Микропластик и нанопластик: глубокое погружение в глобальную проблему

Современное общество не мыслит себя без пластика. Он проник практически во все сферы нашей жизни, его используют где угодно, начиная от упаковки, одежды, автомобилей и заканчивая зубными щётками. Производимый в гигантских объёмах, этот материал практически не подлежит биологическому разложению, а его разрушение занимает до 400 лет в зависимости от типа пластика. Тем не менее, наша зависимость от этого вещества продолжает расти. Например, мировое производство пластмасс увеличилось с 2,3 млн тонн в 1950 г. до 448 млн тонн к 2015 г. По прогнозам, к 2050 г. эта цифра удвоится.

Микропластик является следствием глобального потребления пластмасс, вызывающего такое загрязнение. Микропластик — крошечные пластмассовые частицы размером от 1 мкм до 5 мм, примерно с кунжутное семечко.

Мельчайшие частицы пластика способны проникать во все уголки окружающей среды — в почву, воду, воздух и, как итог, в человеческий организм. Текущие исследования доказывают, что микропластик будет разлагаться на более мелкие, наноразмерные частицы, называемые «нанопластик». Размер таких частиц варьируется от 1 до 1000 нм.

Загрязнение почти невидимыми пластмассовыми частицами является растущей проблемой мирового масштаба, поэтому государственные органы вместе с научными учреждениями уделяют ей всё больше внимания.

Растущее стремление к большему пониманию о воздействии микро- и нанопластика коренится в отсутствии экспертных знаний о последствиях такого загрязнения для здоровья человека и окружающей среды. Более того, ещё меньше известно о последствиях загрязнения нанопластиком, но размеры его частиц и способность проникать в экосистему гораздо дальше означает, что его присутствие потенциально может стать гораздо более опасным.

Существуют две категории загрязнения частицами пластика, о которых необходимо знать:

• Первичный микро- и нанопластик: очень мелкие частицы пластика, которые специально добавляют в производимый продукт (например, гели для душа, зубные пасты).
• Вторичный микро- и нанопластик: мелкие частицы в результате разрушения более крупных кусочков (например, краски, частицы шин, истираемых при движении, ткани).

Обычные формы микро- и нанопластика:

• Волокна: частицы пластика, отделившиеся от синтетических волокон, например, от полиэстера.
• Микросферы: мелкие сферические частицы, добавляемые в процессе производства в косметику и средства личной гигиены.
• Фрагменты: мельчайшие частицы пластика, отломившиеся от более крупных пластмассовых кусочков, которые постепенно продолжают разрушаться.
• Пластиковые гранулы: частицы пластика, которые расплавляют для создания более крупных пластмассовых изделий.
  
  

Источники микропластика и нанопластика

Микропластик и нанопластик происходят из многих источников. Вот некоторые, наиболее известные, из них:

• Пластиковый мусор. Засорение и замусоривание почвы и воды крупными пластмассовыми изделиями и кусками пластмассы, которые распадаются на пластиковые микро- и наночастицы.
• Средства личной гигиены. Многие косметические средства, например, эксфолианты и зубная паста, содержат микросферы, которые намеренно добавляют в косметику для более тщательного отшелушивания и повышения качества очистки. США, Канада, Новая Зеландия, Южная Корея и некоторые страны ЕС ввели запрет на производство изделий с содержанием микросфер.
• Одежда. Большая часть нашей одежды выделяет микроволокна, и их число только растёт под влиянием индустрии «быстрой моды».
• Истирание шин. Пылинки, образовавшиеся от истирания шин на дорогах, содержат крошечные пластиковые частицы, которые затем попадают в атмосферу.
• Пластиковые гранулы. Это основная форма выпуска большинства видов пластмасс, из которых затем отливаются более крупные пластмассовые изделия. Потеря гранул при транспортировке и в процессе производства приводит к попаданию этих частиц в окружающую среду.
• Дорожная разметка. Дорожная разметка содержит расплавленный пластик. В процессе изнашивания, разметка выделяет мелкие частицы пластика, загрязняя окружающую среду.
  
  

Масштаб глобальной проблемы загрязнения пластиком

Производство пластмасс растёт в геометрической прогрессии по причине высочайшей зависимости человека от пластика в повседневной жизни. Альтернативы его не столь дёшевы и доступны, поэтому полностью отказаться от использования пластика в настоящее время нереально. Следовательно, загрязнение пластиковыми частицами будет увеличиваться и распространится на всю экосистему.

В воде

Большинство современных исследований в этой области сосредоточено на присутствии загрязняющих пластиковых частиц в воде и их воздействии на водную флору и фауну. Пластмассовый мусор, разносимый в результате непогоды, незаконный сброс отходов в океан и смыв изделий с содержанием пластика в унитаз — вот примеры того, как бытовой пластик попадает в большие и малые водоёмы. Этот пластик неизбежно разрушается, образуя частицы разного размера и формы, которые затем проникают в окружающую среду и в организм человека.

Характер и размер частиц не всегда позволяют водоочистным сооружениям обнаружить их в водопроводной системе. Например, при стирке одного предмета одежды в стиральной машине в канализационную сеть может проникнуть до 700 000 микроволокон. Многие из этих микроволокон попадут в озёра и реки и, в конечном итоге, окажутся в океанах, где могут оставаться сотни лет.

Чтобы подчеркнуть масштаб загрязнения океана пластиковыми частицами, было подсчитано, что 30% пластмассового мусора в океане — микропластик. Также было обнаружено, что при воздействии солнечных ультрафиолетовых лучей на пластиковый мусор в океане образуются наночастицы, усугубляющие эту критическую проблему.

В воздухе

Частицы микропластика, присутствующие в атмосфере, известны как «взвешенный в воздухе» микропластик. Характер и размер этих частиц позволяют им с лёгкостью перемещаться по воздуху на дальние расстояния. В результате взвешенный в воздухе микропластик обнаруживается не только в крупных городах, но и в отдалённых областях, таких как Французские Пиренеи. Пластиковые частицы можно обнаружить в снегу, куда они оседают из воздуха. В последнее время в образцах снега всё чаще выявляют высокий уровень загрязнения микропластиком, причем примерно 24 600 частиц микропластика на литр обнаруживаются в самых разных местах Европы.

В организме человека

Учитывая широкое распространение пластиковых частиц, неудивительно, что они были обнаружены и в человеческом организме. Недавнее исследование показало, что человек ежегодно потребляет от 39 000 до 52 000 частиц микропластика. Они загрязняют организм, попадая в него разными путями: с пылью или взвешенными в воздухе пластиковыми частицами, с пищей, обработанной и упакованной в пластик, с питьевой водой, загрязнённой микро- и наночастицами.

Несмотря на повсеместное наличие пластика в окружающей среде, отдельные методы, до сих пор используемые для проверки распространения микро- и нанопластика в экосистеме, являются недостоверными и ненадёжными. Поскольку мы стремимся как можно лучше разобраться в природе этих крошечных пластиковых частиц, нам необходимо усовершенствовать методику измерений, отказавшись от традиционных и зачастую не защищённых от ошибок процессов, таких как визуальный подсчёт под микроскопом. Вместо этого следует внедрить аналитический подход, например, переход к строгим процедурам контроля и обеспечения качества и к процедурам межлабораторных квалификационных испытаний, что позволит продвинуть исследования в этой сфере.

Потребность в исследованиях и дальнейшем понимании

В ходе нескольких исследований проводилась параллель между наличием микропластика и негативными последствиями для здоровья представителей морской флоры и фауны, а также птиц, но его потенциальная токсичность для здоровья человека исследована не до конца. Необходимо как можно скорее выяснить влияние пластиковых частиц на здоровье человека.

В своём последнем докладе о микропластике и загрязнении пластиком Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) призвала к дальнейшим исследованиям микропластика и нанопластика, чтобы определить их истинное влияние. ВОЗ указывает на «необходимость заполнить ряд пробелов в исследованиях», чтобы оценить реальный риск пластика для здоровья, поскольку текущей информации недостаточно.

Чтобы лучше разобраться в этом вопросе, нужно разработать стандартизированные научные методы для обнаружения, идентификации и определения количества микро- и нанопластика. По мере накопления знаний в этой области, мы начнём принимать конкретные меры по борьбе с загрязнением пластиковыми частицами, например, внедрим стандартизированный регламент использования и утилизации пластика во всём мире.

Почему это представляет угрозу?

Текущее исследование указывает на вредное воздействие загрязнения пластиковыми частицами:

• Поскольку пластик продолжает засорять океаны, водные животные не перестают контактировать с микропластиком. Исследования показали, что микропластик препятствует работе пищеварительной системы, снижает аппетит и замедляет рост и скорость размножения водных животных. Потенциально опасные химические вещества, абсорбируемые кусочками пластика, могут выделяться в пищеварительную систему животных, приводя к их тяжёлым заболеваниям и даже к гибели.
• Благодаря своему небольшому размеру, загрязняющие частицы пластика могут попадать в организмы животных-фильтраторов, таких как зоопланктон, и становятся частью пищевой цепочки на ранней стадии. Этот тезис уже доказан, поскольку микропластик недавно обнаружили в поваренной соли, мидиях, рыбе, пиве, бутилированной и водопроводной воде.
• Хотя частицы микропластика размером более 150 мкм способны относительно легко проходить через организм, мы ещё не до конца понимаем, какой ущерб может нанести нанопластик. Поэтому настоятельно необходимо понять, что именно грозит здоровью человека, если такие частицы способны проникать в клеточные мембраны и органы.
• Пластик является источником опасных химических веществ, поэтому существует опасение, что непреднамеренное потребление пластиковых микро- и наночастиц приведёт к нарушениям здоровья в будущем.
  
  

Новая эра научных инноваций в сфере микропластика

Компания Agilent Technologies относит к числу приоритетных задач изучение микро- и нанопластика и занимается разработкой инструментов, позволяющих получить знания, необходимые для принятия соответствующих мер по борьбе с загрязнением пластиковыми частицами.

Agilent Technologies представляет ряд инструментов для такого анализа и обнаружения. Среди них:

ИК-Фурье спектрометр (FTIR)
(на фото: модель 4300 Handheld FTIR).
Портативный эффективный прибор для быстрого подсчёта частиц и измерения более крупных частиц микропластика размером примерно до 100 мкм.

Лазерная система визуализации химических свойств с помощью направленного инфракрасного излучения (LDIR Chemical Imaging)
(на фото: модель 8700 LDIR Imaging System).
Первоклассный лабораторный инструмент, обеспечивающий полное описание характера частиц, включая размер, площадь, количество частиц и другие характеристики их поверхности. Позволяет гораздо быстрее проводить анализ частиц и обладает большей областью изображения, чем ИК-Фурье спектрометр. В дополнение к преимуществам портативного ИК-Фурье спектрометра, эта модель обнаруживает мельчайшие частицы размером 10 - 20 мкм.

Системы ГХ-МС (GC/MS Systems)
(на фото: модель 8890 GC System, соединённая с моделью 5977B MS).
ГХ-МС является основным прибором для экологических лабораторий. Лидирующий на рынке прибор ГХ-МС от компании Agilent способен анализировать различные типы и концентрации микропластика в образцах, используя относительно простые методы подготовки данных образцов. Методы ГХ-МС предоставляют дополнительную аналитическую информацию после обнаружения микропластика с помощью ИК-технологии.

Поскольку уровень загрязнения частицами значительно возрастает, крайне важно получить как можно больше данных для оценки наличия и воздействия этих крошечных частиц на окружающую среду и здоровье человека. Вооружившись этим пониманием, мы сможем заняться эффективным решением проблемы.

Более подробную информацию о технологических решениях компании Agilent в этой сфере вы сможете получить, проконсультировавшись со специалистом Gluvex по телефону +7 (495) 291-39-19 или заполнив форму обратной связи.