Nanoplastiki, najmniejsze formy zanieczyszczeń tworzyw sztucznych, coraz częściej postrzegane są jako poważne zagrożenie dla zdrowia publicznego. Najnowsze badanie opublikowane w czasopiśmie ACS ES&T Water potwierdza, że cząstki te łatwo i szybko adsorbują metale ciężkie – takie jak ołów, kadm, kobalt, mangan czy cynk – co może przyczyniać się do ich transportu do organizmów żywych i zwiększać ich biodostępność. Wyniki te wzmacniają obawy o toksyczność nanoplastików i ich udział w mechanizmach bioakumulacji toksyn w środowisku oraz w organizmie człowieka.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak nanoplastiki powstają i dlaczego są trudne do usunięcia z ekosystemu.
- W jaki sposób nanoplastiki adsorbują metale ciężkie, takie jak ołów i kadm.
- Dlaczego nanoplastiki mogą zwiększać toksyczność metali i przenikać do organizmu.
- Jakie są potencjalne konsekwencje zdrowotne i środowiskowe tego zjawiska.
Nanoplastiki – skala zjawiska i źródła pochodzenia
Globalna produkcja plastiku osiąga dziś poziom ok. 460 milionów ton rocznie, z czego zaledwie 9% poddawanych jest recyklingowi. Pozostała część trafia na wysypiska, do oceanów lub jest spalana. Z czasem tworzywa sztuczne ulegają rozpadowi na mniejsze fragmenty – mikroplastiki (<5 mm), a następnie nanoplastiki, czyli cząsteczki o średnicy poniżej 1000 nanometrów.
Nanoplastiki mogą przenikać do organizmu człowieka poprzez wodę pitną, żywność, powietrze, a także przez kontakt ze skórą. Ich obecność została już potwierdzona m.in. w płucach, sercu, łożyskach, próbkach kału, nasieniu, a nawet w mózgu.
Jak przeprowadzono badania?
Zespół naukowców z New Jersey Institute of Technology, kierowany przez Somenatha Mitrę, jako jeden z pierwszych wykorzystał do badań rzeczywiste odpady plastikowe, a nie komercyjne, jednorodne drobiny tworzyw. Do produkcji nanoplastików użyto m.in. butelek PET, opakowań PS i pojemników PP. Materiał mielono mechanicznie przy użyciu grubej soli, co pozwoliło uzyskać nieregularne cząsteczki o wielkości poniżej 200 nm – zbliżone do tych, jakie występują w środowisku.
Następnie naukowcy poddali uzyskane nanoplastiki działaniu roztworów metali ciężkich – o stężeniach odwzorowujących rzeczywiste warunki wodne. W ciągu zaledwie 5 minut wszystkie trzy rodzaje plastiku zaadsorbowały ponad 99% jonów ołowiu, przy czym polipropylen (PP) wykazał najwyższą skuteczność adsorpcji.
Adsorpcja – mechanizm i znaczenie
Adsorpcja metali ciężkich na powierzchni nanoplastików jest zjawiskiem powierzchniowym, co oznacza, że im większa powierzchnia cząstki, tym większa zdolność do adsorpcji. Rzeczywiste nanoplastiki – nieregularne, poszarpane i ostro zakończone – oferują znacznie większą powierzchnię niż idealnie kuliste drobiny produkowane w laboratoriach. To właśnie ta cecha sprawia, że są one tak skuteczne w przyciąganiu i wiązaniu jonów metali.
Adsorpcja jest zjawiskiem powierzchniowym. Jeśli masz bardzo dużą powierzchnię, logiczne jest, że twoja adsorpcja będzie wyższa – podkreśla prof. Mitra.
Konie trojańskie środowiska
Nanoplastiki, które wnikają do organizmów, mogą działać jak „konie trojańskie”, transportując metale ciężkie bezpośrednio do tkanek. W ten sposób mogą zwiększać ich biodostępność, a tym samym potencjalną toksyczność.
Jonathan H. Shannahan, toksykolog z Purdue University, komentuje:
Znajdujemy je nie tylko w przewodzie pokarmowym, ale także w wątrobie, nerkach, mózgu i innych obszarach.
I dodaje:
Odkrycia Mitry, że te tworzywa sztuczne mogą również przenosić ze sobą metale ciężkie, są potencjalnie niepokojące dla zdrowia ludzi, ponieważ narażenie na metale ciężkie może prowadzić do zwiększonego ryzyka zachorowania na raka, problemów neurologicznych i opóźnień rozwojowych u dzieci.
Trudności w usuwaniu i wyzwania regulacyjne
W odróżnieniu od innych drobinek obecnych w wodzie, takich jak gliny czy substancje próchnicze, nanoplastiki są znacznie trudniejsze do usunięcia z wody. Oznacza to, że raz wprowadzone do środowiska, mogą przez długi czas krążyć w ekosystemie i przedostawać się do organizmów.
Pomimo rosnącej liczby badań, nadal nie wiadomo, jaka dawka nanoplastików i związanych z nimi metali ciężkich może być uznana za toksyczną dla człowieka.
To dawka czyni truciznę. (…) Nie wiemy jeszcze, jaka dawka ekspozycji dotyczy ludzi. Trudno to ustalić i zajmie to trochę czasu – zauważa Shannahan.
Wnioski i dalsze kierunki badań
Najnowsze badania nad nanoplastikami potwierdzają, że problem zanieczyszczenia plastikiem wkracza w nową, jeszcze bardziej niepokojącą fazę. Zdolność nanoplastików do adsorbowania i przenoszenia metali ciężkich zwiększa ich toksyczny wpływ na środowisko. Zdaniem naukowców konieczne jest nie tylko pogłębienie badań nad interakcjami nanoplastików z toksynami, ale również opracowanie skutecznych metod ograniczania ich obecności w wodzie, glebie i powietrzu.
👉 Wyniki oraz opis badań znajdziesz pod TYM LINKIEM
Główne wnioski
- Nanoplastiki z rzeczywistych odpadów wykazują bardzo wysoką zdolność adsorpcji metali ciężkich – polipropylen zaadsorbował ponad 99% ołowiu w 5 minut.
- Adsorpcja metali przez nanoplastiki zwiększa ich biodostępność i potencjalną toksyczność dla organizmów, działając jak „konie trojańskie”.
- Nanoplastiki o nieregularnym kształcie mają większą powierzchnię niż ich syntetyczne odpowiedniki, co wzmacnia ich zdolność do przenoszenia toksyn.
- Obecność nanoplastików potwierdzono w ludzkich płucach, łożyskach i mózgach, ale wciąż nie wiadomo, jaka dawka ekspozycji jest groźna dla zdrowia.
Źródło:
- pubs.acs.org
- phys.org
- cen.acs.org
