Tworzywa sztuczne należą do najbardziej rozpowszechnionych odpadów zanieczyszczających naszą planetę. Ich obecność wykryto w powietrzu, w systemach wodnych i w łańcuchach pokarmowych. Według ostatnich badań, tworzywa sztuczne są też obecne w wodzie butelkowanej i to w ogromnej ilości. Naukowcy wykazali, że litr wody butelkowanej zawiera średnio około 240 tys. wykrywalnych drobin nanoplastików.
Zanieczyszczenie gleby, wody i powietrza przez tworzywa sztuczne stało się problemem globalnym. Nawet gdy plastikowe śmieci rozpadają się do tego stopnia, że nie można ich już dostrzec gołym okiem, to ich maleńkie fragmenty nadal zanieczyszczają środowisko. Zwierzęta i ludzie połykają te cząsteczki, co może mieć negatywny wpływ na zdrowie.
W nowych badaniach naukowcy z Uniwersytetu Columbia wykazali, że w litrze wody butelkowanej znajduje się blisko ćwierć miliona niewidocznych drobinek tworzyw sztucznych określanych jako nanoplastik.
Rezultaty oraz opis badań ukazał się na łamach pisma „Proceedings of the National Academy of Sciences” (DOI: 10.1073/pnas.2300582121).
Maleńkie cząsteczki tworzyw sztucznych zanieczyściły całą planetę. Znajdywane są na odległych wyspach, a nawet w Arktyce. Co więcej, mikroplastiki znaleziono także w żywności i wodzie pitnej, a co za tym idzie, również w ludzkich tkankach (więcej na ten temat w tekście: Mikroskopijne fragmenty plastiku znalezione w ludzkich tkankach), krwi (więcej na ten temat w tekście: Mikroplastik znaleziony w ludzkiej krwi), w płucach (więcej: Mikroplastik znaleziony w najgłębszych częściach płuc), czy w mózgu (więcej: Mikroplastik przenika do mózgu. Wystarczą dwie godziny). Konsumowane przez ludzi i zwierzęta drobinki plastiku są przedmiotem badań, ale skutki dla zdrowia i ekosystemów jeszcze nie są do końca poznane.
Każdego roku wytwarzamy około 400 milionów ton tworzyw sztucznych. Większa ich część, po wykorzystaniu, trafia na śmietnik. Niektóre, jak chociażby tekstylia wykonane z tworzyw sztucznych, uwalniają drobinki plastiku jeszcze w trakcie użytkowania. W przeciwieństwie do materii organicznej, większość tworzyw sztucznych nie rozkłada się na stosunkowo łagodne substancje. Zwyczajnie dzielą się na coraz mniejsze kawałeczki o tym samym składzie chemicznym.
Dotychczas częściej można było usłyszeć o mikroplastikach, które według definicji mają rozmiary poniżej 5 milimetrów, do jednego mikrometra, czyli jednej milionowej metra. Nanoplastiki są jeszcze mniejsze, o średnicy poniżej jednego mikrometra, ale do niedawna nie było technologii, która pozwoliłaby je stosunkowo łatwo dostrzec i zidentyfikować.
Amerykańscy naukowcy w swoich badaniach wykorzystali mikroskopię wymuszonego rozpraszania ramanowskiego. Metoda ta polega na badaniu próbki przy wykorzystaniu jednocześnie dwóch laserów, przy czym częstotliwość pracy laserów musi być dobrana w ten sposób, by powodowała rezonans określonych cząsteczek.
Dzięki tej technologi uczonym udało się policzyć maleńkie drobinki tworzyw sztucznych w wodzie butelkowanej. Ustalili, że średnio w litrze znajduje się około 240 tys. wykrywalnych fragmentów plastiku – 10 do 100 razy więcej niż poprzednie szacunki, które opierały się głównie na mikroplastikach, czyli cząsteczkach o większych rozmiarach.
- Wcześniej był to po prostu ciemny, niezbadany obszar. Badania toksyczności ograniczały się do zgadywania, co się tam znajduje – powiedział współautor badania Beizhan Yan, chemik zajmujący się ochroną środowiska. - To otwiera okno, przez które możemy zajrzeć do świata, który wcześniej nie był dla nas dostępny – dodał.
Badając siedem popularnych tworzyw sztucznych, uczeni stworzyli algorytm do interpretacji wyników. - Wykrycie to jedno, a wiedzieć, co się wykrywa, to co innego – powiedział biofizyk Wei Min.
W dalszych pracach uczeni przetestowali trzy popularne marki wody butelkowanej sprzedawanej w Stanach Zjednoczonych, analizując cząsteczki tworzyw sztucznych o wielkości zaledwie 100 nanometrów. W każdym litrze zaobserwowali od 110 tys. do 370 tys. drobinek, z czego 90 proc. stanowiły nanoplastiki, a resztę mikroplastik. Ustalili także, z jakich rodzajów tworzyw sztucznych powstały plastikowe drobiny.
Jednym z powszechniejszych był Poli(tereftalan etylenu), czyli znany wszystkim PET. Nie było to specjalnie zaskakujące, ponieważ z tego właśnie tworzywa wykonanych jest wiele butelek, w których sprzedaje się wodę i inne napoje. PET stosowany jest także do pakowania produktów takich jak ketchup, musztarda czy majonez. Kawałki plastiku prawdopodobnie przedostają się do wody, napoju czy musztardy, gdy butelka zostanie ściśnięta lub wystawiona na działanie ciepła. Jedno z wcześniejszych badań sugerowało, że wiele drobinek przedostaje się do wody z nakrętki podczas wielokrotnego otwierania lub zamykania butelki.
Jednak przewagę liczebną nad PET miał poliamid, rodzaj tworzywa wykorzystywanego w motoryzacji czy przemyśle lotniczym oraz elektronicznym a także w przemyśle odzieżowym. Jak wyjaśnił Beizhan Yan, pochodzi on prawdopodobnie z plastikowych filtrów używanych do oczyszczania wody przed butelkowaniem.
Wśród innych tworzyw sztucznych znalezionych w wodzie uczeni wymienili polistyren, polichlorek winylu i poli(metakrylanu metylu). Jednak siedem rodzajów tworzyw sztucznych, których szukali naukowcy, stanowi zaledwie około 10 proc. wszystkich nanocząsteczek znalezionych w próbkach. Naukowcy nie mają pojęcia, czym jest reszta. Jeśli wszystkie są nanoplastikami, oznacza to, że w litrze może ich być dziesiątki milionów.
Źródło: Columbia Climate School, fot. Naixin Qian, Columbia University
