Исследователи находят микропластик уже во всех средах и организмах. До сих пор нет однозначного мнения о вреде для человека и в целом для земной биоты микро- (частицы менее 5 мм) и наночастиц (менее 100 нм) пластика. Судя по всему, такие распространенные пластики, как полиэтилен и полипропилен, сами по себе безвредны. Однако присадки, добавляемые производителями в пластики для улучшения их эксплуатационных свойств и являющиеся секретными для общества и контролирующих органов «ноу-хау», могут нести серьёзный вред окружающей среде. И главное – частицы пластика являются адсорбентами и переносчиками химического и бактериального загрязнения.
Один из основных компонентов микропластика — это синтетические волокна, такие как нейлон, полиэстер, полипропилен и акрил, которые используются для изготовления тканей. При стирке волокна попадают в канализационные стоки и, в конечном счете, попадают в океан. По некоторым оценкам, ежегодно в мировой океан поступает от 4,8 до 12,7 миллионов тонн различных пластмасс, а на долю микропластика приходится около трети. Волокна, в свою очередь, составляют до 90 процентов от микропластика.
Исследователи уже находили микропластик в организмах самых разных видов животных: микроволокна были обнаружены у 60 процентов макробеспозвоночных, у 49 процентов береговых птиц и у различных рыб. В течение жизни рыбы поглощают большое количество микроволокон. Ранее сообщалось, что волокна микропластика не остаются в кишечнике рыб дольше, чем другие компоненты пищи, а другой шестинедельный эксперимент показал, что микроволокна вызывают повреждения полости рта и складок кишки рыб.
На сегодня наука пребывает на стадии накопления знаний в изучении микропластика. Учёные не знают доподлинно, сколько и какого пластика содержится в разных природных средах. Пока нет ни единых методик отбора проб загрязнённой среды, ни согласованных методов анализа и постановки экспериментов. Биологи, океанологи, экологи, химики и физики применяют совершенно разнотипные подходы в исследованиях.
Существует огромный разрыв в методах и объектах исследований между «лабораторными» специалистами и «природными». Первые часто проводят эксперименты в идеальных лабораторных условиях на искусственно смоделированных объектах, иногда даже на математических моделях. Зачастую в экспериментах задаются невозможные для реальных объектов условия среды.
В природных же условиях у исследователей проблема совершенно противоположная. Легко выделить из окружающей среды крупные частицы микропластика, особенно визуально различимые. А микрочастицы и переносимые ими загрязнения выделить и определить чрезвычайно трудоёмко. Требуется обработка огромных объёмов воздуха, воды и почвы для выделения достаточного для анализа количества микропластика. При этом применяемые для анализа приборы порой сильно разняться. Кроме того, многие исследователи ограничиваются просто констатацией факта присутствия пластика в той или иной среде, не оценивая его массу и то, какие загрязнения с ним связаны, что затрудняет оценку серьёзности проблемы.
Многообразные неунифицированные способы отбора и обработки проб окружающей среды, используемые разными группами исследователей, приводят к несопоставимости результатов. Решение сложнейшей задачи оценки влияния микропластика на человека и биоту может быть найдено только при тесном взаимодействии учёных всех профильных направлений; при этом обязательно с учётом комплексных исследований и разработки стандартизированных методик изучения проблемы микропластика.
Микропластик обнаружен в крови человека
Ученые Нидерландов впервые обнаружили в крови людей частицы микропластика. О шокирующем открытии сообщает информационный ресурс LENTA.RU со ссылкой на издание The Guardian. Ранее уже были получены данные о способности микропластика накапливаться в органах и тканях человека.
Специалисты проанализировали образцы крови 22 анонимных доноров, все из которых были здоровыми взрослыми людьми, и выявили частицы пластика у 17 человек. Половина образцов содержала ПЭТ-пластик, который обычно используется в бутылках для напитков, а треть содержала полистирол, используемый для изготовления упаковки продуктов питания и других продуктов. Четверть образцов крови содержала полиэтилен, из которого делают пластиковые пакеты.
Учёные пока не знают, какое воздействие микропластик оказывает на здоровье человека. Однако специалисты обеспокоены тем, что микропластик наносит доказанный вред ущерб человеческим клеткам в лабораторных условиях, а частицы загрязнения воздуха, как уже известно, проникают в организм и вызывают миллионы ранних смертей в год. Кроме того, показано, что люди потребляют крошечные частицы с пищей и водой, а также вдыхают их.
Недавнее исследование показало, что микропластик может цепляться за внешние мембраны эритроцитов и ограничивать их способность транспортировать кислород. Частицы также были обнаружены в плацентах беременных женщин, а у беременных крыс они быстро проходят через лёгкие, проникая в сердце, мозг и другие органы плода.
Микропластик в атеросклеротических бляшках сонной артерии повышает риск сочетания инфаркта миокарда, инсульта или смерти от любой причины
Исследователи из Италии обнаружили, что присутствие микропластика в атеросклеротических бляшках сонной артерии повышает риск сочетания инфаркта миокарда, инсульта или смерти от любой причины. Как сообщается в The New England Journal of Medicine, в основном в бляшках попадаются полиэтилен и поливинилхлорид. Несколько исследований показали, что микропластик и нанопластик попадают в организм человека через желудочно-кишечный тракт, легкие и кожу, где они взаимодействуют с тканями и органами.
Данные исследований in vitro предполагают, что микропластик способствуют окислительному стрессу, воспалению и апоптозу в эндотелиальных клетках. Животные модели показали, что такое воздействие приводит к изменению частоты сердечных сокращений, нарушению сердечной функции, фиброзу миокарда и эндотелиальной дисфункции. Однако неизвестно, насколько клинически значимы эти наблюдения для людей. На данный момент отсутствуют доказательства того, что микропластик способен вызывать поражения сосудов у людей.
Команда ученых под руководством Раффаэле Марфелла (Raffaele Marfella) из Неаполитанского университета Луиджи Ванвителли провела проспективное исследование, в котором оценивалось присутствие этог микропластика в хирургически удаленных бляшках сонной артерии с помощью пиролитической газовой хромато-масс-спектрометрии, анализа стабильных изотопов и электронной микроскопии. Затем ученые изучали связь между присутствием микропластика в бляшке с сочетанным исходом в виде инфаркта миокарда, инсульта или смерти от любой причины.
Всего было обследовано 312 пациентов, которым проводилось хирургическое удаление бляшки сонной артерии, в конечный анализ попало 257 пациентов, за которыми в среднем наблюдали 33,7 месяца. У 150 пациентов в удаленной бляшке нашли заметное количество полиэтилена (21,7 ± 24,5 микрограмм на миллиграмм бляшки), а у 31 — измеримое количество поливинилхлорида (5,2 ± 2,4 микрограмм на миллиграмм бляшки). При этом врачи не наши явных различий в частоте обнаружения микропластика в зависимости от места жительства пациентов или расположения медицинского центра.
Визуализация с помощью просвечивающей электронной микроскопии у десяти случайно выбранных пациентов показала наличие частиц с зазубренными краями в пенистых макрофагах бляшки. Почти все частицы были меньше одного микрометра. Сканирующий электронный микроскоп показал сниженное содержание углерода и кислорода в этих частицах и большое содержание хлора.
Анализ стабильных изотопов показал, что отношение углерода-13 к углероду-12 разнилось у разных пациентов без какой-либо очевидной закономерности. Линейный регрессионный анализ выявил положительную корреляцию между количеством присутствующего полиэтилена и уровнями экспрессии интерлейкина-18, интерлейкина-1β, интерлейкина-6 и фактора некроза опухоли-α, а также уровнями CD3- и CD68-клеток. Количество коллагена при этом было снижено.
Пациенты с микро- или нанопластиком в атеросклеротической бляшке сонной артерии имели более высокий риск развития инфаркта, инсульта или смерти от любой причины, чем пациенты без этих веществ в бляшке (отношение рисков 4,53, p < 0,001). Нескорректированный коэффициент риска составил 2,84 (p = 0,007). Результаты этого исследования показывают, что микро- и нанопластик могут существенно повышать риск серьезных сердечно-сосудистых событий. Эти данные свидетельствуют о связи загрязнения окружающей среды и ухудшения здоровья населения, поэтому они важны для разработки междисциплинарных программ по снижению уровня загрязнения.
Волокна микропластика вызывают у японских медак повреждения жабр и аневризмы, но при этом увеличивают количество икры у самок
В организме рыб оказываются не только волокна, которые они съедают. Сотни или даже тысячи волокон ежедневно проходят через их жабры с водой. Жаберный аппарат и кишечник сильнее всего подвергаются воздействию микропластика, однако лабораторных исследований изменений, связанных с воздействием волокон, пока недостаточно, чтобы сделать выводы о возможном вреде, сообщает журнал PLoS One.
Группа под руководством Дэвида Хинтона (David Hinton) из Университета Дьюка решила заполнить этот пробел и провела серию экспериментов с японской медакой (Oryzias latipes) — рыбой, которая мечет икру каждый день, что сильно упрощает изучение возможных изменений в репродуктивной сфере. Двадцать семь пар взрослых рыб были случайным образом распределены по группам, контрольная группа из девяти пар рыб находилась в аквариумах с чистой водой. Две экспериментальные группы, тоже по девять пар рыб, находились в аквариумах с высоким содержанием волокон полиэстера или полипропилена — самых распространенных синтетических волокон.
В каждый аквариум экспериментальной группы добавляли 10 тысяч волокон на литр воды, с последующим добавлением тысячи волокон на рыбу в день во время замены воды для поправки на микроволокна, удаляемые с фекальными массами. Средняя длина волокон полиэстера в эксперименте составляла 350 микрометров, полипропилена — 380 микрометров.
Эксперимент длился три недели, в течение которых исследователи ежедневно следили за весом рыб, производством икры, потреблением и поглощением микроволокон — сколько волокон поступало и сколько выводилось. Результаты эксперимента показали, что волокна не приводили к видимым изменениям состояния или массы тела, не влияли на эмбриональную смертность, развитие икринок или вылупление молоди. После окончания эксперимента ученые исследовали ткани рыб, чтобы увидеть, какие изменения произошли в органах и тканях.
Выяснилось, что большое количество волокон, содержащихся в воде, после прохождения через жаберную полость и кишечник вызывает острые и хронические изменения в организме рыб. В частности, это привело к структурным изменениям жаберных пластин, повышенной выработке слизи в жабрах и кишечнике, формированию аневризм в сосудах и изменениям в клетках эпителия. Ученые подчеркивают, что изменения в жаберном аппарате могут привести к недостатку кислорода, что делает рыб уязвимыми перед хищниками, менее конкурентоспособными при добыче пищи и в борьбе с другими самцами за нерест.
Эксперимент показал, что самки, участвовавшие в эксперименте, со временем стали производить больше икры. Статистически значимые результаты (p < 0.05) были получены для экспериментальной группы с водой, содержащей полипропилен, на третьей неделе воздействия, среднее количество икринок у данной группы составило 14 штук, когда у контрольной группы на третьей неделе воздействия было по 12 икринок, хотя внутри группы не было достигнуто статистически достоверного значения. Изменение числа икринок — распространенный биомаркер эндокринных нарушений у рыб, что может говорить о влиянии микроволокон на эндокринные функции и репродуктивную систему рыб.
Исследователи предполагают, что это происходит из-за химических веществ, которые добавляют в текстиль. Это, например, красители или поверхностно активные вещества, используемых для снятия статического электричества с волокон синтетической ткани. Чтобы ответить на вопросы о механизмах влияния этих химических соединений на рыб, ученые продолжат свое исследование и будут анализировать образцы воды и тканей, полученные в результате этого эксперимента.
На экологически чистом необитаемом острове нашли пластиковые камни
На Земле мало мест, столь же изолированных, как необитаемый остров Триндаде вулканического происхождения, до которого можно добраться на лодке за 3 – 4 дня от побережья Бразилии. На острове обнаружили камни, образовавшиеся из-за избытка пластика, плавающего в океане.
Лабораторный анализ показал, что пластик в основном сформирован из остатков рыболовецких сетей — это чрезвычайно распространённый вид мусора в океане. Процесс же формирования новой породы несложен. Течения выбрасывают обрывки сетей на берег острова, под воздействием солнечных лучей пластик медленно плавится, сливаясь с субстратом — местными камнями. В итоге формируется новая прочная порода. У неё уже есть и научное имя — пластигломераты (пластик + агломерат).
Подобные каменно-пластиковые образования, начиная с 2014 года, фиксировались на Гавайях, в Великобритании, Италии и Японии. Но остров Триндади — самое отдалённое место на планете из тех, где обнаруживались пластигломераты. «Тем более ужасно было их найти на одном из самых экологически чистых пляжей», – комментируют учёные. Они опасаются, что по мере разрушения горных пород микропластик попадёт в окружающую среду и ещё больше загрязнит пищевую цепь острова, сообщается в журнале Marine Pollution Bulletin.
Искусственные объекты становятся ловушкой для морских животных и приводят к их гибели
Раки-отшельники, в отличие от большинства крабов, рождаются с мягкими телами и самостоятельно выбирают для себя защитный панцирь. По мере роста они сбрасывают защиту и ищут более крупную. Сегодня пластик и другие отходы настолько заполонили пляжи по всему миру, что раки стали использовать в качестве панцирей пластиковые стаканчики, крышки от бутылок, патроны от лампочек и прочий подобный мусор.
Как пишут в журнале Science of The Total Environment, подобное поведение раков-отшельников наблюдается в глобальном масштабе. Исследователи обнаружили по всему миру 386 особей, завернутых в мусор. Около 85% из них использовали пластиковые отходы, остальные – металл, стекло и другие материалы.
Мусор проще найти и легче носить, чем традиционную ракушку. Кроме того, он обеспечивает лучшую маскировку, а цвет и запах пластика привлекают партнера. Исследования показывают, что крабам нравятся химические вещества, выделяемые пластиковыми изделиями. Поэтому крабы предпочитают мусор ракушкам. Однако подобный выбор приводит к гибели животных. Нередко искусственный панцирь становится для них ловушкой. Так, только у берегов Австралии из-за мусорных панцирей погибли более полумиллиона раков-отшельников.
Дополнительные источники микропластика в океане
Канадские ученые выяснили, что источник большей части микропластика, загрязняющего Арктику, — вовсе не пластиковый мусор, а обычная бытовая стирка. На каждый кубометр океанской воды приходится в среднем 40 микрочастиц пластика. 92,3% из них являются волокнами, 73,3% которых состоят из полиэстера. Источником этих волокон служит стирка синтетических тканей, поскольку пока очистные сооружения не способны отфильтровывать микропластик — ежегодно они пропускают более 20 млрд его частиц.
Американские ученые выяснили, что до 30% микропластика, попадающего в Мировой океан, — это частицы автомобильных шин, которые отделяются при езде. Они смешиваются с дорожной пылью, попадают в почву, грунтовые воды и атмосферу, а также распространяются с осадками.
Способ избавиться от этого источника микропластиковых выбросов предложила группа британских студентов-дизайнеров — они разработали устройство, которое крепится на колеса и улавливает до 60% частиц резины. Собранный микропластик предлагается использовать повторно в производстве красителей, звукоизоляционных материалов и в 3D-печати.
Удаление микропластика из питьевой воды
Исследования показывают, что микропластик особенно часто встречается в водопроводной воде. Однако новое исследование показывает, что возможное низкотехнологичное решение для удаления микропластика — это кипячение. В ходе эксперимента исследователи создали модели водопроводной воды, которая обычно насыщена минералами и пластиковыми частицами, и обнаружили, что кипячение ее в течение пяти минут и пропускание жидкости через фильтр снижает воздействие нано- и микропластика на 90 процентов. Согласно исследованию, когда минеральный карбонат кальция становится твердым при достаточно высоких температурах, он улавливает частицы пластика и может быть отфильтрован через кофейный фильтр.
«Здесь важно отметить, что эффективность улавливания этих микро/нанопластиков в этих минеральных твердых веществах зависит от того, насколько жесткая и насыщенная минералами вода: чем жестче вода, тем больше твердых частиц образуется, тем больше микропластика в ловушке», — рассказала Healthline Аня Брэндон, заместитель директора по политике США в отношении пластмасс в Ocean Conservancy и инженер-эколог, не принимавшая участия в исследовании.
Хотя авторы исследования предупредили, что необходимы дальнейшие исследования, прежде чем рекомендовать эту практику в широком масштабе, попытка ее применения не повредит. Ученые рассказали Washington Post, что людям следует подождать 5–10 минут после кипячения, чтобы твердые частицы осели, а вода остыла, а затем отфильтровать.