы технологического оборудования [1].

1. Обращение с отходами производства. Утилизация отходов представляет собой значительный прямой путь попадания микропластика в экосистемы, степень его влияния определяется спецификой технологического цикла, типом образующихся отходов и методами их обработки. В пищевом производстве формируется широкий спектр твёрдых, жидких и шламовых отходов, содержащих пластиковые остатки вследствие абразивного износа аппаратуры, фрагментов упаковки и вспомогательных материалов. Несовершенная переработка данных отходов ведёт к их постепенной фрагментации с образованием микропластика, который затем проникает в почвенные покровы, водные объекты и системы канализации. Твёрдые отходы переработки часто включают значительную долю пластика из-за его преобладания в упаковочных системах и вследствие активного использования полимерных материалов в технологических процессах [2].

Например, в хлебопекарном и кондитерском производстве образуются отходы в виде полиэтиленовых плёнок и многослойных полипропиленовых подложек. На полигонах эти материалы под действием солнечной радиации, влаги и механических нагрузок деградируют с образованием микропластика. Предприятия по розливу напитков утилизируют ПЭТ-бутылки и крышки, которые также распадаются на мелкие фрагменты под влиянием факторов среды. Твёрдые отходы переработки морепродуктов, рыбы (рис. 1) и мяса включают обрезки полиэтиленовых разделочных досок высокой плотности, полипропиленовые ящики и пенополистирольные лотки, применяемые для хранения и транспортировки. При контакте с влагой и температурными колебаниями эти пластики разрушаются, генерируя микропластик, который попадает в почву или, в прибрежных зонах, смывается в водные объекты [3].

Рис. 1. Твёрдые отходы переработки рыбы

Жидкие стоки и сточные воды имеют совокупно существенный объём и зачастую характеризуются более высокой концентрацией микропластика по сравнению с твёрдыми отходами. Значимым источником выступают сточные воды рыбоперерабатывающих заводов, где регулярные мойка, чистка и удаление накипи с оборудования приводят к сбросу большого количества микропластика из полипропиленовых корзин, лотков из полиэтилена высокой плотности (HDPE) и нейлоновых сетей. Критической проблемой являются взвешенные микропластические частицы в стоках, которые поступают в канализационные сети и в конечном итоге — в речные и водные экосистемы. Молочные и ликёроводочные предприятия также вносят вклад в эмиссию микропластика в ходе санитарной обработки, где применение химических реагентов и высоких температур ускоряет разрушение полимерных уплотнений, фильтров, клапанов и футеровки, способствуя выносу частиц в сточные воды (рис. 2). При отсутствии адекватной фильтрационной очистки эти стоки напрямую попадают в водоёмы, обуславливая их загрязнение [3].

Рис. 2. Утилизация отходов производства молочной промышленности

Третьим важным источником являются осадки (шламы), образующиеся на локальных очистных сооружениях. Данные осадки аккумулируют микропластик, включающий остатки полимерных моющих средств, волокна от рабочей одежды и частицы износа технологического оборудования. При использовании таких осадков в качестве мелиорантов в сельском хозяйстве или при захоронении в необлицованные котлованы значительная часть микропластика попадает в почвенный слой. В почве эти частицы могут длительно персистировать, мигрировать в корнеобитаемую зону, выщелачиваться в грунтовые воды или подвергаться ветровой и водной эрозии [4]. Стоки предприятий по переработке морепродуктов часто содержат повышенные концентрации микропластика, что связано с большими объёмами воды, используемой в процессах мойки и обработки. Сами системы очистки могут служить накопителями для осаждённых частиц, которые потенциально высвобождаются при последующей утилизации шламов. Твёрдые отходы, хотя и содержат заметные количества пластиковых фрагментов, оказывают более замедленное воздействие на окружающую среду. В совокупности все указанные потоки отходов способствуют дисперсии микропластика, причём значимость каждого канала варьируется в зависимости от применяемых технологий переработки и систем управления отходами.

2. Выбросы с предприятий пищевой промышленности. Еще одним непосредственным каналом поступления микропластика в окружающую среду являются выбросы, непосредственно генерируемые в процессе переработки пищевого сырья. На многих этапах производства продуктов питания — таких как дробление, смешивание, фасовка и санитарная обработка — происходит образование микрочастиц пластика, которые в виде аэрозоля распространяются внутри производственных помещений и впоследствии эмитируются наружу через системы вентиляции. К типичным источникам относятся абразивный износ полимерных транспортерных лент (рис. 3), фрикционное разрушение режущих элементов из полиэтилена высокой плотности или полипропилена, а также резка тонкослойных пластиковых упаковочных материалов. Установлено, что в цехах упаковки, где многослойные пленки, термоусадочные материалы и ламинаты подвергаются резке, сварке или термообработке, в воздухе образуется пластиковая пыль [5]. Эти мельчайшие частицы находятся во взвешенном состоянии, оседая на технологическом оборудовании, полах и поверхностях, контактирующих с пищей, а затем смываются в ходе плановых уборочных мероприятий.

Рис. 3. Износ конвейерной ленты из ПВХ

Производственные объекты, такие как мукомольные и крупяные заводы, мельницы для помола специй и кофе, также вносят вклад в формирование воздушных микропластических загрязнений. В данных отраслях широко используются пластиковые бункеры-накопители с внутренним покрытием, силосы для хранения и пневмотранспортные системы (рис. 4), которые в процессе непрерывной вибрации при перемещении сыпучих материалов способствуют высвобождению мелких полимерных частиц. Эти частицы смешиваются с органической пылью, образующейся при измельчении продукта [6].

Рис. 4. Пневмотранспортные системы

Кроме того, синтетические волокна рабочей одежды и средств индивидуальной защиты персонала выделяются в воздух при движении работников по территории предприятия. Со временем микропластик аккумулируется в вентиляционных воздуховодах и поступает в атмосферу с выбросами даже при минимальной интенсивности работы оборудования. Предприятия, не оснащенные эффективными системами аспирации и фильтрации воздуха или не осуществляющие регулярное удаление пылевых отложений, становятся локализованными источниками микропластика, который впоследствии попадает в атмосферу, увеличивая общую нагрузку на окружающую среду и осаждаясь на почве и в водных объектах.

Косвенные каналы поступления

Значительным потенциальным источником микропластического загрязнения выступает логистика пищевой продукции, расфасованной в полимерные обёртки или тару. Перевозки на протяжённые дистанции сопряжены с колебаниями температур и механическими нагрузками, которые провоцируют нарушение целостности упаковки, что ведёт к генерации микроскопической пластиковой пыли, осаждающейся на продуктах или в окружающем пространстве. Дополнительно, выхлопы транспортных средств и абразивный износ автомобильных шин (рис. 5) вносят вклад в накопление микропластика на дорожных покрытиях и в почвах экосистем.

Рис. 5. Абразивный износ автомобильных шин

1. Факторы, связанные с обращением упаковки. Ведущей косвенной причиной загрязнения микропластиком является деструкция упаковочных материалов. Полимеры, используемые в пищевой упаковке, такие как полиэтилентерефталат, полипропилен и полистирол, постоянно подвергаются физическому, термическому и механическому воздействию со стороны окружающей среды. В процессе хранения и транспортировки эти материалы испытывают перепады температуры и давления, вибрацию и прямые физические воздействия. Влияние механических сил на полимерные структуры нарушает их целостность и способствует образованию микрофрагментов, рассеивающихся в окружающей среде. Упаковочные лотки из вспененного полистирола, применяемые для мяса, рыбы и овощей, склонны к растрескиванию при температурных перепадах, что приводит к высвобождению мельчайших частиц полистирола [7]. Обёртки для продуктов быстрого питания часто производятся из бумаги с полимерным покрытием, которая характеризуется высокой степенью эмиссии микропластика, особенно при долгом хранении или контакте с тёплой и жирной пищей. Тара для напитков, включая бутылки из полиэтилентерефталата (ПЭТ). Нахождение упаковочных материалов под открытым небом ускоряет их деградацию, поскольку солнечная радиация, механические факторы и иные природные воздействия разрушают материал, в конечном счёте формируя микро- и нанопластики. Микропластик, образующийся из повреждённой тары, имеет свойство аккумулироваться в почвах, пресных водоёмах и дренажных системах.

2. Атмосферные пути переноса. Важным механизмом является атмосферное осаждение — процесс воздушного переноса микропластических частиц на поверхности пищевых продуктов, упаковки, технологического оборудования или ёмкостей для хранения. К источникам поступления микропластика в атмосферу относятся урбанистическая пыль, транспорт, текстильные волокна, строительные отходы и промышленные выбросы [8]. На пищевых производствах воздушное осаждение означает попадание микропластика из окружающей среды непосредственно на продукты или аппаратуру. Недостаточная вентиляция, открытые производственные линии и неэффективная фильтрация воздуха увеличивают осаждение частиц на рабочих поверхностях, полах и конвейерных линиях. Осаждение — сложный процесс, происходящий на открытых рынках, в холодильных камерах и распределительных центрах, где продукты часто фасуются без герметичной защитной упаковки. Воздушные волокна полиэтилена, полипропилена и полиэстера, содержащиеся в загрязнённой атмосфере городов, осаждаются как на упакованную, так и на неупакованную продукцию в ходе её разгрузки, сортировки и продажи. Впоследствии эти отложения удаляются через потоки отходов во время санитарной обработки либо остаются на упаковочных материалах, которые в дальнейшем деградируют до микропластика при утилизации. Атмосферное осаждение микропластика представляет собой комплексный процесс транслокации, где атмосфера выступает основным переносчиком, перемещающим микропластик из зон переработки пищи в природные среды.

3. Генерация микропластика в цепях поставок. Образование микроскопических пластиковых частиц тесно связано с операциями в логистических цепях и производственными процедурами. Их формирование является результатом естественной динамики: вибрации, трения, сжатия и температурных колебаний, которым подвергаются упаковочные материалы. Логистическая цепь холодильного снабжения для замороженных пищевых продуктов усугубляет проблему, создавая значительные температурные перепады — от экстремально низких до относительно высоких показателей. Эти колебания также воздействуют на упаковочные материалы: лотки, плёнки и ящики.

Литература:

1. Barceló, D. Microplastics: Detection in human samples, cell line studies, and health impacts / D. Barceló, Y. Picó, A. H. Alfarhan. — Текст: непосредственный // Environ. Toxicol. Pharmacol. — 2023. — № 101. — С. 104204.

2. Food chain microplastics contamination and impact on human health: a review / C. G. Eze, C. E. Nwankwo, S. Dey [и др.]. — Текст: непосредственный // Environ. Chem. Lett. — 2024. — № 22. — С. 1889–1927.

3. Hettiarachchi, H. Microplastic Pollution Prevention: The Need for Robust Policy Interventions to Close the Loopholes in Current Waste Management Practices / H. Hettiarachchi, J. N. Meegoda. — Текст: непосредственный // Int. J. Environ. Res. Public Health. — 2023. — № 20. — С. 6434.

4. Microplastics and chemical contamination in aquaculture ecosystems: The role of climate change and implications for food safety—a review / O. H. Fred-Ahmadu, F. O. Ahmadu, A. E. Adedapo [и др.]. — Текст: непосредственный // Environ. Sci. Eur. — 2024. — № 36. — С. 181.

5. Losses and emissions in polypropylene recycling from household packaging waste / J. B. Kasper, L. A. Parker, S. Postema [и др.]. — Текст: непосредственный // Waste Management. — 2025. — № 191. — С. 230–241.

6. Swinnerton, S. The emission and physicochemical properties of airborne microplastics and nanoplastics generated during the mechanical recycling of plastic via shredding / S. Swinnerton, J. Su, S J Tsai C. — Текст: непосредственный // Sci. Rep. — 2024. — № 14. — С. 24755.

7. Microplastics in take-out food: Are we over taking it? / -L Bai C, -Y Liu L, -L Guo J [и др.]. — Текст: непосредственный // Environ. Res.. — 2022. — № 215. — С. 114390.

8. Review on invasion of microplastic in our ecosystem and implications / M. Lee, H. Kim, -S Ryu H [и др.]. — Текст: непосредственный // Sci. Prog. — 2022. — № 105.

9. Kosuth, M. Anthropogenic contamination of tap water, beer, and sea salt / M. Kosuth, S. A. Mason, E. V. Wattenberg. — Текст: непосредственный // PLoS One. — 2018. — № 13. — С. e0194970.