Немецкие экологи продемонстрировали, что паутину можно использовать как индикатор концентрации микропластика в воздухе. Дело в том, что полимерные частицы регулярно прилипают к ловчим сетям пауков, причем их количество и состав зависят от антропогенных факторов, таких как интенсивность дорожного движения.

Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Science of The Total Environment.

Ученые давно задумываются о том, как применить необычные свойства паутины с пользой для человечества. Однако пока одежда, бронежилеты, медицинские повязки и композиты из этого прочного, но эластичного материала редко доходят до массового производства. Во многом это связано с тем, что пауков, в отличие от, например, шелкопрядов, трудно разводить.

Между тем, экологи уже около тридцати лет успешно используют паутину в качестве индикатора состояния окружающей среды. Дело в том, что к ловчим сетям пауков в большом количестве прилипает антропогенная пыль. Собрав и проанализировав паутину, можно сделать выводы о концентрации в воздухе алюминия, марганца, свинца, мышьяка, меди и ферромагнитных частиц.

Команда исследователей под руководством Барбары Шольц-Бёттхер (Barbara M. Scholz-Böttcher) из Ольденбургского университета имени Карла фон Осецкого предположила, что паутина также может стать индикатором концентрации в воздухе микропластика — вездесущих и потенциально опасных для здоровья полимерных частиц размером меньше пяти миллиметров, например, фрагментов изнашивающихся шин.

Чтобы проверить эту идею, авторы собрали образцы паучьих сетей из-под крыш нескольких крытых автобусных остановках в Ольденбурге. Исследователи выбрали остановки вдоль трех трансект с разной интенсивностью движения: вдоль выезда из городского центра, вдоль выезда из города и в жилом районе.

Шольц-Бёттхер с коллегами обработали образцы растворителем, чтобы очистить их от белков паутины, а затем отфильтровали с помощью стекловолокна. Осмотрев фильтры в бинокулярный микроскоп, исследователи увидели на большинстве из них прозрачные текстильные волокна и черные частицы изношенных шин и сажи. Затем образцы исследовали с помощью пиролитической газовой хроматомасс-спектрометрии.

В результате авторам удалось выявить присутствие следов микропластика на каждой исследованной ловчей сети. Масса частиц колебалась от 11,4 микрограмма до 107,9 микрограмма на миллиграмм паутины (в среднем — 43,9 микрограмма на миллиграмм). В одном случае масса микропластика составила 11 процентов от общей массы ловчей сети.

Основными видами микропластика в образцах оказались частицы полиэтилентерефталата, поливинилхлорида и полиметилентерефталата. Они составляли 89 процентов от всех частиц. Кроме того, в большинстве ловчих сетей были обнаружены следы фрагментов полиэтилена. Во многих образцах также удалось выявить небольшие количества полипропиленовых, полистирольных, полиметилметакрилатных и поликарбонатных частиц. Авторы полагают, что основным источником полиэтилентерефталата в воздухе были частицы различных синтетических тканей, а поливинилхлорида — дорожная разметка.

Доля фрагментов изношенных шин по отношению ко всем частицам микропластика колебалась от пяти до почти восьмидесяти процентов в зависимости от образца. При этом частиц с шин легковых автомобилей всегда было больше, чем частиц с шин грузовиков и автобусов. В целом количество фрагментов шин в паутине зависело от интенсивности трафика.

По словам авторов, полученные ими данные хорошо сочетаются с предыдущими оценками концентрации частиц микропластика в воздухе. Это касается, например, количества фрагментов шин и полиэтилентерефталата.

На следующем этапе исследования Шольц-Бёттхер и ее коллеги сравнили количество микропластика, налипшего на ловчие сети пауков, в районах с разной интенсивностью трафика. Для этого они сопоставили образцы, собранные в марте 2020 года на двух трансектах. Одна расположена вдоль оживленного выезда из центра города, по которому в день проезжает в среднем 9400 машин, грузовиков и автобусов, а вторая — в жилом районе. На первой паутину собирали на трех остановках, а на второй — на четырех.

Анализ показал, что вдоль выезда из центра города 44–67 процентов микропластика на паутине составляют фрагменты шин легковых автомобилей. Максимальная доля этого вида частиц была отмечена на остановке рядом с главным городским шоссе. В жилом районе, где интенсивность движения была низкой, доля частиц шин и поливинилхорида от дорожной разметки постепенно сокращалась по мере удаления от выезда из центра города. Таким образом, состав микрочастиц на ловчей сети паука напрямую зависит от антропогенных факторов в районе, где он ее построил.

На пяти остановках, расположенном вдоль выезда за пределы города, сбор паутины проводился трижды: в марте, апреле и июне 2020 года. Три из них находились рядом с крупным торговым центром, а две — уже в пригороде. Поскольку в марте-апреле 2020 года в Германии действовал жесткий карантин из-за пандемии коронавируса, у исследователей появилась возможность оценить влияние человеческой активности на концентрацию микропластика в воздухе.

Несмотря на антиковидные ограничения, в период исследования в торговый центр продолжали регулярно завозить продукты. Неудивительно, что количество фрагментов шин от грузовиков в паутине оставалась примерно одинаковым с марта по июнь (7,4–8,4 микрограмма на миллиграмм). При этом фрагментов шин от легковых автомобилей к июню стало немного меньше, а количество полиэтилентерефталата сократилось значительно, возможно, из-за более теплой погоды (из-за которой люди стали носить меньше одежды). В пригороде к паутине в целом прилипало меньше микропластика. При этом к июню в паучьи сети стало попадать намного больше полиэтилентерефталата. Вероятно, это связано с окончанием карантина, из-за чего люди стали чаще пользоваться остановкой и оставлять больше микропластика с одежды и других предметов.

Результаты исследования подтверждают, что паутина, расположенная высоко над землей, может стать отличным индикатором, позволяющим оценивать концентрацию микропластика в воздухе в разных точках и в разное время. В отличие от существующих методик, сбор и анализ паучьих сетей прост и не требует значительных усилий. Используя этот подход, можно значительно эффективнее отслеживать загрязнение воздуха в городах.