После того, как в СМИ все чаще стали появляться сообщения о загрязнении океанов и пляжей микропластиком, мировое научное сообщество усилило свое внимание к этой проблеме. С тех пор исследователи обнаружили следы микропластика в наших озерах и реках, в напитках и продуктах питания.
Наталья Ивлева (Natalia Ivleva) из Мюнхенского технического университета (Германия)
Наталья Ивлева, исследователь из Мюнхенского технического университета (TUM, Германия), разработала новые аналитические методы, которые помогают обнаружить и определить количество микропластика в окружающей среде. В интервью, опубликованном на сайте университета, она делится последними результатами своих исследований.
Что такое микропластик?
Согласно существующим определениям, микропластик – это любой кусок пластика размером от пяти миллиметров до одного микрометра, то есть одной тысячной миллиметра. Пластиковые частицы, которые еще меньше – от одного микрометра до 100 нанометров – уже относятся к субмикропластическим. А совсем крохотные частицы – меньше 100 нанометров – называются нанопластичными. Исследования показывают, что размеры большинства пластиковых частиц находится в нижнем микрометровом диапазоне.
Как микропластики, так и нанопластики обычно образуются в результате разрушения больших кусков пластика: например, от хозяйственных сумок, от износа автомобильных шин. Или же когда мы стираем изделие из микроволокнистой одежды. Кроме того, некоторые производители все еще добавляют микропластики в средства личной гигиены, такие как зубная паста и скрабы. И эти средства также являются источником микропластического загрязнения.
Почему мы должны беспокоиться о микропластическом загрязнении?
На самом деле, еще не совсем ясно, насколько опасны микропластики для живых организмов. Что известно: организмы, обитающие в воде, а также животные и люди могут поглощать микропластические частицы. Но одно это не доказывает токсичность. Кроме того, мы также убедились, что частицы меньшего размера могут обладать способностью абсорбироваться в определенных типах тканей у водных организмов.
Каждый год люди производят около 400 миллионов тонн пластика по всему миру. Значительная часть этого пластика попадает в окружающую среду в виде мусора, и большинству видов пластика требуется несколько сотен лет, чтобы полностью разложиться. Результат? В следующие несколько десятилетий мы, вероятно, столкнемся с огромным числом случаев микропластического загрязнения в окружающей среде. Все мы знаем, что даже инертные и нетоксичные вещества могут иметь непредвиденные последствия, когда они достигают определенного уровня концентрации в окружающей среде.
Почему мы знаем так мало о последствиях микропластического загрязнения?
В самом начале, когда исследователи впервые осознали, что микропластик попал в окружающую среду в результате человеческой деятельности, они использовали оптические методы, чтобы отличить пластик от других частиц в собранных образцах. К сожалению, этот метод не очень надежен. Когда вы смотрите на частицу размером менее миллиметра, трудно определить, песчинка ли это или кусок пластика. Они выглядят очень похожими.
Вот хороший пример. Под эгидой исследовательского проекта «MiWa», финансируемого Федеральным министерством образования и исследований Германии (BMBF), мы провели химический анализ около 3000 частиц из пробы воды, взятой из реки Эльбы. Мы установили, что только одна из тысячи частиц в образце на самом деле была кусочком пластика.
Наряду с известняком и другими минеральными частицами образец воды также содержал много органического материала. Вот почему крайне важно разработать надежные и стандартизированные методы анализа, иначе невозможно точно сравнить друг с другом различные значения выборки.
Я хочу подчеркнуть, что мы говорим об очень низких концентрациях микропластика в образцах, которые мы проанализировали, – такое количество, как мы ожидаем, окажет небольшое влияние на здоровье живого организма. В некоторых экспериментах при испытаниях на высокие концентрации микропластика были измерены отрицательные эффекты – в то время как в других отрицательные эффекты не были обнаружены.
Наше исследование все еще находится в зачаточном состоянии, что не означает, что мы должны придерживаться подхода «подождем – увидим». Если мы рассмотрим медленную скорость, с которой пластик деградирует, нам необходимо срочно найти стратегии для сокращение количества пластиковых отходов, которые мы производим.
Какие методы используются, чтобы обнаружить и определить микропластические частицы?
В настоящее время существует несколько различных методов анализа образцов на микропластичность. Например, с помощью термического анализа в сочетании с газовой хроматографией и масс-спектрометрией определяют количество и типы пластиковых частиц. Но эти методы не могут быть использованы для определения размеров частиц.
Спектроскопические методы могут быть использованы для определения как химического отпечатка пальца, так и размера и формы микропластических частиц. А инфракрасная микроспектроскопия может даже использоваться для автоматического анализа частиц размером до 20 микрометров.
Мы в своих исследованиях преимущественно используем рамановский микроскопический анализ. Раман – это спектроскопический метод, который позволяет проводить анализ спектра «подписей» (следов) микропластика, а также способствует надежной идентификации частиц. Используя этот метод, мы можем определить, состоит ли частица из синтетических полимеров или же это природное вещество, такое как целлюлоза или кварц.
Кроме того, этот метод позволяет точно определить тип пластика в образце. Сочетая мощность комбинационного спектрометра с обычным оптическим микроскопом, мы можем анализировать частицы размером до одного микрометра или даже меньше. Результат: у нас есть возможность четко определить количество частиц, диапазон размеров частиц и типы полимеров микропластика в любом данном образце.
Нам удалось подтвердить наличие микропластических частиц в пищеварительных трактах водяных блох. Кроме того, в рамках проекта, финансируемого Баварским государственным министерством охраны окружающей среды и защиты прав потребителей, мы обнаружили, что мидии поглощают особенно мелкие микропластичные частицы – их мы обнаружили во всем теле.
Каковы следующие шаги в вашем исследовании?
Чтобы разработать репрезентативные и статистически достоверные выводы об уровне микропластического загрязнения в каждом конкретном образце, нам необходимо проанализировать большое количество частиц, чтобы у нас были «модели». Вот почему в настоящее время мы также работаем над автоматизацией рамановских методов в проекте «MiPAq», который финансируется Баварским исследовательским фондом (BFS).
Поскольку частицы пластмассы разлагаются до меньших размеров в окружающей среде, они представляют все более высокий потенциал для токсичности для окружающей среды. Наш институт сотрудничает с другими кафедрами TUM, чтобы разработать более точные методы анализа очень мелких частиц в рамках проекта «SubμTrack».
Во-первых, нам нужно получить результаты анализа образцов, которые будут сопоставимы друг с другом и которые в будущем покажут нам, сколько микропластика или нанопластика действительно присутствует в любом данном образце. Только тогда мы можем начать анализировать негативные эффекты, которые могут быть вызваны определенным уровнем микропластического или нанопластического загрязнения в окружающей среде – или у людей и других видов организмов. Исследователям также необходимо будет определить, для каких типов, размером и форм частиц, для каких концентраций микропластиков и нанопластов какие характерны токсические эффекты.
Вы бы порекомендовали в будущем запретить все производство пластмасс?
Абсолютно нет. Пластик является невероятно универсальным материалом и имеет много преимуществ перед другими материалами. Тем не менее, для нас крайне важно радикально сократить количество пластика, который попадает окружающую среду. И не только компании, производящие пластмассу, должны нести исключительную ответственность за это – мы, как потребители, также должны быть более ответственными за то, как мы будем использовать, повторно использовать, перерабатывать и утилизировать пластмассу в будущем.
Фото: A. Battenberg, U. Benz / TUM
Источник: https://scientificrussia.ru/
Пожалуйста, ответьте на наши опросы. Несколько минут, потраченных вами на голосование, позволят нам понять, как сделать наш сайт и портал более интересным и нужным!
