Искусственно возникшие синтетические вещества
Существует много химических веществ, которые производят (или производили) промышленным способом, и которые по разным причинам способны распространяться и сохраняться в окружающей среде на протяжении долгого времени (Bernhardt et al., 2017). Особенно примечательно, что устойчивые органические загрязнители (органические молекулы, стойкие к разложению посредством химических, фотохимических или биологических процессов) известны своим распространением по всему миру (даже по нетронутым в иных отношениях природным средам) (Beyer et al., 2000). Их устойчивость зачастую связана с тем, что они представляют собой галогенированные органические соединения, потому что прочность связи C–Cl (например) значительно больше, чем C–C. Например, полихлорированные бифенилы известны тем, что продолжительность их существования в речном осадке составляет много сотен лет (Bopp, 1979). Однако неясно, насколько долго их обнаружимый сигнал мог бы сохраняться в океанских отложениях.
Другие хлорированные соединения также могут обладать потенциалом долгосрочного сохранения, особенно хлорфторуглероды (ХФУ) и родственные им соединения. И если для самого устойчивого соединения (CF4) существуют естественные источники, то для C2F6 и SF6, следующих среди самых устойчивых соединений, существуют только антропогенные источники. В атмосфере их убыль посредством фотолитического распада в стратосфере ограничивает сроки их существования несколькими тысячами лет (Ravishankara et al., 1993). Соединения растворяются в океане, и их можно использовать как маркеры для отслеживания циркуляции океанов, но нам неизвестны исследования, показывающие, насколько долго эти химические вещества могли бы сохраняться и/или были обнаружимыми в океаническом осадке, если принять во внимание немногочисленные ограниченные свидетельства их микробного разложения в анаэробных средах (Denovan & Strand, 1992).
Другие классы синтетических биомаркеров также могут сохраняться в отложениях. Например, стероиды, воск с листьев, непредельные кетоны и липиды могут сохраняться в отложениях на протяжении многих миллионов лет (а именно, Pagani et al., 2006). Что могло бы отличить биомаркеры, появившиеся естественным образом, от синтетических, так это хиральность молекул. Многие способы полного синтеза не разделяют D- и L-хиральность, тогда как биологические процессы — почти исключительно монохиральны (Meierhenrich, 2008) (например, все появившиеся естественным путём аминокислоты — только L-формы, а почти все сахара — D-формы). Синтетические стероиды, у которых отсутствуют природные аналоги, в настоящее время также встречаются в водоёмах повсеместно.
Пластмассы
С 1950 года произошло колоссальное увеличение количества пластика, попадающего в океан (Moore, 2008; Eriksen et al., 2014). Хотя многие обычные формы пластика (вроде полиэтилена и полипропилена) плавают в морской воде, и даже те, что номинально тяжелее воды, могут входить в состав плавающего мусора, остающегося на поверхности воды, уже ясно, что механические эрозионные процессы приведут к появлению больших количеств пластиковых микро- и наночастиц (Cozar et al., 2014; Andrady, 2015). Исследования показали увеличивающееся количество пластиковой «морской подстилки» на морском дне от прибрежных территорий до глубоководных бассейнов и Арктики (Pham et al., 2014; Tekman et al., 2017). На пляжах обнаружены недавно возникшие «пластигломераты», где мусор, содержащий пластик, подвергается воздействию высоких температур (Corcoran et al., 2014).
Разложение пластмасс происходит главным образом благодаря солнечному ультрафиолетовому излучению; в океанах оно происходит главным образом в фотической зоне (Andrady, 2015) и особенно сильно зависит от температуры (Andrady et al., 1998) (прочие механизмы вроде термоокисления или гидролиза протекают в океане с трудом). Уменьшение количества мелких кусочков пластика из-за обрастания их сидячими организмами, их заглатывание и включение в состав «дождей» из органики, которые опускаются на морское дно — эффективный механизм их доставки на морское дно, приводящий ко всё большему накоплению их в океанических отложениях, где темп их разложения значительно медленнее (Andrady, 2015). Когда они попадают в осадок, деятельность микробов — это возможный путь разложения (Shah et al., 2008), но его скорость во многом зависит от доступности кислорода и наличия подходящих микробных сообществ.