Что уходит в воду вместе с любимой футболкой: эксперимент со стиркой

Аннотация

Микропластик, выделяющийся из текстиля при стирке, относится к самым распространённым микрочастицам, обнаруживаемым в разных компонентах окружающей среды и экосистемах по всему миру. Синтетические ткани выделяют микроволокна из-за механических и химических воздействий, которым одежда подвергается в стиральной машине. Высвобождение связывали с разными параметрами и условиями стирки, а также с составами средств для стирки; влияние некоторых из этих факторов подтверждено, тогда как связь между высвобождением микроволокон и массой загрузки ранее не оценивали. В настоящем исследовании эту связь изучили в условиях реальной машинной стирки и обнаружили постепенное снижение высвобождения на единицу массы ткани по мере увеличения загрузки. При уменьшении загрузки число высвобождаемых микроволокон возрастало примерно в пять раз вследствие совместного действия отношения объёма воды к массе ткани и механической нагрузки. Кроме того, при малой загрузке ткань испытывает более сильное механическое воздействие, из-за чего труднее отделить влияние других параметров, например вида моющего средства и добавок для стирки.

Введение

Загрязнение микропластиком — фрагментами пластика размером менее 5 мм — представляет собой глобальную проблему, особенно актуальную в последние годы [1]. По оценке 2017 года, микропластик, выделяющийся из текстиля при стирке и называемый микроволокнами, даёт около 35% глобального поступления первичного микропластика в океан [2]. В 2011 году присутствие синтетических микроволокон в окружающей среде впервые связали со стиркой синтетической одежды [3]. Микроволокна отделяются от синтетических тканей под действием механических и химических нагрузок в стиральной машине. Из-за малых размеров очистные сооружения сточных вод задерживают не все высвободившиеся микроволокна [4]; часть достигает морей и океанов и создаёт риск для экосистем. Высвобождение микроволокон при стирке синтетического текстиля исследовали разными методами. Многоступенчатая фильтрация всего объёма воды после реального цикла стирки с последующим гравиметрическим определением показала от 124 до 308 мг микроволокон на килограмм выстиранной ткани в зависимости от структуры материала изделия [4]. Это соответствует 640 000–1 500 000 микроволокон. В другом исследовании весь объём воды фильтровали через фильтр с порами 25 мкм, установленный на конце сливного шланга; при одной стирке около 6 кг акриловых тканей высвобождалось более 700 000 микроволокон [5].

Синтетические микроволокна обнаруживали в донных отложениях у морских берегов [3], в морях [6] и у речных берегов [7], в наземных и пресноводных экосистемах [8], воздухе помещений [9], пищевых продуктах [10] и питьевой воде [11], а также в пищеварительном тракте многих водных [12,13,14,15] и наземных организмов [16]. Из-за широкого распространения микроволокон в окружающей среде несколько исследований оценивали их токсичность для рыб и глубоководных организмов. В 2015 году изучили действие микроволокон, проглоченных крабом Carcinus maenas, и обнаружили снижение потенциала роста вследствие уменьшения доступной энергии [17]. Крабы получали пластиковые микроволокна в концентрации 0,6–2,0 мг на 2 г корма; снижение потенциала роста было связано главным образом с уменьшением потребления пищи. В исследовании 2016 года воздействие микроволокон в концентрации 12,5–100 мг/л повышало смертность Daphnia magna [18]. Позднее описали взаимодействие микроволокон с пищеварительным трактом Gammarus duebeni [19]. Явных краткосрочных эффектов у этих амфипод не наблюдали, однако флуоресцентная микроскопия показала, что у половины подвергнутых воздействию особей фрагменты накопились во внутренних органах. Эти амфиподы служат важным звеном водных пищевых цепей, поэтому накопление антропогенных микроволокон в их пищеварительной системе может иметь дальнейшие последствия.

Поэтому важно оценить массу микропластика, которая может выделяться из синтетической одежды при стирке, и связать её с составом моющего средства, режимом стирки и структурой текстиля, чтобы выявить возможные влияющие параметры. В нескольких работах изучали действие добавок — моющего средства и кондиционера [5,20,21,22,23,24,25], температуры и продолжительности стирки [5,21,22,23,25,26,27,28,29], характеристик текстиля [22,23,30,31] и объёма воды [29]. Особенно часто исследовали материалы разного состава. Полиэстер, главное синтетическое волокно текстильного рынка [32,33], изучали как в лабораторных имитациях стирки [21,22,23,29,30,31,34], так и в бытовых стиральных машинах [4,5,20,21,24,25,26,27,28,29,35,36,37,38]. Также исследовали переработанный и первичный полиэстер [39,40], полиамид [20,28,34,35,38], акрил [5,20,30,34,35,38], хлопок [20,21,25,26,35,37], смеси полиэстера с хлопком [4,5,21,26,41] и полиэстера с эластаном [36]. Общая тенденция состояла в том, что моющее средство усиливало высвобождение по сравнению со стиркой только в воде [21,22,23,28,34,42], а для натуральных и искусственных волокон оценённое высвобождение было выше, чем для синтетических [4,9,20,21]. Несколько исследований также подтвердили уменьшение высвобождения при последовательных стирках [4,5,20,21,24,36,38]. Вероятное объяснение состоит в том, что во время первых стирок изделия теряют больше микроволокон из-за остатков, образовавшихся при производстве одежды [36].

В ряде исследований микроволокна из разных видов одежды оценивали при разных загрузках в бытовой стиральной машине; результаты указывали, что масса загрузки способна существенно влиять на высвобождение. В некоторых работах использовали загрузки, близкие к бытовым: De Falco и соавторы [4] — постоянную загрузку около 2–2,5 кг; Zambrano и соавторы [21] — около 1,8 кг; Lant и соавторы [25] — диапазоны 1,0–3,5 и 3,5–6,0 кг; Dalla Fontana и соавторы [27] — около 2 кг; Kelly и соавторы [29] — 1,5 ± 0,01 кг; Galvão и соавторы [35] — от 1,83 до 5,57 кг. В других исследованиях стирали образцы ткани: квадраты 20 × 20 см у Napper и соавторов [5] и прямоугольники 1,5 × 0,6 м у Yang и соавторов [28]. В ряде работ испытывали одно изделие или одно одеяло [20,24,36,43]. Различия методов количественной оценки, особенно массы загрузки, затрудняют сравнение результатов и оценку вклада отдельного параметра в высвобождение.

Настоящая работа ставила две задачи: установить связь между высвобождением микроволокон и массой загрузки и проверить две гипотезы — (1) масса загрузки влияет на высвобождение; (2) она может скрывать или усиливать действие других параметров. Для этого при одинаковом режиме провели стирки с четырьмя массами загрузки. Влияние загрузки на действие других факторов проверяли в опытах с разными моющими средствами. После каждого испытания весь объём сточных вод последовательно пропускали через фильтры с уменьшающимся размером пор, что позволило определить массу и размеры выделившихся микроволокон.

Результаты

Влияние нагрузки стиркой

Сравнение испытаний в реальной стиральной машине показало, что высвобождение зависит от массы загрузки. Количество микроволокон на килограмм выстиранной ткани составляло от 401 ± 17 до 76 ± 5 мг/кг (рис. 1a). При загрузке около 0,15 кг (1 футболка) выделялось 401 ± 17 мг/кг микроволокон; при 0,88 кг (6 футболок) — 187 ± 21 мг/кг; при 1,64 кг (11 футболок) — 104 ± 10 мг/кг; при 2,50 кг (17 футболок) — 76 ± 5 мг/кг.

Расчётное число высвободившихся микроволокон, определённое по их массе с помощью формулы из раздела «Методы», приведено на рис. 1b. При увеличении загрузки число микроволокон уменьшалось с 4 766 338 на килограмм при минимальной загрузке до 1 041 736 на килограмм при загрузке 2,50 кг. Результаты ясно показывают, что масса загрузки существенно влияет на высвобождение микроволокон из одежды при стирке. Число повторов было ограниченным (n = 2), что не позволило провести статистический анализ. Для разных загрузок требовалось от 1 до 17 футболок на один повтор, а всего использовали 80 футболок, поэтому увеличить число повторов было затруднительно. Следует подчеркнуть, что два повтора — ограничение, не позволяющее статистически подтвердить результаты. Тем не менее большие различия между значениями при малых стандартных отклонениях позволяют увидеть отчётливую тенденцию: малая загрузка усиливает отделение микроволокон. Сходный подход к числу повторов и оценке стандартного отклонения применяли ранее [4]. Многоступенчатая фильтрация позволяет улавливать микроволокна разного размера на фильтрах с разными порами. Анализ оптических микрофотографий с фильтров, представленных на рис. S1 в дополнительных материалах (SI), показал, что сетка с ячейками 400 мкм задерживала микроволокна средней длиной 1013–1177 мкм. На фильтрах с порами 60 и 20 мкм средняя длина составляла соответственно 306–597 и 193–416 мкм, а на фильтре с порами 5 мкм улавливались волокна длиной 153–272 мкм (рис. 2a). Статистический анализ выявил значимые различия длины микроволокон между всеми загрузками (KW 2,50–0,88 кг: p = 0,013; KW 2,50–1,64 кг: p = 0,001; KW 2,50–0,15 кг: p = 0,000; KW 0,88–0,15 кг: p = 0,000; KW 1,64–0,15 кг: p = 0,000; таблицы S1 и S2), кроме двух промежуточных загрузок 0,88 и 1,64 кг (KW 0,88–1,64 кг: p = 0,367; таблицы S1 и S2). Средний диаметр микроволокон составлял 11,5 ± 2,2 мкм при загрузке 0,15 кг; 11,8 ± 2,4 мкм при 0,88 кг; 12,3 ± 2,7 мкм при 1,64 кг; и 12,3 ± 2,5 мкм при 2,50 кг.

На фильтре с порами 60 мкм улавливалась наибольшая масса микроволокон — около 75% всей массы, выделившейся при стирке (рис. 2b). Объём сточной воды, пропущенной через фильтр с порами 5 мкм, регистрировали, чтобы оценить массу микроволокон, задержанную фильтром с наименьшими порами (рис. 2c).

Влияние массы загрузки на влияние типа моющего средства

Чтобы показать, как масса загрузки усиливает или скрывает влияние моющего средства, при минимальной загрузке испытали разные сочетания средств для стирки. На килограмм выстиранной футболки высвобождалось 420 ± 2 мг микроволокон при стирке только в воде; 401 ± 17 мг при использовании коммерческого жидкого моющего средства (DL); 420 ± 54 мг при использовании мягкого жидкого средства (MDL); и 437 ± 35 мг при сочетании коммерческого жидкого моющего средства с коммерческим жидким кондиционером (DL/SL), как показано на рис. 3a. Статистически значимых различий между видами средств не обнаружили: F(3,3) = 1,085, p = 0,464; см. таблицу S3 в дополнительных материалах.

Полученную массу также пересчитали в число микроволокон на килограмм выстиранной ткани: 4 341 793 при стирке только в воде; 3 997 912 при использовании DL; 3 963 859 при MDL; и 4 005 603 при DL/SL (рис. 3b). Значимых различий между испытаниями не выявили (критерий Краскела–Уоллиса, p = 0,933). Сетка с ячейками 400 мкм задерживала микроволокна длиной 1106–1170 мкм, фильтр с порами 60 мкм — волокна длиной 501–638 мкм, а фильтр с порами 20 мкм — волокна длиной 396–441 мкм (рис. 4a). На фильтре с порами 60 мкм улавливалась наибольшая доля микроволокон — около 72% (рис. 4b). Масса микроволокон на фильтре с наименьшими порами, 5 мкм, приведена на рис. 4c. Значимых различий длины микроволокон между видами моющего средства не обнаружили (критерий Краскела–Уоллиса, p = 0,240). Средняя длина составляла 683 ± 493 мкм для воды без моющего средства; 706 ± 423 мкм для DL; 721 ± 446 мкм для MDL; и 733 ± 464 мкм для DL/SL. Средний диаметр составлял соответственно 11,7 ± 1,9; 11,5 ± 2,1; 11,7 ± 2,1 и 11,7 ± 2,3 мкм.

Обсуждение

Результаты испытаний при разной загрузке показывают, что масса загрузки существенно влияет на высвобождение микроволокон. В расчёте на килограмм загрузки масса высвобождаемых микроволокон уменьшалась по мере увеличения массы загрузки. Это может объясняться совместным действием отношения объёма воды к массе ткани и механической нагрузки, которой во время стирки подвергается разное количество ткани. Такой совместный эффект мог вызвать особенно большое высвобождение микроволокон при стирке одного изделия, хотя предыдущие работы показывали, что пряжа из непрерывных филаментных нитей обычно выделяет меньше микроволокон, чем пряжа из коротких штапельных волокон [4,9,22,27,34]. При стирке исследованного трикотажа, изготовленного из слабо скрученной пряжи рыхлой структуры, материал релаксировал, структура изделия становилась более открытой, что в итоге способствовало высвобождению микроволокон. При испытаниях с одной футболкой ткань действительно смачивалась сильнее; это могло повышать подвижность микроволокон, отделившихся от пряжи. Более сильная смачиваемость связана и с высоким отношением объёма воды к массе ткани: например, для загрузки 0,15 кг использовали 40 л воды, тогда как для загрузки 2,5 кг — 50 л. Это согласуется с другими работами [9,29], согласно которым более высокое отношение объёма воды к массе ткани приводит к большему высвобождению микроволокон. В другой работе [25] получили сходный результат: при массе загрузки 1,0–3,5 кг высвобождалось 132 мг микроволокон на килограмм выстиранной ткани, а при загрузке 3,5–6,0 кг — 66 мг/кг. Однако в тех испытаниях использовали моющее средство в капсуле, поэтому условия нельзя считать полностью сопоставимыми. Kärkkäinen и соавторы [38] испытали в бытовой стиральной машине загрузки одежды из 100% полиэстера массой от 0,180 до 0,74 кг, сопоставимые с загрузками настоящей работы, особенно 0,150 и 0,88 кг. Они зарегистрировали от 3,1 × 10⁶ до 1,8 × 10⁵ микроволокон на килограмм, что согласуется с полученными здесь значениями: 4 766 338 микроволокон/кг при загрузке 0,150 кг и 2 593 031 микроволокно/кг при загрузке 0,88 кг. К сожалению, в цитируемой работе не анализировали различия в числе микроволокон на килограмм выстиранной ткани в зависимости от массы загрузки: авторы оценивали другие параметры, включая материал, структуру ткани и барабанную сушку. Belzagui и соавторы [36] исследовали высвобождение из разных тканей и получили максимум 560 микроволокон/г для изделия из смеси акрила и полиамида при загрузке 74 г; далее следовали полиэстер-эластановые и другие полиэстеровые ткани — 175 микроволокон/г при загрузках 101–728 г. Galvão и соавторы [35] зарегистрировали от 1842 до 6259 микроволокон/г при загрузках 1,83–5,57 кг, состоявших из изделий разного состава: хлопка, полиэстера, полиамида, вискозы, эластана и акрила. В отличие от тенденции настоящей работы, при большем числе синтетических изделий они наблюдали более высокое высвобождение. В обеих работах высвобождение нельзя было напрямую связать с массой загрузки, поскольку одновременно различались состав изделий, число последовательных стирок и структура ткани — тканая или трикотажная. Структура ткани существенно влияет на отделение микроволокон при стирке [4]. Для снижения высвобождения предпочтительны плотные структуры, например тканые материалы, и сильно скрученная пряжа из непрерывных филаментных нитей, а не рыхлые структуры, в том числе трикотаж, из слабо скрученной пряжи с короткими штапельными волокнами [9]. В таблице 1 литературные данные сопоставлены с результатами настоящей работы.

Как упоминалось во введении, следует учитывать несколько параметров стирки, влияющих на высвобождение микроволокон, таких как повышение температуры стирки, время стирки [5,21,22,23,26,27,28,29] и механическое действие [27,29], которые усиливают механические нагрузки, которым одежда подвергается во время стирки, и тем самым увеличивают массу микроволокон, выделяемых в ходе стирки [21,26,27,28]. Известно, что движение материалов внутри барабана стиральной машины создаёт значительные механические нагрузки: поток сквозь пряжу вызывает перепад давления по толщине ткани, а трение тканей друг о друга усиливает сдвиговые силы [45]. Существует множество других параметров, которые можно учесть для изучения снижения отделения микроволокон. В этом отношении данное исследование представляет собой первую попытку, проведённую по прямой корреляции выброса микроволокон с массой загрузки в реальном процессе стирки и количественной оценке преимуществ полной загрузки с точки зрения снижения выброса микропластика и энергопотребления [46].

Также оценили, насколько малая загрузка может скрывать влияние добавок. Одну футболку стирали с коммерческим жидким моющим средством, мягким жидким средством и сочетанием коммерческого средства с кондиционером. Различить действие моющего средства и кондиционера не удалось: сильное высвобождение при малой загрузке перекрывало другие эффекты. Гипотезу о том, что механическая нагрузка резко усиливает высвобождение, рассматривали и в других маломасштабных опытах [21,22], показавших повреждающее действие механики стирки. Высокая степень смачивания, неизбежная при малой загрузке, также заметно меняет механическое поведение синтетических и натуральных волокон [47]. Поэтому при загрузке около 0,150 кг механическое воздействие не позволяло отделить эффект добавок. При стирке одного изделия масса высвободившихся микроволокон была сопоставима с моющими средствами и без них; опыт с сочетанием коммерческого средства и кондиционера подтвердил эту тенденцию. Вероятно, результат связан именно с малой загрузкой. В нескольких работах моющее средство усиливало высвобождение как в бытовой машине [28], так и в лабораторном имитаторе [21,22,23,34,42]. Вместе с тем настоящие данные согласуются с работами [24,25], где добавки не оказывали значимого влияния. Условия этих исследований различались. Lant и соавторы [25] стирали в бытовой машине три-четыре флисовых изделия или десять футболок, оценивая действие моющего средства и кондиционера. Pirc и соавторы [24] использовали сопоставимую с настоящей работой загрузку около 320 г и подтвердили, что при малой загрузке основным фактором было механическое воздействие, а не добавки. Сочетание моющего средства с кондиционером также не изменяло высвобождение значимо. В работе 2016 года [5] в бытовой машине стирали квадраты 20 × 20 см из полиэстера, смеси полиэстера с хлопком и акрила без средства, с биологическим или небиологическим моющим средством и с кондиционером. Единой закономерности действия средства не обнаружили, вероятно, из-за загрузки, меньшей обычной бытовой. Cesa и соавторы [20] получили иной результат: при загрузке из одного изделия моющее средство уменьшало высвобождение. Авторы связали это с пеной от поверхностно-активных веществ: она может ослаблять механическое действие и адсорбироваться на поверхности волокон, уменьшая повреждение [22,23]. С другой стороны, моющие средства снижают поверхностное натяжение, улучшают смачивание ткани и облегчают отделение частиц [34]. Поэтому направление эффекта может зависеть от методики.

Длина микроволокон, высвободившихся при разных загрузках, составляла 26–3029 мкм. Большинство волокон имело длину 200–600 мкм; лишь немногие были короче 100 мкм, а самые длинные достигали примерно 3 мм. Эти размеры сопоставимы с данными Zambrano и соавторов [21], которые получили среднюю длину более 200 мкм и небольшое число волокон длиной около 2,5 мм, и несколько меньше значений Kelly и соавторов [29]: средняя длина 0,96 мм и максимум 4,91 мм. Общая средняя длина в настоящей работе составила 549 ± 451 мкм. Это согласуется с исследованием Yang и соавторов [28], где применяли одноступенчатую фильтрацию через отдельные фильтры с разным размером пор; на фильтре с порами 5 мкм средняя длина полиэстеровых волокон составляла 499 ± 506 мкм. Хотя полученная средняя длина была в десять раз меньше оценок Napper и соавторов [5] и Pirc и соавторов [24], самые крупные волокна были длиннее обычных значений в ряде других работ [23,31,35,36,37,42], которые, как правило, основывались на наблюдении ограниченного числа волокон.

При загрузке 0,15 кг средняя длина высвободившихся микроволокон — 628 ± 425 мкм — была больше, чем при более высоких загрузках: 499 ± 452 мкм при 0,88 кг; 534 ± 454 мкм при 1,64 кг; и 459 ± 480 мкм при 2,50 кг. Эта тенденция расходится с выводом другой работы [21], согласно которому более интенсивное механическое воздействие отламывает более короткие микроволокна.

Работа показала, что масса загрузки существенно влияет на высвобождение микроволокон при стирке полиэстеровых футболок. Чем меньше была загрузка, тем больше микроволокон высвобождалось; это указывает на ведущую роль механического воздействия в сочетании с высокой степенью смачивания, характерной для малой загрузки. При малой загрузке этот эффект скрывал влияние разных моющих средств и добавок: они не были главным фактором высвобождения. Массу загрузки следует учитывать при оценке загрязнения окружающей среды микроволокнами и при объяснении большого разброса опубликованных данных. Её также необходимо учитывать при разработке способов защиты ткани от химического и механического воздействия стирки [48,49,50].

Методы

Материалы

Для испытаний выбрали серийно выпускаемую синюю футболку из 100% полиэстера; необходимые экземпляры предоставил фонд Plastic Soup Foundation (Амстердам, Нидерланды). Характеристики материала оценивали методом оптической микроскопии на световом микроскопе LEICA M205C. Футболка была изготовлена из трикотажного полиэстера с низкой ворсистостью, то есть с небольшим числом волокон, выступающих из пряжи. Пряжа состояла из непрерывных слабо скрученных филаментных нитей. В опытах применяли распространённое коммерческое жидкое средство для бытовой стирки. Чтобы оценить, как масса загрузки меняет действие средств для стирки, также использовали коммерческое жидкое моющее средство (DL), мягкое жидкое средство (MDL) и сочетание DL с коммерческим кондиционером (SL). Подробный состав средств приведён в дополнительных материалах. Дозировка соответствовала рекомендации производителя.

Протокол стирки/фильтрации и гравиметрический метод

Испытания проводили во фронтальной стиральной машине Bosch Serie 4 Varioperfect WLG24225it на программе для синтетики при 40 °C и 1200 об/мин продолжительностью 1 час 47 минут. Машина автоматически регулировала расход воды в зависимости от массы загрузки. Измеренный объём составлял от 40 л для одной футболки до 50 л для 17 футболок. Все изделия предварительно выстирали на той же программе. Для оценки влияния массы загрузки использовали разное число одинаковых футболок. Каждую из четырёх загрузок испытывали в двух повторностях:

1 футболка — загрузка около 0,15 кг

6 футболок — загрузка около 0,88 кг

11 футболок — загрузка около 1,64 кг

17 футболок — загрузка около 2,50 кг

Дополнительные испытания с одной футболкой выполняли в трёх повторностях для трёх выбранных вариантов средств — DL, MDL и DL/SL, — а стирку только в воде (W) использовали как контроль.

Для каждого испытания весь объём сточных вод стиральной машины фильтровали по ранее разработанной многоступенчатой процедуре [51]. Сначала воду непосредственно из сливной трубы пропускали через сетку с размером ячейки 400 мкм и диаметром 6 см и собирали в резервуары. Затем её дополнительно фильтровали перистальтическим насосом SP 311/60 (Velp Scientifica), соединённым трубками Tygon, последовательно через три нейлоновых фильтра диаметром 4,7 см: с размером пор 60 мкм (Merck Millipore), 20 мкм (Merck Millipore) и 5 мкм (Durapore®, Merck Millipore). Чтобы последний фильтр с порами 5 мкм не засорялся, через него пропускали только аликвоту около 300 мл. По завершении обработки каждой порции в резервуар наливали 1 л дистиллированной воды, встряхивали его и фильтровали промывную воду. Для каждого резервуара эту операцию повторяли дважды, чтобы удалить волокна, которые могли остаться на его поверхности. После каждой фильтрации через фильтр пропускали около 1 л дистиллированной воды температурой 70 °C для удаления избытка моющего средства. Все фильтры сушили при 105 °C в течение 1 часа и взвешивали до и после фильтрации, чтобы определить массу микроволокон в граммах на килограмм выстиранного изделия (Mt). Затем по приведённому ниже уравнению оценивали число микроволокон N, поступивших в сточные воды в каждом испытании, принимая все волокна цилиндрическими [4,5]

Здесь Mt — масса микроволокон, выделившихся при стирке, ρ — плотность материала, L — средняя длина микроволокна, D — средний диаметр микроволокна. Длину и диаметр определяли с помощью светового микроскопа LEICA M205C; полученные микрофотографии анализировали в программе ImageJ версии 1.43u. Средние значения длины и диаметра рассчитывали по наблюдениям примерно 120 волокон в каждом образце.

Обеспечение и контроль качества (QA/QC)

На всех этапах эксперимента исследователи носили хлопковые лабораторные халаты и нитриловые перчатки. Чтобы предотвратить перенос микроволокон между стирками, после каждого испытания запускали пустой цикл при 40 °C и 400 об/мин продолжительностью 30 минут. Чтобы исключить перекрёстное загрязнение между фильтрациями, трубки Tygon, держатели фильтров и резервуары очищали дистиллированной водой и струёй сжатого воздуха. Холостые испытания провели в трёх повторностях: пустые циклы запускали при тех же условиях, что и основные, то есть на программе для синтетики при 40 °C, 1200 об/мин в течение 1 часа 47 минут. Полученные сточные воды фильтровали по описанной выше процедуре. Массу, зарегистрированную на фильтрах после основных стирок, корректировали на холостую пробу, вычитая среднюю массу на фильтрах из холостых испытаний. Кроме того, при обработке образцов выполнили три процедурные холостые пробы для контроля возможного загрязнения. Во время фильтрации фильтр мог контактировать с загрязнениями из воздуха только при взвешивании, установке в держатель, извлечении из него и помещении в чашку Петри. Поэтому в лаборатории возле весов и на столе, где проводили фильтрацию, разместили в чашках Петри фильтровальную бумагу Whatman™ диаметром 4,7 см. Чашки открывали во время перечисленных операций, после чего бумагу исследовали под световым микроскопом LEICA M205C на наличие загрязнений. Обнаружили лишь небольшое число целлюлозных волокон: одно в чашке на столе и два в чашке возле весов. Такое загрязнение сочли пренебрежимо малым.

Статистика

Статистический анализ массы, длины и числа микроволокон, выделившихся при стирке, выполняли в IBM® SPSS® Statistics. Нормальность распределения проверяли критерием Шапиро–Уилка, а однородность дисперсий — критерием Левена. Для оценки различий между полученными данными применяли однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA). Если данные не соответствовали предположению о нормальности, использовали критерий Краскела–Уоллиса (KW); если не выполнялось предположение об однородности дисперсий, применяли ANOVA Уэлча. Во всех статистических тестах использовали уровень значимости 5%; значения p < 0,05 указывали на статистически значимые различия.

Утверждения

Благодарности и финансирование. Эта работа была поддержана проектом «SIRIMAP — системы обнаружения морского пластикового загрязнения и последующего восстановления-переработки», идентификационный код ARS01_01183, финансируемый Министерством исследований и образования Италии в рамках Национальной оперативной программы (PON) по исследованиям и инновациям.

Авторские вклады. Все авторы внесли вклад в замысл, дизайн и написание исследования. M.V., F.D.F., M.C. и V.A. занимались сбором, анализом и интерпретацией данных.

Конкурирующие интересы. Авторы не заявляют о конкурирующих интересах.

Дополнительная информация

Примечание издателя. Springer Nature сохраняет нейтралитет в отношении юрисдикционных претензий на опубликованных картах и в сведениях об организациях.

Дополнительные материалы

Дополнительная информация к статье доступна в оригинальном англоязычном PDF: https://media.springernature.com/original/springer-static/esm/art%3A10.1038%2Fs41598-021-98836-6/MediaObjects/41598_2021_98836_MOESM1_ESM.pdf. Сам файл приложения в этот перевод не включён.