AP23489493 – Мониторинг микро/нанопластика в поверхностных водах г. Алматы и Астана и применение мембран для их удаления
Цель – проведение мониторинга микро/нанопластика в поверхностных водах г. Алматы и Астана, оценка эффективности мембран для их удаления и выявление Бисфенола А в бутилированной воде.
Актуальность: Основным источником загрязнения биосферы пластиком является антропогенный фактор: в мире произведено около 8,3 млрд тонн пластика, из которых 6,4 млрд тонн выброшено. Пластиковые отходы разрушаются до микро- и нанопластика (МНП) размером менее 0,5 мм, загрязняющего окружающую среду, особенно водные ресурсы, и влияющего на здоровье человека. Проект направлен на мониторинг МНП в поверхностных водах городов Алматы и Астана, где подобные исследования ранее не проводились. Новизна заключается в получении данных о содержании МНП в природных водах и впервые — о концентрации бисфенола А в бутилированной воде. Полученные результаты будут использованы для экологического мониторинга государственными органами. Реализация проекта не требует значительных затрат, поскольку применяемые методы просты и доступны, что важно для регионов с ограниченными ресурсами. Проект направлен на изучение проблемы загрязнения вод Казахстана микропластиком и поиск решений для её устранения. Исследование имеет высокую значимость для оценки качества воды, охраны окружающей среды и совершенствования технологий водоочистки с учётом рисков для здоровья человека.
Научный руководитель: доктор биологических наук, Сатаева Алия Рифкатовна
Ожидаемые и достигнутые результаты: в соответствии с календарным планом проекта был проведен отбор, хранение, транспортировка и подготовка к анализу проб воды и донных отложений из поверхностных источников Алматы и Астаны. Всего отобрано 103 образца из 4 источников в окрестностях Астаны и 7 источников в Алматы, при этом пробы водной фазы отбирались ежемесячно с января по октябрь 2025 года. Все образцы поверхностных вод отбирались в бутылки из темного стекла объемом 2 литра, хранились при температуре -4 °C, а донные отложения собирались с глубины 2 см по берегам рек и водохранилищ в нескольких точках одновременно с водными пробами. Отбор и пробоподготовка проводились в строгом соответствии с нормативными документами и модифицированной многостадийной методикой NOAA, включающей просеивание, сушку, пероксидное окисление органического вещества, плотностное разделение и визуальную сортировку под микроскопом. Для морфологической и химической идентификации микропластика использовали световую микроскопию, Raman-спектроскопию, FTIR, SEM-EDX, TEM, ионную хроматографию, ВЭЖХ, а также приборы Malvern Zetasizer и Mastersizer 3000. В отобранных образцах проведено изучение микропластика по форме, размеру, цвету, полимерному составу и концентрации, что позволило описать временные, сезонные и пространственные закономерности его распространения в исследуемых водоемах с учетом типа водоема, характера подстилающей поверхности, скорости течения и сезонных факторов. Установлено, что характерной особенностью загрязнения является наличие волокон, частиц и фрагментов, причем в реках Астаны преобладают волокна, а в реках Алматы — частицы. Максимальная концентрация частиц в Алматы выявлена в районе Шанырак и составила 58 частиц/л, максимальная концентрация волокон — в реке Есентай у КазНУ и составила 21 частица/л. В Астане максимальные концентрации зафиксированы в р. Есиль в районе с. Кызылжар — 26 частиц/л, а также в р. Нура у с. Аршалы и с. Маншук — 19 и 33 единицы/л соответственно. В верхних районах Алматы (мкр-н Горный Гигант и мкр-н Хан-Тенгри) значительного загрязнения микропластиком не выявлено, что связано с высокой скоростью потока и низкой антропогенной нагрузкой. Показано, что распространение микропластика находится в прямой зависимости от антропогенной нагрузки на водоемы, особенно в местах накопления сточных и ливневых вод и в зонах интенсивной городской застройки. Всего за период исследования было проанализировано 144 литра воды, в которых обнаружено 410 единиц микропластика, из них 43,4% составили частицы, 54% — волокна и 2,7% — фрагменты, при этом среди обнаруженных форм преобладали черные и прозрачные частицы. Анализ поверхностных и бутилированных вод на присутствие бисфенола А методом ВЭЖХ показал его отсутствие в речной воде и во всех исходных пробах бутилированной воды, однако в воде марки ARSU после нагревания до 30–50 °C в течение 6 часов было обнаружено производное бисфенола А, что может свидетельствовать о загрязнении сырья, воды в процессе производства или использовании непищевого пластика. В рамках проекта также проведены лабораторные эксперименты по удалению микро- и нанопластика из модельных растворов с использованием 3D-печатных керамических мембран, которые показали эффективность удаления от 20 до 62,2%, а для частиц размером 460–825 нм — до 100%, что подтверждает высокий потенциал мембранных технологий для очистки воды. По результатам проекта опубликована статья в журнале Polymer (Q1, Web of Science, Scopus), научные сотрудники прошли международное обучение в Университете Кингстон и представили результаты исследования на научных мероприятиях, что подтверждает научную новизну, практическую значимость и высокий уровень выполненной работы.
Список публикаций с ссылками на них
- Kamal A., Yergeldinov B., Nygmetova D., Satayeva A., Kim J., Poulopoulos S., Gitis V., Arkhangelsky E. The investigation of chemical cleaning of polymeric UF membranes: effect of temperature // Polymer. – 2026. – Vol. 342. – Article 129310. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.polymer.2025.129310
- Сатаева А., Камал А., Байменов А., Ким Д., Архангельски Е., Тастамбек К.Т., Тауанов Ж.Т., Акимбеков Н.Ш. Краткий обзор проблемы загрязнения микро-нанопластиком сточных и поверхностных вод Казахстана // Вестник КазНУ. Серия Экологическая. – 2024. – № 4 (81). – С. 112–117. – DOI: https://doi.org/10.26577/EJE.2024.v81.i4.a11