Как перчатки завышают концентрацию микропластика и что с этим делать
Недавно в сети активно обсуждали работу химика Маделин Клоф (Madeline E. Clough) и ее коллег из Университета Мичигана. Ученые показали, что частицы, которые в исследованиях ранее принимали за микропластик, могли попадать в пробы с лабораторных перчаток — причем больше всего ложных сигналов давали вещества, которые используются на их производстве. Попробуем разобраться, как вышло, что все это время главный источник загрязнения был прямо под носом у ученых и означает ли это, что масштаб микропластиковой проблемы сильно преувеличен.
Эта история началась, когда молодая аспирантка Маделин Клоф анализировала пробы городского воздуха Мичигана и обнаружила, что концентрация микропластика в 1000 раз превышает литературные данные. Она сразу заподозрила, что с результатом что-то не так и даже повторила эксперимент, но количество микропластика оставалось таким же высоким.
В таких экспериментах воздух прокачивают через фильтр, собранный материал переносят на подложку и исследуют под микроскопом, а состав отдельных частиц определяют спектроскопическими методами. Чтобы отличить микропластик от обычной пыли, пыльцы и других частиц используют инфракрасную (ИК) спектроскопию с преобразованием Фурье или рамановскую спектроскопию. В результате ученые определяют количество микропластиковых частиц на единицу площади подложки — например, на квадратный миллиметр. Это абстрактная величина. Затем можно добавить в вычисления размер пробы и получить объемную концентрацию микропластика в воздухе или воде. Эта величина уже имеет физический смысл, ее можно публиковать и сравнивать с данными других исследований.
Впрочем, точно ли можно? Во-первых, в «объектив» спектрометра попадает примерно от одного до двух процентов всей площади подложки. Остальное приходится достраивать статистически, и даже если частицы распределены равномерно — а это бывает не всегда — такая экстраполяция неизбежно добавляет погрешность. Во-вторых, имеет значение размер. Верхняя граница того, что мы считаем микропластиком, везде одинаковая — пять миллиметров. С нижней границей все сложнее: прибор может либо не заметить самые маленькие (пять микрометров и менее) частицы, либо посчитать несколько мелких за одну крупную. В-третьих, необходимо учитывать недостатки метода детектирования Еще в 2016 году немецкие химики выяснили, что ИК-спектроскопия систематически недооценивает количество микропластика примерно на 35 процентов по сравнению с рамановской. А в 2023 году датские ученые пошли дальше и показали, что чувствительность обоих методов зависит от размера частиц. Мелкие частицы ИК видит еще хуже, так что в некоторых пробах результат может отличаться в 300 раз и более.
Но и на этом сложности с подсчетом не заканчиваются. При анализе проб, взятых из организма человека и животных, концентрация микропластика непостоянна и зависит от того, что они съели накануне. Если мы анализируем концентрацию микропластика в водоемах, результат зависит от глубины. А в случае анализа атмосферы большое значение имеет погода, причем не только во время измерений, но и за несколько дней до этого. Сильный ветер поднимает больше микропластика в воздух, длительные дожди, наоборот, прибивают его к земле.
В общем, и до перчаткогейта сопоставление результатов разных исследований было делом очень неблагодарным. Например, в начале 2026 года мы рассказывали о новой оценке выбросов микропластика с поверхности океана, которая оказалась ниже предыдущей более чем в 2000 раз. Тогда ученые тоже столкнулись с большим разбросом данных на разных станциях мониторинга.
Поэтому, когда Маделин Клоф увидела аномальное превышение концентрации микропластика, она вряд ли очень удивилась. Однако и смириться с полным хаосом в результатах Клоф не была готова. Вместе с руководительницей группы Энн Джей Макнил (Anne J. McNeil) они начали изменять параметры эксперимента по одному, оставляя все остальные зафиксированными. И вскоре обнаружили еще один источник ложных сигналов — лабораторные перчатки. Причем основным загрязнителем оказались не частицы материала, из которых они были сделаны, а стеараты — вещества, которые используются на производстве перчаток. ИК и рамановский спектрометры попросту принимали их за микропластик (в основном — за полиэтилен).
Чтобы разобраться в вопросе до конца, Клоф и ее коллеги решили сравнить семь видов перчаток от разных производителей: три вида нитрильных, три вида латексных, а также один вид так называемых особо чистых перчаток (clean room gloves), которые используют, например, при работе с микроэлектроникой и специально отмывают от стеаратов. Все перчатки терли об алюминиевые подложки с усилием 30 Ньютонов, а затем подложки анализировали стандартными методами с использованием микроскопов, ИК и рамановского спектрометра.
В микроскоп Клоф и ее коллеги увидели на подложках большое количество частиц, которые по форме и размеру не отличались от привычных ученым микропластиковых образцов. Ну, а дальше началось самое интересное. Когда ученые давали прибору команду сопоставить результаты с базой данных для стеаратов, он честно распознавал все частицы как стеараты. Но если запускали базу данных для поиска микропластика (а именно так, скорее всего, и поступали многие ученые и лаборанты), то прибор распознавал значительную часть стеарата как микропластик.
Проблема заключается в качестве спектров, а еще в том, как работают алгоритмы распознавания. В стандартном подходе спектр неизвестной частицы сравнивают с библиотекой и выбирают наилучшее совпадение. Если оно превышает заданный порог, результат считается надежным. Поскольку частицы микропластика маленькие, а поверхность их часто окрашена или загрязнена, спектры получаются не самые качественные — то есть с низким соотношением сигнал/шум. Поэтому и порог обычно выставляют не очень высоко — на уровне совпадения в 70 процентов. Так что стеарат без проблем прикидывается микропластиком.
Результаты эксперимента показали, что использование стандартных перчаток в среднем добавляло по 2000 сигналов на квадратный миллиметр для обоих методов (для ИК чуть больше). В случае особо чистых перчаток результат был заметно лучше — менее 100 сигналов, а рекорд составил 7000 ложных сигналов.
Как мы уже поясняли выше, сами по себе эти числа никакого смысла не несут. Сравнивать их с объемными концентрациями микропластика некорректно. Важна тенденция: в зависимости от материала перчаток результат (при прочих равных) может отличаться почти в 100 раз.
Ученые заметили, что один из брендов латексных перчаток выделял значительно меньше стеаратных частиц — почти столько же, сколько особо чистые перчатки. Причину такого отличия выяснить пока не удалось. Компания-производитель подтвердила, что стеараты на их производстве используются и никаких специальных очистительных процедур они не проводят.
Интересно, что авторы обзоров по микропластику рекомендовали работать в перчатках, причем чаще всего они советовали пользоваться именно латексными и нитрильными. Только в 2020 году группа немецких ученых обратила внимание коллег на стеаратное загрязнение, но их статью широко не обсуждали. Тогда авторы писали в основном о передаче частиц через «мокрый» контакт, в то время как Клоф и ее коллеги показали, что достаточно и сухого.
Чтобы сделать результаты проб точнее, Клоф и ее коллеги предлагают использовать метод анализа спектров, которые сами назвали конформным прогнозированием. Вместо того чтобы сразу выдавать «правильный ответ», он оценивает неопределенность при совпадении спектров и позволяет лучше различать стеараты и микропалстик при раздельном и совместном присутствии. Правда, это занимает гораздо больше времени, а какая-то доля частиц неизбежно отправляются в графу «неопределенные».
Также авторы отмечают, что инфракрасная спектроскопия ожидаемо справляется с этой задачей лучше, чем рамановская, поскольку в ИК-спектрах лучше видно отличительную особенность стеаратов — карбоксильную группу. При этом ИК по-прежнему хуже анализирует самые мелкие частицы. Так что ученым придется выбирать из двух зол.
Впрочем, полной гарантии не дают ни конформное прогнозирование, ни ИК. Лучший вариант — по возможности работать с микропластиком без перчаток либо использовать те самые особо чистые перчатки (clean room gloves). Сама Маделин Клоф именно так и собирается поступить, когда вернется к анализу Мичиганского воздуха.
Таким образом, результаты ученых из Университета Мичигана совершенно точно не показывают, что никакого микропластика вокруг нас нет. Наоборот, во всех пробах, даже тех, которые не «пачкали» специально, микропластик тоже находили. Сказать, что Клоф и ее коллеги открыли научному сообществу глаза на некорректность сравнения результатов, тоже нельзя: профессиональные ученые и экологи уже 10 лет назад относились к таким сравнениям со скептицизмом.
Скорее, новая работа просто добавила к большому количеству источников неопределенности (раман или ИК, размер частиц, погода и так далее) еще один — перчатки. Что ж, ученым к неопределенности не привыкать. Будем следить за тем, как они решат эту новую проблему.