Czym jest nanoplastik i czy wiesz, kiedy go łykasz?

2024-03-14

Z najnowszych badań wynika, że litr wody butelkowanej może zawierać aż 240 tys. drobnych fragmentów plastiku, a to od 10 do nawet tysiąca razy więcej niż wcześniej sądzono.

Jak zaznacza Shi En Kim z magazynu „Smithsonian”, która jako pierwsza opisała wyniki nowych badań, zanieczyszczenie tworzywami sztucznymi to rosnąca katastrofa ekologiczna.

– Wytrzymałe syntetyczne polimery, z których składa się plastik, pozwalają mu pozostać w obiegu przez pewien czas, co ma niszczycielskie konsekwencje – podkreśla. – Dowodem są np. sekcje żołądków zwierząt wypełnionych plastikowymi śmieciami. 

Ale jeszcze bardziej katastrofalny wpływ mogą mieć niewidzialne śmieci: mikroplastiki i nanoplastiki. Te sproszkowane kawałki są tak małe, że mogą przedostać się do małych przestrzeni, w tym do naszych ciał i komórek.

Jak zbadać coś, czego niemal nie widać?

Naukowcy od lat ostrzegali przed najdrobniejszymi plastikami, choć nie było wiele sposobów na wykrycie ich bezpośredniej obecności. 

Nie jest to zaskakujące, jeśli weźmie się pod uwagę, że najtrudniejsze do zauważenia są najbardziej szkodliwe fragmenty plastiku o wielkości do 100 nanometrów, czyli o długości mniejszej niż 1/100 szerokości ludzkiego włosa.

To się jednak zmieniło, o czym świadczy nowe badanie opublikowane w specjalistycznym czasopiśmie „Proceedings of the National Academy of Sciences”. Opisana została technika wykrywania tworzyw sztucznych, która pozwala szybko zidentyfikować rozmiar i skład maleńkich cząstek. 

Autorzy – naukowcy z Uniwersytetu Columbia – odkryli, że w litrze wody butelkowanej znajduje się średnio 240 tys. cząsteczek, czyli więcej niż wcześniej podejrzewano.

– To naprawdę przełom – komentuje wyniki badania Sherri Mason, dyrektor ds. zrównoważonego rozwoju na Uniwersytecie Stanowym Pensylwanii w Erie, w Behrend College. – Jeśli nie możemy wykryć cząstek, nie możemy ich badać. Dlatego to badanie jest tak ważne.

Dodaje, że za każdym razem, gdy stąpamy po syntetycznym dywanie, otwieramy plastikowy pojemnik albo kręcimy oponami podczas jazdy po drodze lub robimy pranie, istnieje duża szansa, że w sposób niezauważony uwalniamy tysiące mikro- i nanoplastikowych wiórów. Zwraca uwagę na to, że – wbrew pozorom – plastik przypomina skórę i – podobnie jak ona – stale się łuszczy.

fot. Naja Bertolt Jensen on Unsplash

Nanoplastik a zdrowie

A konsekwencje są poważne – te zanieczyszczenia bowiem mogą się przedostać do wody, do naszych płuc, a także trafić do żołądków wraz z jedzeniem i napojami. To z kolei ma bardzo negatywny wpływ na nasze zdrowie.

– Wytworzone w laboratorium nanoplastiki mogą pogarszać układ odpornościowy, zakłócać metabolizm organizmu i pobudzać komórki do samozniszczenia – zwraca uwagę Shi En Kim. – U myszy nanoplastiki zwiększają ryzyko choroby Parkinsona, zakłócają rozwój płodu i przedostają się do mózgu, siejąc tam spustoszenie. 

Jednak wcześniejsze badania obejmują tzw. nieskazitelne polimery o jednolitym rozmiarze i składzie. Rodzaje tworzyw sztucznych, którymi zalany jest prawdziwy świat, są znacznie bardziej zróżnicowane, a ich oddziaływanie może być bardziej złożone.

Naukowcy od lat alarmowali o trudnościach z badaniem nanoplastików, ich niewielki rozmiar sprawia bowiem, że nie generują silnego sygnału. W nowym badaniu wykorzystano technikę zwaną mikroskopią ze stymulowanym rozpraszaniem Ramana. 

Metoda polega na skierowaniu dwóch laserów na próbkę rozsypanych mikro- i nanoplastików. Ta podwójna dawka światła powoduje rezonację atomów w cząsteczkach.

Kolejny krok polega na pobraniu tzw. odcisków palców sygnatur energii, które odpowiadają wibracjom atomowym. 

Dzięki temu badacze mogli zidentyfikować rodzaje obecnych polimerów, a także określić rozmiar i kształt fragmentów na podstawie niewielkiego rozproszenia światła padającego na kawałki.

Woda butelkowana na cenzurowanym

Badanie jest zautomatyzowane, a testy jednej próbki zajmują około dwóch godzin. Jak twierdzi Wei Min, autor badania, chemik z Uniwersytetu Columbia, to ponad dziesięć razy szybciej niż istniejące metody.

Aby przetestować zdolność nowej metody do wykrywania nanocząstek, naukowcy sięgnęli po wodę butelkowaną. Wcześniejsze badanie, przeprowadzone w 2018 roku przez Sherri Mason wykazało, że puszka wody butelkowanej zawiera około 10 tys. cząstek plastiku na litr. Jej zespół szukał jedynie kawałków o wielkości 6,5 mikrometra lub większych.

Dzięki nowej metodzie grupa Mina odkryła, że w każdym litrze znajduje się co najmniej dziesięć razy więcej zanieczyszczeń. Naukowcy wykryli od 110 tys. do 370 tys. cząstek w każdym litrze. 

90 procent cząstek stanowiły nanoplastiki, czyli kategoria, która wcześniej została pominięta i której nie udało się uwzględnić we wcześniejszych badaniach.

Około 10 procent wykrytych cząstek należało do siedmiu popularnych tworzyw sztucznych. Pozostałe 90 procent to niezidentyfikowane polimery.

– Zaobserwowaliśmy, że różne rodzaje tworzyw sztucznych w wodzie butelkowanej mają różne kształty, rozmiary i rozkłady, co świadczy o ich genezie – mówi Naixin Qian, pierwsza autorka i chemiczka z Uniwersytetu Columbia. 

– Politereftalan etylenu, czyli popularny PET, często pojawiał się w postaci grubych odłamków wielkości mikrometra, prawdopodobnie oddzielonych od samych butelek, które często są wykonane z PET. 

Mniejsze nanoplastiki prawdopodobnie powstały na najwcześniejszych etapach produkcji wody butelkowanej i uległy dalszemu rozkładowi w wyniku dodatkowego przetwarzania.

Autorzy badania odkryli także tworzywa poliamidowe i polistyrenowe, głównie w postaci nanocząstek, które, jak na ironię, są powszechnie stosowane jako materiały membranowe do filtrowania wody w oczyszczalniach.

fot. Volodymyr Hryshchenko on Unsplash

Od badania butelek po pralnie samoobsługowe

W przyszłości wyniki badania będą mogły zostać wykorzystane do opracowania strategii redukcji mikro- i nanoplastików w uzdatnianiu wody. Jak zauważają naukowcy, nowa metoda otwiera drzwi do badania mikro- i nanoplastików w naturze, a nie tylko w wyidealizowanych warunkach laboratoryjnych.

Naukowcy z Uniwersytetu Columbia planują wykorzystać tę technikę do badania śladu zanieczyszczeń powodowanego przez pralnie samoobsługowe, tworzywa sztuczne w powietrzu i skażenie wody wodociągowej. 

Chcą także rozpocząć badania toksyczności, aby zrozumieć, w jaki sposób tworzywa sztuczne o rozmiarach nano wpływają na biologię na poziomie komórkowym i genetycznym. Zespół jest już zasypywany setkami próśb o współpracę od grup badawczych z całego świata.

Beizhan Yan, chemik zajmujący się ochroną środowiska na Uniwersytecie Columbia dodaje, że to, jak bardzo mikroplastiki szkodzą zdrowiu ludzi, jest wciąż kwestią otwartą. 

Eksperci twierdzą, że dopóki naukowcy nie zbiorą danych na temat toksyczności, rząd nie będzie miał tak pilnych uprawnień do regulowania mikro- i nanoplastików, jak ma to miejsce w przypadku innych substancji zanieczyszczających.

Okazuje się, że nadzór federalny w Stanach Zjednoczonych nad mikroplastikami, a zwłaszcza nanoplastikami, jest niewielki. Kilka stanów wdrożyło własne przepisy, np. Kalifornia, która jako pierwsza wprowadziła zakaz stosowania jednorazowych toreb plastikowych w 2014 roku i wprowadziła wymóg testowania mikroplastiku w wodzie pitnej od 2022 roku.

Podobne działania podejmowane są w Europie. W 2023 roku Komisja Europejska zakazała stosowania dodatków zawierających mikroplastiki w produktach konsumenckich, aby zmniejszyć ilość, która mogłaby przypadkowo przedostać się do środowiska. Szacunki sugerują, że po Ziemi rozproszone są już miliony ton cząstek mikroplastiku. Nanoplastików z pewnością jest znacznie więcej…