Mikroplastik – prawda czy mity ?
Andrzej Nowak, Krystyna Cybulska
Zakład Chemii, Mikrobiologii i Biotechnologii Środowiska
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
ul. Słowackiego 17, 71-434 Szczecin
e-mail: krystyna.cybulska@zut.edu.pl
Wszędzie dookoła nas, gdzie spojrzymy czy sięgniemy ręką, trafimy na przedmioty wykonane z tworzyw sztucznych, czyli jak mówi się potocznie z plastiku. Trudno dzisiaj wyobrazić sobie nasz świat bez tych materiałów. Ich produkcja wzrosła 25-krotnie w ciągu ostatnich 40 lat i szacuje się ją obecnie na 380 milionów ton, natomiast całkowita wytworzona przez człowieka ilość sięga 8300 milionów ton (Geyer et al. 2017). W odróżnieniu od przyrody, w której materia ulega przemianom cyklicznym (cykle krążenia pierwiastków), gospodarka ludzi ma charakter liniowy: wydobycie surowców-wykonanie produktów – zużycie produktów – przemiana w odpady. Zasada ta dotyczy także tworzyw sztucznych, które jak wskazują wykonywane ostatnio badania po zużyciu rozpraszają się na lądach, morzach i oceanach i mogą stać się źródłem skażenia środowiska. Powszechnie znane są problemy z odpadami z tworzyw sztucznych, np. opakowaniami (worki, butelki itp.), nie tylko gromadzącymi się na wysypiskach, ale również rozpraszającymi się na lądach i w oceanach, mniej powszechna jest wiedza o skażeniu środowiska mikroplastikiem. Źródłami pierwotnymi mikroplastiku są wytwarzane produkty o małych rozmiarach cząstek, jak np. stosowane w przemyśle, produktach farmaceutycznych, kosmetykach, farbach, materiałach ściernych do „piaskowania”, pellety lub proszki do produkcji wyrobów z tworzyw. Wymienić tu można także granulki pochodzące z recyklingu opon. Wtórne mikroplastiki powstają w środowisku przez rozdrobnienie większych elementów. Skutkiem procesów degradacji a zwłaszcza dezintegracji zachodzących w przyrodzie na skutek działania różnych czynników fizycznych, chemicznych i biologicznych (Whitacre 2014) jest powstawanie mikroplastiku , czyli cząstek o rozmiarach poniżej 5 mm a następnie nanoplastiku, o rozmiarach poniżej 0,1 μm (Barnes et al. 2009, CONTAM 2016). Na skażenie to, co do składu chemicznego, wchodzi w kolejności malejącej pod względem ilości: polipropylen, polietylen, , polichlorek winylu (PVC), polistyren, poliuretan i politereftalan etylenu (PET) (Plastics Europe, 2012). Najlepiej jak dotychczas, zostało rozpoznane skażenie mikroplastikiem w środowisku wodnym – w morzach, oceanach a także rzekach i zbiornikach śródlądowych. Wynika to w znacznej mierze z możliwości analitycznych, ponieważ oznaczanie ilości cząstek mikroplastiku w innych materiałach napotyka na znaczne trudności metodyczne. W morzach i oceanach pojawia się mikroplastik dopływający z wodą rzek a także wprowadzany w postaci śmieci i różnych odpadów. Nie bez znaczenia jest też depozycja z atmosfery. Ocenia się, że dopływ mikroplastiku do oceanu sięga 8 milionów ton rocznie a jego obecność stwierdza się wszędzie – od bieguna do bieguna i od powierzchni do dna oceanu (Jambeck et al. 2015). Istnieją jednak dane wskazujące, że skażenie środowisk lądowych może być nawet 4-23 razy większe niż oceanu (Horton 2017). Pochodzący z oczyszczalni ścieków mikroplastik nie tylko znajduje się w spuszczanych do rzek wodach, ale także w osadzie ściekowym i wraz z nim dostaje się do gleb w przypadku użycia w celach nawozowych lub do rekultywacji. Podobny efekt mogą mieć komposty, które często wytwarzane są z różnych produktów odpadowych. Duże znaczenie jako źródło mikroplastiku mają emisje przemysłowe (Magnusson et Norén, 2014). Znaczną rolę w rozprzestrzenianiu odgrywają też tekstylia z włókien syntetycznych, zwłaszcza zaś zabiegi ich czyszczenia i prania (Astrom, 2016). Także poprzez atmosferę zachodzi rozprzestrzenianie skażenia (Dris et al. 2016). Wydaje się więc, że obecność mikroplastiku jest powszechna praktyczne we wszystkich środowiskach na Ziemi. Czy więc możemy się w związku z tym spodziewać negatywnych skutków dla ekosystemów, dla przemian materii w skali globalnej, dla funkcjonowania ekosystemów i wreszcie – dla ludzi? Dostępne nieliczne jak dotąd badania wskazują na istnienie takiej możliwości. Mikroplastik stwierdzono we wszystkich rodzajach organizmów morskich i planktonie, bezkręgowcach, rybach, ptakach i ssakach. Wiadomo, że nagromadza się w łańcuchach pokarmowych. Wiadomo też, że spożycie mikroplastiku przez organizmy żywe, zwłaszcza o mniejszych rozmiarach, może prowadzić do zmian chorobowych przewodu pokarmowego, zapalenia tkanek, stresu wątroby, powstawania nowotworów i zaburzeń endokrynologicznych (Lassen et al. 2015). Stwierdzona endocytoza mikro- i nanoplastiku przez mikro- lub nanofaunę może prowadzić do niekorzystnych toksycznych skutków. Ponieważ plankton stanowi podstawę morskich łańcuchów pokarmowych, zagrożenie dla niego może mieć poważne i dalekosiężne skutki dla światowego oceanu (Andrady 2011). Potencjalny wpływ mikroplastiku na organizmy lądowe pozostaje w dużej mierze niezbadany. Jednak istnieje coraz więcej dowodów na to, że może działać on na organizmy czynne w realizacji podstawowych funkcji ekosystemów, takie jak bezkręgowce glebowe, grzyby i zapylacze roślin. Dlatego potrzebne są badania, aby wyjaśnić przemiany mikroplastiku w glebie i wywierane skutki. Ze względu na powszechną obecność, trwałość w środowisku i różne interakcje z fauną i florą, mikroplastik może stanowić rosnące globalne zagrożenie dla ekosystemów (Anderson Abel de Souza Machado et al. 2017). Jakie skutki może mieć rosnące skażenie środowiska mikroplastikiem dla ludzi? Odpowiedź na to kluczowe pytanie przy obecnym stanie wiedzy jest: nie wiadomo (Editorial 2017). Jednak ze względu na niewątpliwą, stale rosnącą ekspozycję na mikroplastik, zarówno drogą oddechową, jak i pokarmową, oraz możliwość wpływu na zdrowie człowieka, kluczowe jest przeprowadzenie oceny poziomu tej ekspozycji. Będzie to w dalszej kolejności podstawą dla określenia w przyszości mechanizmu toksyczności, oraz możliwego wpływu na zdrowie ludzi (Wright at Kelly 2017). Wspomniane niebezpieczeństwo dla ludzi na skutek skażenia mikroplastikiem wiąże się nie tylko z jego obecnością w środowisku, ale też zanieczyszczeniem produktów spożywczych. Wyrywkowe informacje z literatury wskazują, że prawie we wszystkich rodzajach tych produktów można wykryć obecność cząstek mikroplastiku. Jest on obecny np. w rybach, małżach i innych owocach morza, piwie, miodzie, soli morskiej i wielu innych (Lassen et al. 2015). Kolejne dane dostarczają ciągle nowych informacji o skażonych mikroplastykiem różnych produktów. Ostatnio pojawiły się informacje o skażeniu pitnej wody butelkowanej (Mason et al. 2018). Po zbadaniu 259 butelek pochodzących z 9 krajów i stwierdzono obecność cząstek mikroplastiku w ponad 93% przypadków. Autorzy są zdania, że przynajmniej część obecnych w wodzie cząstek pochodziła z procesu produkcji czy opakowań. Jest to jak dotychczas jedynie doniesienie tego rodzaju i wymaga potwierdzenia przez szersze badania. Wydaje się, że rozwiązaniem problemu byłoby zastosowanie odpowiednich technologii produkcji i opakowań, gdyż sama woda, zwłaszcza uzyskiwana z głębszych warstw, a więc skutecznie przefiltrowana i pozbawiona zanieczyszczeń nie zawiera mikroplastiku !. Problem skażenia naszej planety mikroplastikiem powoli wyłania się przed nami. Jego radykalnym rozwiązaniem byłoby zaprzestanie produkcji tworzyw sztucznych lub zastosowanie systemu całkowitego ich recyklingu. W praktyce, obydwa te rozwiązania niestety nie są realne. Tak więc czeka nas prawdopodobnie jeszcze większe skażenie całej Ziemi i wiele dziesięcioleci (stuleci?) badań, znajdowania i stosowania środków zapobiegających negatywnym skutkom problemu, który sami stwarzamy. Literatura Anderson Abel de Souza Machado, Werner Kloas W., Zarfl C. Hempel S. Rillig M. C. (2017) Microplastics as an emerging threat to terrestrial ecosystems. Glob Change Biol. 2018;24:1405–1416. Andrady A. A.( 2011) Microplastics in the marine environment. Marine Pollution Bulletin 62 1596–1605. Astrom, L. (2016) Shedding of synthetic microfibers from textiles. Thesis for a masters degree, University of Gothenburg, Sweden. Barnes, D. K. A., Galgani, F., Thompson, R. C., Barlaz, M.( 2009) Accumulation and fragmentation of plastic debris in global environments. Philosophical Transactions of the Royal Society B-Biological Sciences, 364, 1985–1998. https://doi.org/10.1098/rstb.2008.0205. (CONTAM) EPOCITFC (2016) Presence of microplastics and nanoplastics in food, with particular focus on seafood. EFSA Journal, 14, 4501. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2016.4501. Dris, R., Gasperi, J., Saad, M., Mirande, C. and Tassin, B. (2016) Synthetic fibres in atmospheric fallout: a source of microplastics in the environment? Marine Pollution Bulletin 104: 290–293. Editorial. (2017) Microplastics and human health—an urgent problem. The Lancet Planetary Health, vol 1, October 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/S2542-5196(17)30121-3. Geyer, R., Jambeck, J. R., Law, K. L. (2017) Production, use, and fate of all plastics ever made. Science Advances, 3, e1700782. https://doi. org/10.1126/sciadv.1700782. Horton, A. A., Walton, A., Spurgeon, D. J., Lahive, E., Svendsen, C. (2017) Microplastics in freshwater and terrestrial environments: Evaluating the current understanding to identify the knowledge gaps and future research priorities. Science of the Total Environment, 586, 127–141. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.01.190. Jambeck J. R, et al. (2015) Marine pollution. Plastic waste inputs from land into the ocean. Science 347(6223):768–771.JR, et al. (2015) Marine pollution. Plastic waste inputs from land into the ocean. Science 347(6223):768–771. Lassen C.,Hansen S. F., Magnusson K., Noré F., Hartmann N. I. B., Jensen P. R., Nielsen T. G., Brinch A. (2015) The Danish Environmental Protection Agency. 2015. Microplastics – Occurrence, effects and sources of releases to the environment in Denmark. ISBN 978-87-93352-80-3 Magnusson, K, Norén, F. (2014) Screening of microplastic particles in and downstream from a wastewater treatment plant. Report to the Swedish Environmental Research Institute: C55. Mason S. A., Welch V., Neratko J.( 2018) Synthetic polymer contamination in bottled water. State University of New York at Fredonia. WHo Report. Plastics Europe (2012) An Analysis of European plastic production, demand and waste data for 2011. Plastics Europe, Brussels, Belguim. Whitacre, D. M. (2014) Reviews of environmental contamination and toxicology, vol. 227. New York, NY: Springer. https://doi.org/10.1007/ 978-3-319-03777-6.
Wright S. L., Kelly F. J. (2017) Plastic and Human Health: A Micro Issue? Environmental Science & Technology · May 2017. DOI: 10.1021/acs.est.7b00423.