Моделирование влияния биогеохимических процессов на перенос микропластика в Северном Ледовитом океане тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Березина Анфиса Владимировна

• Березина Анфиса Владимировна
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Березина Анфиса Владимировна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРЕДМЕТ И ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Загрязнение микропластиком морской среды и влияние 15 биогеохимических процессов на его распространение

1.2. Объекты исследования

1.2.1. Осло-фьорд

1.2.2. Северный Ледовитый океан

1.3. Распределение микропластика в Северном Ледовитом океане по 23 данным наблюдений и потенциальные источники МП

1.3.1. МП в различных типах вод

1.3.2. МП в подповерхностном слое

1.3.3. Источники МП в СЛО

1.4. Выводы к Главе 1 31 ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Двухмерная донно-пелагическая модель (2DBP)

2.2. Regional Ocean Modeling System (ROMS)

2.3. Framework for Aquatic Biogeochemical Models (FABM)

2.3.1. Общие сведения

2.3.2. Расчетная область

2.4. Биогеохимическая модель OxyDep

2.5. Модуль трансформации микропластика в морской среде BioPlast

2.6. Инициализация модельного комплекса

2.6.1. OxyDep

2.6.2. 2DBP

2.6.3. ROMS

2.7. Выводы к Главе

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ БИОГЕОХИМИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ НА ПЕРЕНОС МИКРОПЛАСТИКА В ОСЛО-ФЬОРДЕ

3.1. Валидация биогеохимического блока

3.2. Динамика концентраций МП

3.3. Вертикальные потоки МП

3.4. Влияние глубины сброса МП

3.5. Ограничения модели BioPlast

3.6. Выводы к Главе 3. 80 ГЛАВА 4. МОДЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РАСПРОСТРАНЕНИЯ МИКРОПЛАСТИКА ИЗ АРКТИЧЕСКИХ РЕК И СЕВЕРНОЙ

ЧАСТИ АТЛАНТИЧЕСКОГО ОКЕАНА

4.1. Пространственное распределение гидрофизических и биогеохимических переменных в июле 2013 г

4.2. Расчет распространения МП из рек Российской Арктики и из Северной Атлантики

4.3. Динамика биогеохимических переменных и МП в различных формах

4.4. Сравнительный анализ распространения МП из рек Российской Арктики и из Северной части Атлантического океана

4.5. Выводы к Главе 4 99 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 101 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ 103 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование влияния биогеохимических процессов на перенос микропластика в Северном Ледовитом океане»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность и степень разработанности темы исследования.

Загрязнение микропластиком природной среды - одна из наиболее актуальных глобальных проблем [Kershaw, 2016; Ross, 2018], стоящих перед человечеством. Микропластиком (МП) называют фрагменты пластика размером менее 5 мм [Andrady, 2011], в качестве нижней границы разными исследователями принимается величина от 1 до 100 мкм. В настоящее время все природные среды, в том числе Мировой океан, подвержены загрязнению МП от полюсов до экватора. Частицы МП могут попадать в океан напрямую, либо образовываться в результате фрагментации более крупных пластиковых объектов в морской воде. МП разнообразен по размерам, химическому составу и форме, однако, чаще всего в морской среде обнаруживаются полимерные волокна [Bagaev et al., 2017; Gago et al., 2018; Lusher, 2015].

Значительное влияние на пространственное распределение МП оказывают гидрофизические факторы, такие как океанские течения, переносящие МП на большие расстояния от его источников [Sebille van et al., 2020]. Из-за особенностей глобальной циркуляции плавающий пластик и МП накапливается в центрах пяти океанских антициклонических круговоротов, расположенных в тропических зонах [Maximenko et al., 2012] и распространяются в такие удаленные районы, как, например, Арктика [Bergmann et al., 2022; Cozar et al., 2017; Vesman et al., 2020].

Биогеохимические процессы в значительной степени влияют на физические свойства МП, прежде всего, его плотность и, следовательно, плавучесть. Очевидно, что пластик с более высокой по сравнению с морской водой плотностью (например, поливинилхлорид) постепенно опускается в водной толще и достигает дна. Однако, менее плотный пластик, к примеру полиэтилен, также встречается в морских осадках. Это возможно благодаря тому, что биообрастание изменяет плотность частиц МП, в результате чего они могут приобретать отрицательную плавучесть и задерживаться в водной толще либо опускаться на дно [Kaiser et al., 2017].

Помимо натурных наблюдений, ключевым инструментом для понимания особенностей и механизмов распределения и переноса МП в океане является моделирование. Использование гидродинамических моделей позволило выявить основные траектории движения частиц пластика в океане и предсказать зоны его накопления в центрах основных океанских круговоротов [Maximenko et al., 2012] или аккумуляцию на берегах [Liubartseva et al., 2016; Stanev, Ricker, 2019].

Однако, роли экосистемных и биогеохимичесих процессов в переносе МП в морской среде посвящено крайне ограниченное количество исследований. Существующие подходы не учитывают, либо используют крайне упрощенный подход к воспроизведению сезонного хода биомассы и ее вертикальной структуры, см. например, [Murawski, 2020].

Целью работы является разработка численной модели трансформации МП, учитывающей биогеохимические процессы и оценка их вклада в перенос микропластика. Применение разработанной модели для анализа содержания микропластика в Северном Ледовитом океане.

В рамках указанной цели были решены задачи работы:

1. Определение переменных, входящих в разрабатываемую модель, определяющих параметров и функциональных зависимостей в системе с учетом влияния биологических составляющих на физические свойства и перераспределение частиц МП.

2. Математическая постановка задачи. Формулирование начальных и граничных условий. Формирование массивов данных для краевых условий.

3. Разработка программного кода блока модели на языке Fortran 90, для расчета концентрации МП в водной среде и осадках. Подбор параметров и коэффициентов на основе литературных источников и данных натурных наблюдений.

4. Проведение численных экспериментов по чувствительности модели к заданию различных параметризаций процессов биообрастания и выедания частиц МП гетеротрофными организмами.

5. Валидация совместной гидродинамической (двухмерная модель 2DBP) и биогеохимической модели (OxyDep + МП блок) путем сравнения с данными наблюдений о содержании МП в воде и осадках для тестового региона Осло-фьорда.

6. Применение модели совместно с транспортной BD-моделью ROMS для Северного Ледовитого океана; оценка вклада рек Российской Арктики и переноса из северной части Атлантического океана в загрязнение микропластиком Северного Ледовитого океана.

Методология и методы научного исследования. Для расчета переноса и трансформации МП требуется модель, которая рассматривает гидрофизические и биогеохимические процессы совместно и предоставляет базовый сценарий сезонных изменений в морской экосистеме, таких как развитие морских организмов и продукция-деструкция органического вещества. В работе использована биогеохимическая модель OxyDep [Yakushev et al., 2011], которая воспроизводит временную изменчивость концентраций фитопланктона, зоопланктона, растворенного и взвешенного органического вещества. В качестве гидрофизической модели на первом этапе применена двухмерная модель 2DBP (2D benthic-pelagic transport model [Yakushev et al., 2020]), рассматривающая процессы в водном столбе и донных осадках совместно. На втором этапе использована известная трехмерная модель ROMS (Regional Ocean Modeling System) [Shchepetkin, McWilliams, 2005].

В ходе работы была создана первая численная модель, названная BioPlast, учитывающая трансформацию свойств МП в океане со временем, его вертикальный перенос и захоронение в осадках под действием экосистемных и биогеохимических процессов.

В соответствии с современными стандартами биогеохимический модуль и МП модуль BioPlast соединены с транспортной моделью посредством платформы FABM (Framework for Aquatic Biogeochemical Modelling) [Bruggeman, Bolding, 2014]. Использование FABM позволяет присоединять различные модельные блоки друг к другу, а также эффективно применять трехмерные гидродинамические модели совместимые с FABM, например, ROMS, FVCOM, NEMO и др.

Научная новизна работы заключается в том, что при моделировании горизонтального и вертикального распространения МП впервые учтены экосистемные и биогеохимические процессы, такие как биообрастание, поглощение частиц МП зоопланктоном и его выведение вместе с продуктами жизнедеятельности. Кроме того, в работе получены первые модельные оценки переноса МП с учетом взаимодействия с экосистемой специально для Арктики, что достаточно важно ввиду крайне малого количества измерений концентрации МП в морях Северного Ледовитого океана, их пространственной неоднородности и дороговизны организации полноценного мониторинга содержания МП в полярных водах.

Личный вклад автора. Автором лично была разработана численная модель трансформации МП в водной среде под влиянием биогеохимических процессов BioPlast. Подключение блока МП к биогеохимическим и транспортным блокам было выполнено автором. Кроме того, автором были подготовлены массивы данных для форсинга и валидации модельного комплекса: поступление МП с речными водами, оценки массовой концентрации в морской воде по данным экспедиционных наблюдений с участием автора, анализ имеющихся литературных данных.

Автором проведены численные эксперименты для настройки модельного комплекса и подбора эмпирических коэффициентов. Обработка, визуализация и анализ выходных данных модельного комплекса, а также интерпретация полученных результатов были выполнены автором диссертации.

Теоретическая и практическая значимость работы. Работа имеет большое значение для формирования фундаментального знания о механизмах, действующих на частицы МП в морской экосистеме и степени их влияния на перенос и трансформацию МП. На основе полученных оценок возможно прогнозирование зон интенсивного накопления МП для конкретной акватории с учетом особенностей функционирования локальной экосистемы. Данные о распространении МП и в морской среде Арктических морей и прогноз их будущего состояния крайне важны для оценки рисков для уязвимой арктической экосистемы.

Разработка модели BioPlast - это первый шаг, направленный на усиление развития комплексных подходов к моделированию взаимодействия МП с морской средой.

Научную новизну работы составляют положения, выносимые на защиту:

1. Разработана математическая модель, описывающая трансформацию и перенос частиц МП в морской среде под влиянием биогеохимических процессов. Модель адекватно воспроизводит сезонные изменения концентрации различных форм МП и может применяться совместно с FABM-совместимыми транспортными моделями для решения теоретических и прикладных задач.

2. На основе моделирования установлено, что биогеохимические процессы обуславливают сезонную изменчивость в вертикальном транспорте МП. Интенсивное накопление МП в донных отложениях и очищение поверхностного слоя происходит в летне-осенний период, тогда как в зимнее время МП остается в верхнем перемешанном слое и может переноситься поверхностными течениями на более дальние расстояния.

3. Показано, что МП, имеющий нейтральную плавучесть в водной толще, за 8 лет распространяется по всей акватории Северного Ледовитого океана (СЛО), за исключением глубоководных котловин. В СЛО этому способствует короткий период цветения фитопланктона.

4. По результатам моделирования выявлено, что в загрязнении СЛО микропластиком поступление из северной Атлантики является доминирующим фактором по сравнению с реками Российской Арктики. Степень достоверности результатов. Модельные оценки не могут быть полностью достоверными в силу ряда допущений, принятых при разработке, а также большой неопределенности в параметризациях и функциональных зависимостях между переменными. Кроме того, данных натурных измерений массовой концентрации МП в морской воде в Арктической зоне недостаточно, имеющиеся оценки отличаются широкой пространственной неоднородностью и большой вариабельностью значений. Тем не менее, полученные модельные значения укладываются в известные пределы наблюдаемых концентраций МП в морской воде и адекватно отражают имеющиеся представления о переносе МП в океане с течениями, захоронении в донных отложениях и взаимодействии с компонентами морской экосистемы. Показателем достоверности и новизны научных результатов работы является их публикация в рецензируемых зарубежных и российских журналах и представление на научных конференциях.

Апробация результатов. Результаты работы представлены на всероссийских и международных конференциях:

1. International conference MICRO 2022, Plastic Pollution From Macro to Nano.

2. 7IMDC 7th International Marine Debris Conference 2022.

3. 53rd International Liège Colloquium on Ocean Dynamics 2022.

4. Arctic Frontiers Science —2022.

5. European Geoscience Union --2022.

6. European Geoscience Union - vEGU-2021.

7. XXIV Международная Научная конференция (Школа) по морской геологии.

8. Всероссийская конференция «Комплексные исследования Мирового

Океана» - 2021.

9. Arctic Science Summit Week - 2021.

10. Arctic Frontiers - 2021.

11 .European Geoscience Union - EGU-2020.

12. SETAC SciCon - 2020.

13. XXII Международная Научная конференция (Школа) по морской геологии

(2019).

Публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 22 научные работы, в том числе 9 статей в рецензируемых международных журналах, рекомендованных ВАК, и 13 тезисов докладов на российских и международных научных конференциях.

Список работ, опубликованных в изданиях из перечня ВАК по теме диссертации:

1. Ершова А.А. Микропластиковое загрязнение морской среды Баренцева и Карского морей в 2019 г. / А.А. Ершова, Т.Р. Ерёмина, И.Н. Макеева, Д.В. Панькин, Ю.А. Татаренко, А.В. Березина, А.С. Кузьмина // Гидрометеорология и Экология. - 2022. - № 69. - C. 691-711.

2. Berezina A. Modelling the Influence from Biota and Organic Matter on the Transport Dynamics of Microplastics in the Water Column and Bottom Sediments in the Oslo Fjord / A. Berezina, E. Yakushev, O. Savchuk et al. // Water. - 2021. - V. 13. - № 19. - P. 2690.

3. Pakhomova S. Microplastic variability in subsurface water from the Arctic to Antarctica / S. Pakhomova, A. Berezina, A.L. Lusher et al. // Environmental Pollution. - 2022. - V. 298. - P. 118808-118820.

4. Pogojeva M. Arctic Inshore Biogeochemical Regime Influenced by Coastal Runoff and Glacial Melting (Case Study for the Templefjord, Spitsbergen) / M. Pogojeva, A. Polukhin, P. Makkaveev, A. Staalstrom, A. Berezina, E. Yakushev // Geosciences. -2022. - V. 12. - № 1. - P. 44-73.

5. Pogojeva M. Distribution of floating marine macro-litter in relation to oceanographic characteristics in the Russian Arctic Seas / M. Pogojeva, I. Zhdanov, A. Berezina et al. // Marine Pollution Bulletin. - 2021. - V. 166. - № March. - P. 112201112210.

6. Yakushev E. Microplastics distribution in the Eurasian Arctic is affected by Atlantic waters and Siberian rivers / E. Yakushev, A. Gebruk, A. Osadchiev, S. Pakhomova, A. Lusher, A. Berezina, B. van Bavel, E. Vorozheikina, D. Chernykh, G. Kolbasova, I. Razgon. I. Semiletov // Communications Earth & Environment. - 2021. -V. 2. - № 1. - P. 1-11.

7. Yakushev E.V. Understanding the biogeochemical impacts of fish farms using a benthic-pelagic model / E.V. Yakushev, P. Wallhead, P.E. Renaud, E. Protsenko, S. Yakubov, S. Pakhomova, A. Sweetman, K. Dunlop, A. Berezina, R. Bellerby, T. Dale // Water (Switzerland). - 2020. - V. 12. - № 9.

8. Zhdanov I. Assessment of seasonal variability of input of microplastics from the Northern Dvina River to the Arctic Ocean / I. Zhdanov, A. Lokhov, A. Belesov, A. Kozhevnikov, S. Pakhomova, A. Berezina, N. Frolova, E. Kotova, A. Leschev, X. Wang, P. Zavialov, E. Yakushev // Marine Pollution Bulletin. - 2022. - V. 175. - P. 113370113377.

9. Zhdanov I. Differences in the Fate of Surface and Subsurface Microplastics: A Case Study in the Central Atlantic / I. Zhdanov, S. Pakhomova, A. Berezina et al. // Journal of Marine Science and Engineering. - 2023. - V. 11. - № 1. - P. 210-220.

Опубликованные тезисы докладов

10. Березина А. В. Моделирование влияния биогеохимических и экосистемных процессов на перенос микропластика на примере Осло-фьорда. /

А.В. Березина, Е.В. Якушев, Б.В. Иванов. // Материалы VI Всероссийской научной конференции молодых ученых, г. Москва, 18-24 апреля 2021 г. Москва: Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН. - 2022. - С. 442-443.

11. Berezina A. Modeling the influence of biogeochemical and ecosystem processes on microplastic fate in the Polar environment. / A. Berezina, E. Yakushev // Arctic Frontiers 2021 Building Bridges. - 2021. - P. 218.

12. Berezina A. Modeling the influence of biogeochemical and ecosystem processes on microplastic transport in the Arctic seas on the example of Oslofjord. / A. Berezina, E. Yakushev // Arctic Science Summit Week. - 2021. - P. 577.

13. Berezina A. Modeling the influence of biogeochemical and ecosystem processes on microplastics transport / A. Berezina, E. Yakushev, S. Pakhomova // 7th International Marine Debris Conference (7IMDC). - 2022. - P. 620.

14. Berezina A. Modeling the influence of biogeochemical processes on microplastics transport in the Arctic Ocean / A. Berezina, E. Yakushev // International conference MICRO 2022, Plastic Pollution From Macro to Nano. - 2022.

15. Berezina A. Modelling influence of seasonal variability of plankton and organic matter on distribution of microplastic in water column. / A. Berezina, E. Yakushev // SETAC Europe 30th Annual Meeting. - 2020. - P. 459.

16. Berezina A. Modeling the influence of biogeochemical and ecosystem processes on microplastic transport in the Arctic seas on the example of Oslofjord / A. Berezina, E. Yakushev, B. Ivanov // vEGU21, the 23rd EGU General Assembly. - 2021. - № 20. - P. 90056.

17. Berezina A. Modeling the influence of biogeochemical and ecosystem processes on microplastics transport / A. Berezina, E. Yakushev. -// EGU General Assembly 2022, Vienna, Austria. - 2022. - P. 1211.

18. Illinskaya A. HAMPSTER: Harmonization of methods of marine microplastic assessment in the Arctic. Results of fieldwork 2021 / A. Illinskaya, E. Yakushev, S. Pakhomova, I. Zhdanov, A. Berezina, A. Gebruk // Arctic Frontiers 2022 Pathways. - 2022. - P. 99-100.

19. Pakhomova S. Distribution of surface and subsurface microplastic in the Central Atlantic / S. Pakhomova, K. Silvestrova, A. Berezina et al. // Геология морей и океанов. Материалы XXIV Международной Научной конференции (Школы) по морской геологии. T.I. - М.: ИО РАН. - 2022. - P. 311.

20. Yakushev E. Fish farms emissions impact on oxygen depletion in a Norwegian fjord: observations and modeling. / E. Yakushev, A. Berezina. // 53rd International Liège Colloquium on Ocean Dynamics. - 2022. - P. 809.

21. Yakushev E. Studies of microplastic distribution in subsurface waters of the Arctic Seas in the 73 cruise of RV 'Akademik Mstislav Keldysh', September- October 2018 / E. Yakushev, S. Pakhomova, A. Lusher, A. Mazur, A. Grinko, Т. Dautova, D. Kosmach, I. Semiletov, A. Berezina, B. van Bavel // Geology of seas and oceans: Proceedings of XXIII International Conference on Marine Geology.. V. 4. - 2019. -C. 326.

22. Yakushev E. Modeled based analysis of fish farm emissions impact on the fjord biogeochemistry / E. Yakushev, A. Berezina. // 22nd EGU General Assembly. -2020. - P. 70.

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 114 страницах текста, содержит 39 рисунков и 5 таблиц. Список литературы содержит 112 наименований.

Во Введении обоснована актуальность работы, поставлены цель и задачи диссертационного исследования, его научная новизна, а также представлены положения, выносимые на защиту.

В первой главе выполнен обзор современного состояния исследований по проблеме загрязнения Мирового Океана МП, обсуждаются наиболее важные источники загрязнения, механизмы переноса и влияния экосистемных процессов на перенос и трансформацию МП. На основе данных экспедиционных исследованием с участием автора приводится анализ пространственного распределения МП в СЛО.

Во второй главе приведено описание модельного комплекса BioPlast + OxyDep + 2DBP / ROMS и платформы FABM, используемого в работе, а также описание начальных и граничных условий моделей.

В третьей главе приведены результаты использования модельного комплекса BioPlast + OxyDep + 2DBP для качественного описания сезонных изменений в распределении МП. Проведены эксперименты по сбросу МП с различной плавучестью, в результате которых было показано, что цикличность в биогеохимических процессах обуславливает сезонные изменения в вертикальном и горизонтальном переносе МП от источника.

В четвертой главе было проанализировано пространственное распределение содержания ЖП в различных формах по результатам моделирования с использованием транспортной модели ROMS-20. Дана оценка времени распространения МП от разных источников и определен их вклад в загрязнении СЛО.

В Заключении обобщены основные результаты диссертационной работы.

Благодарности. Автор благодарит главного научного сотрудника Лаборатории взаимодействия океана с водами суши и антропогенных процессов ИО РАН, доктора физико-математических наук Якушева Евгения Владимировича за всестороннюю помощь, поддержку и ценные советы по выполнению численных экспериментов и написанию диссертации. Автор признательна научному сотруднику Атлантического отделения ИО РАН, кандидату физико-математических наук Багаеву Андрею Владимировичу за предложения и замечания о работе. Автор также благодарит коллектив сотрудников ИО РАН: к.х.н. Пахомову С.В. и Жданова И.А. за предоставленные данные экспедиционных наблюдений и консультации по их интерпретации; д.ф.-м.н. Осадчиева А.А. за консультации по особенностям распространения речных плюмов в СЛО; Новикова М.О. за помощь в математической обработке данных; к.г.н. Погожеву М.П. за помощь в экспедиционной работе; м.н.с. Института озероведения РАН Лапенкова А.Е. за помощь и поддержку в написании работы.

ГЛАВА 1. ПРЕДМЕТ И ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Загрязнение микропластиком морской среды и влияние биогеохимических процессов на его распространение

Предметами исследования в работе является загрязнение микропластиком (МП) морской среды в Арктическом регионе и влияние биогеохимических процессов на его распространение и аккумуляцию.

Загрязнение микропластиком природной среды - одна из наиболее актуальных глобальных проблем в последние годы [Kershaw, 2016; Ross, 2018]. В настоящее время все природные среды, в том числе Мировой океан, подвержены загрязнению МП от полюсов до экватора.

Частицы МП могут попадать в океан напрямую (например, содержимое абразивных чистящих и косметических средств, волокна полимерных материалов) либо образовываться в результате фрагментации более крупных пластиковых объектов в морской воде. По данным экспериментов общая масса формируемого МП из пластиковых объектов в прибрежной зоне увеличивается со временем экспоненциально [Chubarenko et al., 2018]. Основными источниками МП в океане являются реки, особенно протекающие по густонаселенным районам, а также поступление из береговой зоны и сброс с морских судов [Jambeck et al., 2015]. Кроме того, частицы МП отмечаются в пробах воды из очистных сооружений [Lusher et al., 2017].

Основной характеристикой пластика, определяющей его поведение в морской воде, является плотность, которая зависит от химического типа полимера. В океане наиболее распространены полиэтилен (PE), полипропилен (PP), полистирол (PS), поливинилхлорид (PVC), полиамид (PA), полиэтилентерефталат (PET) и поливиниловый спирт (PVA) [Avio et al., 2017]. Плотность полимера определяет плавучесть частицы МП, расположение в водном столбе и соответственно характер взаимодействия с биотой [Wright et al., 2013]. На

плавучесть частиц могут влиять биологические процессы, например биообрастание (обсуждается далее), а также частичная деградация, фрагментация и вымывание добавок. Некоторые оценки указывают на то, что около 50% пластика, поступающего вместе с коммунально-бытовыми отходами, имеет большую плотность, чем морская вода, и при попадании в океан беспрепятственно опускаются на морское дно [Engler, 2012].

Данные наблюдений указывают на то, что МП широко распространен в поверхностных водах, в мелководных районах и глубоководных донных осадках [Bergmann et al., 2017; Lusher et al., 2015; Mu et al., 2019; Tekman et al., 2017]. Значительное влияние на пространственное распределение МП оказывают гидрофизические факторы, такие как океанские течения, переносящие МП на большие расстояния от источников. Из-за особенностей глобальной циркуляции плавающий пластик и МП накапливается в центрах пяти океанских антициклонических круговоротов, расположенных в субтропических зонах [Maximenko et al., 2012] и распространяется в такие удаленные районы, как, например, Арктика [Cozar et al., 2017]. Образование зон накопления в субтропических океанских круговоротах связывают с Экмановским переносом под действием восточных ветровых потоков в тропиках (0 - 30° ш.) и западных ветров в умеренных широтах (30 - 60° ш.), в результате которого поверхностные воды и плавающий мусор сгоняются к центрам океанических бассейнов на широте примерно 30° в каждом полушарии [Lebreton et al., 2012; Maximenko et al., 2012; Sebille et al., 2012]. На вертикальное движение поверхностного и подповерхностного МП в водной толще оказывает влияние ветровое перемешивание [Kukulka et al., 2012]. В отдельных работах было показано, что в Арктике дополнительным фактором переноса МП может являться морской лед [Peeken et al., 2018].

Наряду с гидрофизическими процессами переноса МП, большую роль в его трансформации играют процессы, связанные с живыми организмами и органическим веществом. Многие представители морской фауны, включая ценные

промысловые виды рыб, бентосные организмы и зоопланктон, поглощают МП во время питания, не отличая его от добычи [Lusher, 2015].

В лабораторных исследованиях было продемонстрировано, что МП могут переходить по трофическим уровням посредством взаимодействий хищник-жертва: от копепод к креветкам-мизидам [Setälä et al., 2014], от моллюсков к крабам [Watts et al., 2014] и от рыб к лангустам [Murray, Cowie, 2011].

Степень влияния, вероятно, зависит от размеров частиц МП по отношению к организмам, с которыми они взаимодействуют. МП большого размера (1-5 мм) могут представлять угрозу для питания и пищеварения морских организмов и орнитофауны [Codina-Garcia et al., 2013]. Частицы размером менее 20 цм активно поедаются малыми беспозвоночными, однако, также беспрепятственно выводятся пищеварительной системой [Lee et al., 2013].

Лабораторные исследования показывают, что поглощение МП может приводить к негативным токсикологическим и физическим воздействиям, однако, сведений о влиянии МП на природные морские популяции по-прежнему недостаточно [Botterell et al., 2019].

Биогеохимические процессы в значительной степени влияют на физические свойства МП, прежде всего, плотность и, следовательно, плавучесть. Очевидно, что пластик с более высокой по сравнению с морской водой плотностью (например, PVC) постепенно опускается в водной толще и достигает дна. Однако, менее плотный пластик, к примеру, PE, также встречается в морских осадках. Это возможно благодаря тому, что биообрастание и колонизация организмами частицы МП увеличивает их вес, они приобретают отрицательную плавучесть и задерживаются в водной толще при достижении равной плотности с морской водой либо опускаются на дно [Kaiser et al., 2017; Lobelle, Cunliffe, 2011; Ye, Andrady, 1991].

Биопленка образуется в течение нескольких дней, а в последующие недели на поверхности МП формируются прикрепленные водорослевые сообщества

[Fazey, Ryan, 2016]. Изначально плавающий пластик может начать тонуть через две недели после попадания в морскую воду, конкретное время зависит от размера частицы, химического состава, формы, шероховатости и внешних условий среды. В работе [Ye, Andrady, 1991] пластик начал тонуть через 7 недель после попадания в водную среду, вместе с тем, было показано, что по мере погружения происходит исчезновение биопленки в результате лимитирования света и выедания гетеротрофными организмами. Обрастание может происходить, когда частица находится в водной толще, однако, уже другими видами и намного медленнее, чем на морской поверхности.

Поглощенные организмами частицы МП могут выводиться пищеварительной системой вместе с экскрементами. Этот процесс также является одним из механизмов вертикального транспорта пластика из поверхностного слоя в более глубокие [Cole et al., 2016].

Крайне ограниченное количество исследований посвящено роли экосистемных и биогеохимичесих процессов в переносе МП в морской среде.

Описана концептуальная модель переноса макро- и микропластика в эстуарии, учитывающая биологические, физические и химические механизмы [Vermeiren et al., 2016]. Выделяются процессы, определяющие положение пластиковых объектов в водном столбе: перемешивание соленых и пресных вод; процессы, вызываемые действием ветра, изменениями топографии и взаимодействие живых организмов и пластика. Результаты расчетов указывают на недостаточность данных о влиянии биоты на распределение пластика в водной толще и относительном вкладе физических и биологических процессов в перенос пластика.

В работе [Kooi et al., 2017] разработана теоретическая модель формирования биопленки на поверхности частицы для изучения того, каким образом МП покидает поверхность океана и начинает тонуть. Модель рассчитывает нарастание биопленки в зависимости от времени и вертикального профиля освещенности и последующее погружение частицы при заданных плотности, температуры,

солености и вязкости морской воды. Результаты показывают, что вертикальное движение частиц МП под действием биообрастания приводит к их максимальной концентрации на промежуточных глубинах, где они вертикально осциллируют, не достигая дна. Однако, в данной модели не учитывалась сезонность развития сообществ фитопланктона, пространственной изменчивости коэффициента затухания света и изменения продолжительности светового дня.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Березина Анфиса Владимировна, 2023 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Атлас океанов. Северный Ледовитый океан. Адм. № 9501. - СПБ : ГУН и О, 1980. -226 p.

2. Березина А. В. Моделирование влияния биогеохимических и экосистемных процессов на перенос микропластика на примере Осло-фьорда. / А.В. Березина, Е.В. Якушев, Б.В. Иванов. // Материалы VI Всероссийской научной конференции молодых ученых, г. Москва, 18-24 апреля 2021 г. Москва: Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН. - 2021. - С. 442-443.

3. Ершова А.А. Микропластиковое загрязнение морской среды Баренцева и Карского морей в 2019 г. / А.А. Ершова, Т.Р. Ерёмина, И.Н. Макеева, Д.В. Панькин, Ю.А. Татаренко, А.В. Березина, А.С. Кузьмина // Гидрометеорология и Экология. -2022. - № 69. - C. 691-711.

4. Andrady A.L. Microplastics in the marine environment / A.L. Andrady // Marine Pollution Bulletin. - 2011. - V. 62. - № 8. - P. 1596-1605.

5. Arthun M. Dense water formation and circulation in the Barents Sea / M. Arthun, R.B. Ingvaldsen, L.H. Smedsrud, C. Schrum // Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. - 2011. - V. 58. - № 8. - P. 801-817.

6. Avio C.G. Plastics and microplastics in the oceans: From emerging pollutants to emerged threat / C.G. Avio, S. Gorbi, F. Regoli // Marine Environmental Research. - 2017. - V. 128. - P. 2-11.

7. Bagaev A. Anthropogenic fibres in the Baltic Sea water column: Field data, laboratory and numerical testing of their motion / A. Bagaev, A. Mizyuk, L. Khatmullina et al. // Science of The Total Environment. - 2017. - V. 599-600. - P. 560-571.

8. Barrows A.P.W. Marine environment microfiber contamination: Global patterns and the diversity of microparticle origins / A.P.W. Barrows, S.E. Cathey, C.W. Petersen // Environmental Pollution. - 2018. - V. 237. - P. 275-284.

9. Berezina A. Modeling the influence of biogeochemical and ecosystem processes on microplastic transport in the Arctic seas on the example of Oslofjord / A. Berezina, E. Yakushev, B. Ivanov // vEGU21, the 23rd EGU General Assembly. - 2021. - № 20. - P. 90056.

10. Berezina A. Modeling the influence of biogeochemical and ecosystem processes on microplastic fate in the Polar environment. / A. Berezina, E. Yakushev // Arctic Frontiers 2021 Building Bridges. - 2021. - P. 218.

11. Berezina A. Modeling the influence of biogeochemical and ecosystem processes on microplastic transport in the Arctic seas on the example of Oslofjord. / A. Berezina, E. Yakushev // Arctic Science Summit Week. - 2021. - P. 577.

12. Berezina A. Modeling the influence of biogeochemical and ecosystem processes on microplastics transport / A. Berezina, E. Yakushev. // EGU General Assembly 2022, Vienna, Austria. - 2022. - P. 1211.

13. Berezina A. Modeling the influence of biogeochemical and ecosystem processes on microplastics transport / A. Berezina, E. Yakushev, S. Pakhomova // 7th International Marine Debris Conference (7IMDC). - 2022. - P. 620.

14. Berezina A. Modeling the influence of biogeochemical processes on microplastics transport in the Arctic Ocean / A. Berezina, E. Yakushev // International conference MICRO 2022, Plastic Pollution From Macro to Nano. - 2022.

15. Berezina A. Modelling influence of seasonal variability of plankton and organic matter on distribution of microplastic in water column. / A. Berezina, E. Yakushev // SETAC Europe 30th Annual Meeting. - 2020. - P. 459.

16. Berezina A. Modelling the Influence from Biota and Organic Matter on the Transport Dynamics of Microplastics in the Water Column and Bottom Sediments in the Oslo Fjord / A. Berezina, E. Yakushev, O. Savchuk et al. // Water. - 2021. - V. 13. - № 19. - P. 2690.

17. Bergmann M. High Quantities of Microplastic in Arctic Deep-Sea Sediments from the HAUSGARTEN Observatory / M. Bergmann, V. Wirzberger, T. Krumpen et al. // Environmental Science and Technology. - 2017. - V. 51. - № 19. - P. 11000-11010.

18. Bergmann M. Plastic pollution in the Arctic / M. Bergmann, F. Collard, J. Fabres et al. // Nature Reviews Earth and Environment. - 2022. - V. 3. - № 5. - P. 323-337.

19. Bergmann M. White and wonderful? Microplastics prevail in snow from the Alps to the Arctic / M. Bergmann, S. Mutzel, S. Primpke et al. // Science Advances. - 2019. - V. 5. -№ 8. - P. 16-18.

20. Botterell Z.L.R. Bioavailability and effects of microplastics on marine zooplankton: A review / Z.L.R. Botterell, N. Beaumont, T. Dorrington et al. // Environmental Pollution. -2019. - V. 245. - P. 98-110.

21. Bruggeman J. A general framework for aquatic biogeochemical models / J. Bruggeman, K. Bolding // Environmental Modelling & Software. - 2014. - V. 61. - P. 249-265.

22. Carmack E.C. The Arctic Ocean's Freshwater Budget: Sources, Storage and Export / E.C. Carmack // The Freshwater Budget of the Arctic Ocean. - Dordrecht : Springer Netherlands, 2000. - P. 91-126.

23. Carton J.A. A reanalysis of ocean climate using Simple Ocean Data Assimilation (SODA) / J.A. Carton, B S. Giese // Monthly Weather Review. - 2008. - V. 136. - № 8. - P. 29993017.

24. Carton J.A. A simple ocean data assimilation analysis of the global upper ocean 1950-95. Part I: Methodology / J.A. Carton, G. Chepurin, X. Cao, B. Giese // Journal of Physical Oceanography. - 2000. - V. 30. - № 2. - P. 294-309.

25. Chubarenko I. Behavior of Microplastics in Coastal Zones / I. Chubarenko, E. Esiukova, A. Bagaev et al. // Microplastic Contamination in Aquatic Environments. - Elsevier, 2018.

- P. 175-223.

26. Codina-Garcia M. Plastic debris in Mediterranean seabirds / M. Codina-Garcia, T. Militäo, J. Moreno, J. Gonzâlez-Solis. // Marine Pollution Bulletin. - 2013. - V. 77. - № 1-2. - P. 220-226.

27. Cole M. Microplastics Alter the Properties and Sinking Rates of Zooplankton Faecal Pellets / M. Cole, P.K. Lindeque, E. Fileman et al. // Environmental Science and Technology. - 2016. - V. 50. - № 6. - P. 3239-3246.

28. Cozar A. The Arctic Ocean as a dead end for floating plastics in the North Atlantic branch of the Thermohaline Circulation / A. Cozar, E. Marti, C.M. Duarte et al. // Science Advances. - 2017. - V. 3. - № 4. - P. 1-9.

29. Engler R.E. The Complex Interaction between Marine Debris and Toxic Chemicals in the Ocean / R.E. Engler. // Environmental Science & Technology. - 2012. - V. 46. - № 22. -P. 12302-12315.

30. Fang C. Microplastic contamination in benthic organisms from the Arctic and sub-Arctic regions / C. Fang, R. Zheng, Y. Zhang et al. // Chemosphere. - 2018. - V. 209. - P. 298306.

31. Fazey F.M.C. Biofouling on buoyant marine plastics: An experimental study into the effect of size on surface longevity / F.M.C. Fazey, P.G. Ryan // Environmental Pollution.

- 2016. - V. 210. - P. 354-360.

32. Fichot C.G. Pan-Arctic distributions of continental runoff in the Arctic Ocean / C.G. Fichot, K. Kaiser, S B. Hooker et al. // Scientific Reports. - 2013. - V. 3. - P. 1-6.

33. Fofonova V. Impact of wind and tides on the Lena River freshwater plume dynamics in the summer season / V. Fofonova, S. Danilov, A. Androsov et al. // Ocean Dynamics. -2015. - V. 65. - № 7. - P. 951-968.

34. Frank Y.A. Evidence for microplastics contamination of the remote tributary of the yenisei river, siberia—the pilot study results / Y.A. Frank, D.S. Vorobiev, O.A. Kayler et al. // Water (Switzerland). - 2021. - V. 13. - № 22. - P. 1-13.

35. Frank Y.A. Preliminary Screening for Microplastic Concentrations in the Surface Water of the Ob and Tom Rivers in Siberia , Russia / Y.A. Frank, E.D. Vorobiev, D.S. Vorobiev et al. - 2021. - P. 1-14.

36. Gago J. Synthetic microfibers in the marine environment: A review on their occurrence in seawater and sediments / J. Gago, O. Carretero, A.V. Filgueiras, L. Viñas // Marine Pollution Bulletin. - 2018. - V. 127. - P. 365-376.

37. Guay C.K.H. Wind-driven transport pathways for Eurasian Arctic river discharge / C.K.H. Guay, K.K. Falkner, R.D. Muench et al. // Journal of Geophysical Research: Oceans. -2001. - V. 106. - № C6. - P. 11469-11480.

38. Halsband C. Plastic litter in the European Arctic: What do we know? / C. Halsband, D. Herzke // Emerging Contaminants. - 2019. - V. 5. - P. 308-318.

39. Garcia H.E. World Ocean Atlas 2018. V. 4: Dissolved Inorganic Nutrients (phosphate, nitrate and nitrate+nitrite, silicate) / H.E. Garcia, K.W. Weathers, C.R. Paver, M.Z. Smolyar, T.P. Boyer, R.A. Locarnini, A.V. Mishonov, O.K. Baranova, D. Seidov. - 2019.

40. Hunke E.C. Viscous-Plastic Sea Ice Dynamics with the EVP Model: Linearization Issues / E.C. Hunke // Journal of Computational Physics. - 2001. - V. 170. - № 1. - P. 18-38.

41. Hurley R. Microplastic contamination of river beds significantly reduced by catchment-wide flooding / R. Hurley, J. Woodward, J.J. Rothwell // Nature Geoscience. - 2018. - V. 11. - № 4. - P. 251-257.

42. Illinskaya A. HAMPSTER: Harmonization of methods of marine microplastic assessment in the Arctic. Results of fieldwork 2021 / A. Illinskaya, E. Yakushev, S. Pakhomova, I. Zhdanov, A. Berezina, A. Gebruk // Arctic Frontiers 2022 Pathways. - 2022. - P. 99-100.

43. Jambeck J.R. Plastic waste inputs from land into the ocean / J.R. Jambeck, R. Geyer, C. Wilcox et al. // Science. - 2015. - V. 347. - № 6223. - P. 768-771.

44. Murawski J.S. Fate and dynamic of marine micro plastics in the Baltic Sea / J.S. Murawski // EGU General Assembly 2020, Online, 4-8 May 2020. - 2020.

45. Kaiser D. Effects of biofouling on the sinking behavior of microplastics / D. Kaiser, N. Kowalski, J.J. Waniek. // Environmental Research Letters. - 2017. - V. 12. - № 12. - P. 124003.

46. Kanhai L.D.K. Deep sea sediments of the Arctic Central Basin: A potential sink for microplastics / L.D.K. Kanhai, C. Johansson, J.P.G.L. Frias et al. // Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. - 2019. - V. 145. - № June 2018. - P. 137-142.

47. Kanhai L.D.K. Microplastics in sub-surface waters of the Arctic Central Basin / L.D.K. Kanhai, K. Gârdfeldt, O. Lyashevska et al. // Marine Pollution Bulletin. - 2018. - V. 130. - P. 8-18.

48. Kershaw P.J. Marine Plastic Debris and Microplastics Global lessons and research to inspire action and guide policy change / P.J. Kershaw // UNEP. - 2016. - P. 192.

49. Kooi M. Ups and Downs in the Ocean: Effects of Biofouling on Vertical Transport of Microplastics / M. Kooi, E.H. Van Nes, M. Scheffer, A.A. Koelmans // Environmental Science and Technology. - 2017. - V. 51. - № 14. - P. 7963-7971.

50. Kukulka T. The effect of wind mixing on the vertical distribution of buoyant plastic debris / T. Kukulka, G. Proskurowski, S. Moret-Ferguson et al. // Geophysical Research Letters.

- 2012. - V. 39. - № 7. - P. 1-6.

51. Kwok R. Arctic sea ice circulation and drift speed: Decadal trends and ocean currents / R. Kwok, G. Spreen, S. Pang // Journal of Geophysical Research: Oceans. - 2013. - V. 118.

- № 5. - P. 2408-2425.

52. Lebreton L.C.M. Numerical modelling of floating debris in the world's oceans / L.C.M. Lebreton, S.D. Greer, J.C. Borrero. // Marine Pollution Bulletin. - 2012. - V. 64. - № 3.

- P. 653-661.

53. Lebreton L.C.M. River plastic emissions to the world's oceans / L.C.M. Lebreton, J. Van Der Zwet, J.W. Damsteeg et al. // Nature Communications. - 2017. - V. 8. - P. 1-10.

54. Lee K.W. Size-dependent effects of micro polystyrene particles in the marine copepod tigriopus japonicus / K.W. Lee, W.J. Shim, O.Y. Kwon, J.H. Kang // Environmental Science and Technology. - 2013. - V. 47. - № 19. - P. 11278-11283.

55. Liubartseva S. Regional approach to modeling the transport of floating plastic debris in the Adriatic Sea / S. Liubartseva, G. Coppini, R. Lecci, S. Creti. // Marine Pollution Bulletin. - 2016. - V. 103. - № 1-2. - P. 115-127.

56. Lobelle D. Early microbial biofilm formation on marine plastic debris / D. Lobelle, M. Cunliffe. // Marine Pollution Bulletin. - 2011. - V. 62. - № 1. - P. 197-200.

57. Lusher A. Microplastics in the Marine Environment: Distribution, Interactions and Effects / A. Lusher // Marine Anthropogenic Litter. - Cham : Springer International Publishing, 2015. - P. 245-307.

58. Lusher A.L. Microplastic pollution in the Northeast Atlantic Ocean: Validated and opportunistic sampling / A.L. Lusher, A. Burke, I. O'Connor, R. Officer. // Marine Pollution Bulletin. - 2014. - V. 88. - Microplastic pollution in the Northeast Atlantic Ocean. - № 1-2. - P. 325-333.

59. Lusher A.L. Microplastics in Arctic polar waters: The first reported values of particles in surface and sub-surface samples / A.L. Lusher, V. Tirelli, I. O'Connor, R. Officer // Scientific Reports. - 2015. - V. 5. - № June. - P. 1-9.

60. Lusher A.L. Microplastics in sewage sludge : Captured but released? / A.L. Lusher, R.R. Hurley, C. Vogelsang. - 2017. - P. 85-100.

61. Maximenko N. Pathways of marine debris derived from trajectories of Lagrangian drifters / N. Maximenko, J. Hafner, P. Niiler. // Marine Pollution Bulletin. - 2012. - V. 65. - № 1-3. - P. 51-62.

62. Mellor G.L. An ice-ocean coupled model / G.L. Mellor, L. Kantha // Journal of Geophysical Research. - 1989. - V. 94. - № C8. - P. 10937.

63. Morgana S. Microplastics in the Arctic: A case study with sub-surface water and fish samples off Northeast Greenland / S. Morgana, L. Ghigliotti, N. Estevez-Calvar et al. // Environmental Pollution. - 2018. - V. 242. - P. 1078-1086.

64. Mu J. Abundance and distribution of microplastics in the surface sediments from the northern Bering and Chukchi Seas / J. Mu, L. Qu, F. Jin et al. // Environmental Pollution.

- 2019. - V. 245. - P. 122-130.

65. Murray F. Plastic contamination in the decapod crustacean Nephrops norvegicus (Linnaeus, 1758) / F. Murray, P.R. Cowie. // Marine Pollution Bulletin. - 2011. - V. 62.

- № 6. - P. 1207-1217.

66. Obbard R.W. Global warming releases microplastic legacy frozen in Arctic Sea ice / R.W. Obbard, S. Sadri, Y.Q. Wong et al. // Earth's Future. - 2014. - V. 2. - № 6. - P. 315-320.

67. Osadchiev A.A. Bottom Sediments Reveal Inter-Annual Variability of Interaction between the Ob and Yenisei Plumes in the Kara Sea / A.A. Osadchiev, E.E. Asadulin, A.Y. Miroshnikov et al. // Scientific Reports. - 2019. - V. 9. - № 1. - P. 1-11.

68. Pakhomova S. Distribution of surface and subsurface microplastic in the Central Atlantic / S. Pakhomova, K. Silvestrova, A. Berezina et al. // Геология морей и океанов. Материалы XXIV Международной Научной конференции (Школы) по морской геологии. T.I. - М.: ИО РАН. - 2022. - P. 311.

69. Pakhomova S. Microplastic variability in subsurface water from the Arctic to Antarctica / S. Pakhomova, A. Berezina, A.L. Lusher et al. // Environmental Pollution. - 2022. - V. 298. - P. 118808-118820.

70. PAME. Desktop Study on Marine Litter including Microplastics in the Arctic / PAME. -2019.

71. Panteleev G. Investigation of the summer Kara Sea circulation employing a variational data assimilation technique / G. Panteleev, A. Proshutinsky, M. Kulakov et al. // Journal of Geophysical Research: Oceans. - 2007. - V. 112. - № 4. - P. 1-21.

72. Peeken I. Arctic sea ice is an important temporal sink and means of transport for microplastic / I. Peeken, S. Primpke, B. Beyer et al. // Nature Communications. - 2018. -V. 9. - № 1.

73. Pogojeva M. Arctic Inshore Biogeochemical Regime Influenced by Coastal Runoff and Glacial Melting (Case Study for the Templefjord, Spitsbergen) / M. Pogojeva, A. Polukhin, P. Makkaveev et al. // Geosciences. - 2022. - V. 12. - № 1. - P. 44-73.

74. Pogojeva M. Distribution of floating marine macro-litter in relation to oceanographic characteristics in the Russian Arctic Seas / M. Pogojeva, I. Zhdanov, A. Berezina et al. // Marine Pollution Bulletin. - 2021. - V. 166. - № March. - P. 112201-112210.

75. Polyakov I.V. Fate of early 2000s arctic warm water pulse / I.V. Polyakov, V.A. Alexeev, I.M. Ashik et al. // Bulletin of the American Meteorological Society. - 2011. - V. 92. - № 5. - P. 561-566.

76. Polyakov I.V. Warming of the intermediate Atlantic water of the Arctic ocean in the 2000S / I.V. Polyakov, A.V. Pnyushkov, L.A. Timokhov // Journal of Climate. - 2012. - V. 25. - № 23. - P. 8362-8370.

77. Rabe B. An assessment of Arctic Ocean freshwater content changes from the 1990s to the 2006-2008 period / B. Rabe, M. Karcher, U. Schauer et al. // Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. - 2011. - V. 58. - № 2. - P. 173-185.

78. Reistad M. A high-resolution hindcast of wind and waves for the North Sea, the Norwegian Sea, and the Barents Sea / M. Reistad, 0. Breivik, H. Haakenstad et al. // Journal of Geophysical Research: Oceans. - 2011. - V. 116. - № 5. - P. 1-18.

79. Ross N.L. The "Plasticene" Epoch? / N.L. Ross // Elements. - 2018. - V. 14. - № 5. - P. 291-291.

80. Rudels B. Atlantic sources of the Arctic Ocean surface and halocline waters / B. Rudels, E.P. Jones, U. Schauer, P. Eriksson // Polar Research. - 2004. - V. 23. - № 2. - P. 181208.

81. Rudels B. The formation of polar surface water, the ice export and the exchanges through the Fram Strait / B. Rudels // Progress in Oceanography. - 1989. - V. 22. - № 3. - P. 205248.

82. Schauer U. Atlantic Water flow through the Barents and Kara Seas / U. Schauer, H. Loeng, B. Rudels et al. // Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. - 2002. -V. 49. - № 12. - P. 2281-2298.

83. Schwinger J. Evaluation of NorESM-OC (versions 1 and 1.2), the ocean carbon-cycle stand-alone configuration of the Norwegian Earth System Model (NorESM1) / J.

Schwinger, N. Goris, J.F. Tjiputra et al. // Geoscientific Model Development. - 2016. -V. 9. - № 8. - P. 2589-2622.

84. Sebille E. The physical oceanography of the transport of floating marine debris / E. van Sebille, S. Aliani, K.L. Law et al. // Environmental Research Letters. - 2020. - V. 15. -№ 2. - P. 023003.

85. Sebille E. Origin, dynamics and evolution of ocean garbage patches from observed surface drifters / E. van Sebille, M.H. England, G. Froyland. - 2012.

86. Semiletov I.P. Carbon transport by the Lena River from its headwaters to the Arctic Ocean, with emphasis on fluvial input of terrestrial particulate organic carbon vs. carbon transport by coastal erosion / I.P. Semiletov, I.I. Pipko, N.E. Shakhova et al. // Biogeosciences. -2011. - V. 8. - № 9. - P. 2407-2426.

87. Semiletov I.P. The Dispersion of Siberian River Flows into Coastal Waters: Meteorological, Hydrological and Hydrochemical Aspects / I.P. Semiletov, N.I. Savelieva, G.E. Weller et al. // The Freshwater Budget of the Arctic Ocean. - Dordrecht : Springer Netherlands, 2000. - P. 323-366.

88. Setälä O. Ingestion and transfer of microplastics in the planktonic food web / O. Setälä, V. Fleming-Lehtinen, M. Lehtiniemi. // Environmental Pollution. - 2014. - V. 185. - P. 77-83.

89. Shchepetkin A.F. The regional oceanic modeling system (ROMS): a split-explicit, free-surface, topography-following-coordinate oceanic model / A.F. Shchepetkin, J.C. McWilliams. // Ocean Modelling. - 2005. - V. 9. - The regional oceanic modeling system (ROMS). - № 4. - P. 347-404.

90. Stanev E.V. The Fate of Marine Litter in Semi-Enclosed Seas: A Case Study of the Black Sea / E.V. Stanev, M. Ricker // Frontiers in Marine Science. - 2019. - V. 6. - № October. - P. 1-16.

91. Suaria G. Microfibers in oceanic surface waters: A global characterization / G. Suaria, A. Achtypi, V. Perold et al. // Science Advances. - 2020. - V. 6. - № 23. - P. 1-9.

92. Tekman M.B. Marine litter on deep Arctic seafloor continues to increase and spreads to the North at the HAUSGARTEN observatory / M.B. Tekman, T. Krumpen, M. Bergmann // Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. - 2017. - V. 120. - № November 2016. - P. 88-99.

93. Tekman M.B. Tying up Loose Ends of Microplastic Pollution in the Arctic: Distribution from the Sea Surface through the Water Column to Deep-Sea Sediments at the HAUSGARTEN Observatory / M.B. Tekman, C. Wekerle, C. Lorenz et al. // Environmental Science and Technology. - 2020. - V. 54. - № 7. - P. 4079-4090.

94. Timmermans M.L. Understanding Arctic Ocean Circulation: A Review of Ocean Dynamics in a Changing Climate / M.L. Timmermans, J. Marshall // Journal of Geophysical Research: Oceans. - 2020. - V. 125. - № 4. - P. 1-35.

95. Tirelli V. Microplastics in Polar Samples / V. Tirelli, G. Suaria, A.L. Lusher // Handbook of Microplastics in the Environment. - Cham : Springer International Publishing, 2020. -P. 1-42.

96. Uddin S. A review of microplastic distribution in sediment profiles / S. Uddin, S.W. Fowler, M.F. Uddin et al. // Marine Pollution Bulletin. - 2021. - V. 163. - № January. -P. 111973.

97. Uppala S.M. The ERA-40 re-analysis / S.M. Uppala, P.W. KÂllberg, A.J. Simmons et al. // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. - 2005. - V. 131. - № 612. - P. 2961-3012.

98. Vermeiren P. Sources and sinks of plastic debris in estuaries: A conceptual model integrating biological, physical and chemical distribution mechanisms / P. Vermeiren, C.C. Muñoz, K. Ikejima // Marine Pollution Bulletin. - 2016. - V. 113. - № 1-2. - P. 716.

99. Vesman A. Marine litter pollution on the Northern Island of the Novaya Zemlya archipelago / A. Vesman, E. Moulin, A. Egorova, K. Zaikov. // Marine Pollution Bulletin.

- 2020. - V. 150. - P. 110671.

100. Vogelsang C. Microplastic particles in to and out from Bekkelaget wastewater treatment plant over a year. NIVA Report 7541-2020 / C. Vogelsang, C. Singdahl-larsen, T. Kristiansen, et al. - 2020.

101. Watts A.J.R. Uptake and retention of microplastics by the shore crab carcinus maenas / A.J.R. Watts, C. Lewis, R.M. Goodhead et al. // Environmental Science and Technology.

- 2014. - V. 48. - № 15. - P. 8823-8830.

102. Wright S.L. The physical impacts of microplastics on marine organisms: A review / S.L. Wright, R.C. Thompson, T.S. Galloway. // Environmental Pollution. - 2013. - V. 178. -The physical impacts of microplastics on marine organisms. - P. 483-492.

103. Yakushev E. Fish farms emissions impact on oxygen depletion in a Norwegian fjord: observations and modeling. / E. Yakushev, A. Berezina. // 53rd International Liège Colloquium on Ocean Dynamics. - 2022. - P. 809.

104. Yakushev E. Microplastics distribution in the Eurasian Arctic is affected by Atlantic waters and Siberian rivers / E. Yakushev, A. Gebruk, A. Osadchiev et al. // Communications Earth & Environment. - 2021. - V. 2. - № 1. - P. 1-11.

105. Yakushev E. Modeled based analysis of fish farm emissions impact on the fjord biogeochemistry / E. Yakushev, A. Berezina. // 22nd EGU General Assembly. - 2020. -P. 70.

106. Yakushev E. Studies of microplastic distribution in subsurface waters of the Arctic Seas in the 73 cruise of RV 'Akademik Mstislav Keldysh', September- October 2018 / E. Yakushev, S. Pakhomova, A. Lusher, A. Mazur, A. Grinko, T. Dautova, D. Kosmach, I. Semiletov, A. Berezina, B. van Bavel // Geology of seas and oceans: Proceedings of XXIII International Conference on Marine Geology.. V. 4. - 2019. - C. 326.

107. Yakushev E.V. Bottom RedOx Model (BROM v.1.1): a coupled benthic-pelagic model for simulation of water and sediment biogeochemistry / E.V. Yakushev, E.A. Protsenko, J. Bruggeman et al. // Geoscientific Model Development. - 2017. - V. 10. - № 1. - P. 453-482.

108. Yakushev E.V. Modelling of the Meromictic Fjord Hunnbunn (Norway) with an Oxygen Depletion Model (OxyDep) / E.V. Yakushev, E.I. Debolskaya, I.S. Kuznetsov, A. Staalstr0m // Handbook of Environmental Chemistry. - 2011. - V. 5. - P. 235-251.

109. Yakushev E.V. Understanding the biogeochemical impacts of fish farms using a benthic-pelagic model / E.V. Yakushev, P. Wallhead, P.E. Renaud et al. // Water (Switzerland). -2020. - V. 12. - № 9.

110. Ye S. Fouling of floating plastic debris under Biscayne Bay exposure conditions / S. Ye, A.L. Andrady // Marine Pollution Bulletin. - 1991. - V. 22. - № 12. - P. 608-613.

111. Zhdanov I. Assessment of seasonal variability of input of microplastics from the Northern Dvina River to the Arctic Ocean / I. Zhdanov, A. Lokhov, A. Belesov et al. // Marine Pollution Bulletin. - 2022. - V. 175. - P. 113370-113377.

112. Zhdanov I. Differences in the Fate of Surface and Subsurface Microplastics: A Case Study in the Central Atlantic / I. Zhdanov, S. Pakhomova, A. Berezina et al. // Journal of Marine Science and Engineering. - 2023. - V. 11. - № 1. - P. 210-220.