Ураган Хелен принёс скрытое загрязнение в горы

За два дня ураган Хелен оставил на Highlands Biological Station, между горами Северной Каролины, количество микропластика, равное 18,8% от всего осадка, зафиксированного за год. В те же дни скорость выпадения этих частиц из атмосферы возросла до 22,7 раза по сравнению с ранее установленными уровнями. И площадка находится на высоте почти 1 200 метров над уровнем моря, посреди Южных Аппалачей.

Хелен достигла категории 4 до того, как обрушиться на Флориду 26 сентября 2024 года, а затем двинулась на север и вызвала осадки и катастрофические наводнения в Аппалачах, как сообщено в официальном докладе Национального центра ураганов. Когда шторм достиг западной части Северной Каролины, однако, три прибора уже находились там месяцы, собирая то, что выпадало с неба. Это совпадение, которое научно очень полезно.

Исследователи из Virginia Tech, Western Carolina University и других институтов смогли таким образом сравнить период до шторма, сами дни урагана и последующие недели. Исследование, опубликованное в Integrated Environmental Assessment and Management, по словам авторов, является первым в США, которое отслеживало атмосферное осаждение микропластика в нескольких местах до, во время и после урагана.

За два дня — почти пятая часть годового общего объёма

Три пункта мониторинга — Iron Duff, Coweeta Hydrologic Laboratory и Highlands Biological Station, все в зоне Голубых хребтов Аппалачей. Во время Хелен средняя скорость осаждения микропластика была в Iron Duff в 8,1 раза выше, в Coweeta — в 3,4 раза, и в Highlands — в 22,7 раза по сравнению с уровнями, зафиксированными до шторма.

В Highlands, самом влажном месте, во время урагана выпало примерно от 1 779 до 2 743 частиц на квадратный метр в день. По отношению к всему периоду наблюдений, количество, доставленное за дни Хелен, составило 18,8% годового общего объёма. В Iron Duff доля составила 4,2%, в Coweeta — 4,6%.

Это проценты, полученные всего по трём объектам, и они не описывают всё, что происходило вдоль траектории урагана. Однако они показывают, как быстро экстремальное погодное явление может изменить осадок пластика даже в гористых ландшафтах вдали от самых плотных городских зон.

Учёные нашли в основном волокна. После Хелен они составляли 88,5% частиц в Iron Duff, 94,4% — в Coweeta и 100% — тех частиц, идентифицированных в Highlands. Из поднабора 258 частиц, исследованных с помощью спектроскопии Раман, было распознано более 30 видов полимеров, включая полиамиды или нейлон, полистирол, ПЭТ, полипропилен и полиэтилен.

Дождь и ветер изменили путь пластика

Микропластик не обязательно должен находиться рядом с местом сбора. Его могут поднять, перенести воздухом и выпасть намного дальше. Модели, использованные в исследовании, показывают, что во время Хелен и траектория воздушных масс, направлявшихся к трём участкам, изменилась.

До и после урагана воздух на более низких высотах обычно приходил с северо-востока, проходя над Атлантикой возле Новой Шотландии. Во время бури он поступал из района Мексиканского залива и Карибского моря. Это не позволяет привязать единичное волокно к конкретному месту: восстанавливается траектория воздуха, а не «свидетельство о рождении» каждого куска пластика.

Дождь и ветер похоже работали в паре. В статистических моделях осадки оказались главным фактором влажного осаждения, тогда как скорость ветра влияет в первую очередь на сухой осадок. Вода задерживает взвешенные частицы и приносит их на землю; ветер может поднимать их снова с поверхностей и удерживать в обороте.

Последствия особенно чувствительны в источниковых зонах. Частицы, осевшие на почве, растительности и небольших горных водотоках, могут попадать в речные системы и продвигаться вниз по долине. Расстояние от дорог и крупных городов, таким образом, не обеспечивает столь полного изоляции, каким кажется ландшафт.

Пластик продолжал осыпаться и после Хелен

Одна из самых любопытных наблюдений появляется, когда ураган уже ушёл. С 30 сентября по 30 октября 2024 года среднее осаждение микропластика на Highlands оставалось на уровне в 3,8 раза выше предшествующих, на Coweeta — в 4,4 раза выше. В Iron Duff, наоборот, оно снизилось.

Разница могла быть зафиксирована на деревьях, буквально. В окрестности образца на Coweeta было примерно 90,8% покрыто древесной растительностью, на Highlands — 52,7%; Iron Duff — всего 14,7%. Авторы выдвигают гипотезу, что часть микропластика, переносимого бурей, могла зацепиться за листья и затем снова быть снесена ветром в последующие дни.

Пока остаётся гипотеза. Учёные не измеряли напрямую микропластик на листьях и указывают именно этот переход как задачу для проверки в будущих исследованиях. Географическое распространение работы также требует осторожности: было три участка, и региональная экстраполяция, созданная моделями, авторы называют оценкой порядкового масштаба, а не точной подсчётной.

Есть и ещё один более материальный предел. Использованные приборы не могли уловить все самые мелкие частицы: оценки осадка поэтому считаются консервативными. Исследование, помимо этого, измеряет, где и сколько упал пластик; оно не устанавливает, какие последствия это имело на фауну, экосистемы или здоровье человека.

Хелен за несколько дней пересёкла Аппалачи. Коллекторы, которые уже работали, за тот же период зафиксировали явный всплеск волокон и фрагментов пластика. Ещё меньшие частицы, кстати, оказались за пределами учёта.