Nanoplastiki łatwo adsorbują metale ciężkie

W niedawnych badaniach naukowcy wykazali, że nanoplastiki łatwo i szybko adsorbują metale ciężkie, takie jak ołów i kadm. To sprawia, że mogą one odgrywać rolę koni trojańskich, przenosząc te metale do organizmów, zwiększając ich bioakumulację i potencjalnie stwarzając zagrożenie dla zdrowia.

W ostatnich dekadach zużycie plastiku drastycznie wzrosło. Jeszcze w latach 50. produkcja plastiku wynosiła około 1,5 miliona ton rocznie, ale obecnie jest to około 460 milionów ton każdego roku. Z tego tylko około 9 proc. jest poddawanych recyklingowi. Reszta jest spalana lub ląduje na wysypiskach i w oceanach.

Wraz ze wzrostem wykorzystania w produktach konsumenckich wzrosło również zanieczyszczenie tworzywami sztucznymi. Drobinki plastików gromadzą się w glebie i wodzie, dostają się do łańcuchów pokarmowych oraz do naszych organizmów. Znalezione je w ludzkich płucach, sercach, łożyskach czy w mózgach.

Plastik obecny w środowisku z czasem ulega degradacji, tworząc mikro- lub nanoplastiki. 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.

Przedostawanie się do organizmu drobinek plastiku sprawia, że rosną obawy dotyczące zdrowia publicznego. Niedawne badanie opublikowane w „ACS ES&T Water” (DOI: 10.1021/acsestwater.4c01191) wykazało, że mikro- i nanoplastiki łatwo i szybko adsorbują metale ciężkie, takie jak ołów oraz kadm.

Pozyskiwanie nanoplastików

Naukowcy przyznali, że większość badań oceniających wpływ nanoplastików wykorzystuje komercyjnie produkowane jednorodne drobinki z tworzyw sztucznych, a nie rzeczywiste nanoplastiki, które zwykle mają nieregularne rozmiary. Wcześniejsze badania wykazały, że rozmiar i kształt plastikowych drobinek odgrywają kluczową rolę w określaniu ich właściwości fizykochemicznych i toksyczności.

Jednak wyodrębnianie drobinek nanoplastiku z rzeczywistych odpadów okazało się w przeszłości sporym wyzwaniem, dlatego w swoich pracach naukowcy z New Jersey Institute of Technology w dużej mierze badali nanoplastiki wytwarzane w laboratorium. W ramach badania zespół zebrał odpady plastikowe, w tym butelki na wodę wykonane z poli(tereftalanu etylenu), czyli popularnego PET, pudełka na cukierki wykonane z polistyrenu (PS) i pojemniki na jedzenie na wynos wykonane z polipropylenu (PP). Następnie zmielili zebrane odpadki, tworząc w ten sposób nanoplastiki o rozmiarach poniżej 200 nm.

W kolejnym kroku badacze poddali otrzymane nanoplastiki działaniu metali ciężkich: kadmu, kobaltu, ołowiu, manganu i cynku. Uczeni zadbali o odpowiednie stężenia metali ciężkich w roztworach, z którymi zmieszali nanoplastiki, aby jak najlepiej naśladować rzeczywiste warunki. Stężenia metali ciężkich były zbliżone do stężeń występujących w rzekach.

Metale ciężkie

Wykorzystując różne techniki, w tym dynamiczne rozpraszanie światła, skaningową mikroskopię elektronową oraz spektroskopię, badacze ustalili, że nanoplastiki wytworzone metodą mielenia wykazały znaczną zdolność adsorpcji jonów metali ciężkich, w tym manganu, kobaltu, cynku, kadmu i ołowiu. PP wykazał najwyższą zdolność adsorpcji spośród trzech badanych tworzyw sztucznych i był w stanie zaadsorbować ponad 99 proc. jonów ołowiu w ciągu zaledwie pięciu minut od kontaktu.

Naukowcy wskazują, że ich odkrycia podkreślają potrzebę zbadania oddziaływań nanoplastiku z jonami metali ciężkich w celu lepszego zrozumienia ich toksyczności i wpływu na środowisko oraz w celu opracowania skutecznych strategii łagodzenia zanieczyszczenia nanoplastikami. Narażenie na metale ciężkie może prowadzić do zwiększonego ryzyka zachorowania na nowotwory, problemów neurologicznych i opóźnień rozwojowych u dzieci.

Źródło: Science X Network, Chemical & Engineering News, fot. Oregon State University/ Wikimedia Commons/ CC BY-SA 2.0