Pomorska Platforma Komunikacji Społecznej

Mikroplastik – co to jest?

Plastik to materiał prawie wszechobecny w naszym środowisku od ponad półwiecza. Globalna produkcja tworzyw sztucznych (uzyskanych przez polimeryzację* ropy naftowej** lub silikonów***) przekracza obecnie 320 milionów ton rocznie i wzrosła kilkakrotnie od lat 50-tych. Ocenia się, że ponad 40% wyprodukowanego plastiku jest wykorzystywana tylko jeden raz, głównie do pakowania i po wykorzystaniu stanowi nigdy nieużywany ponownie odpad. Znaczna część produkowanego corocznie plastiku trafia do środowiska morskiego, gdzie przez lata ulega akumulacji – do roku 2025 może łącznie stanowić 250 tysięcy ton. Wielka „plastikowa zupa” śmieci pływających po Pacyfiku, znana jako Great Pacific Garbage Patch, ma powierzchnię dwukrotnie większą od amerykańskiego stanu Teksas, a podobne skupiska śmieci znajdujemy też na innych oceanach. Działanie czynników zewnętrznych powoduje większą łamliwość plastiku obecnego w wysypiskach morskich i lądowych – ekspozycja na promieniowanie ultrafioletowe, działanie fal morza i wiatru, abrazja chemiczna powodują, że powstają drobne cząstki plastiku – micro- (0,1-1000 microm) i nanoplastiki (<0,1 microm). Tak powstałe drobiny to mikroplastiki wtórne. Mikroplastiki pierwotne mają inne pochodzenie – produkujemy je sami - powstają w różnych procesach produkcyjnych i uwalniane są z różnych produktów – od początku są drobnymi cząsteczkami. Jesteśmy właściwie nimi otoczeni – wykrywane są w produktach kosmetycznych i higieny osobistej (w peelingach, żelach pod prysznic, kosmetykach stosowanych do makijażu, pastach do zębów), środkach farmakologicznych (jako nośniki substancji leczniczych), odzieży (włókna syntetyczne). Według danych Parlamentu Zjednoczonego Królestwa – około 680 ton plastikowych mikrokulek pochodzących z kosmetyków jest używanych jedynie w tym kraju w ciągu roku. Jedno opakowanie żelu pod prysznic może być źródłem 100 000 cząstek plastiku dostających się do ścieków. Mikroplastiki pierwotne powstawać mogą też w trakcie czyszczenia pneumatycznego – na przykład przy usuwaniu farby i rdzy z kadłubów statku. Oceniono, że w Stanach Zjednoczonych codziennie trafia do ścieków komunalnych około 8 trylionów mikrokuleczek pochodzących ze środków złuszczających. Niezależnie od ich pochodzenia – mikroplastiki koncentrowane są i akumulowane w ekosystemach, szczególnie w środowisku słodkowodnym i morskim. Ich niekorzystny wpływ ma zakres globalny – mikroplastiki wykryto w tak odległych lokalizacjach, jak mongolskie jeziora górskie i głębokie osady sedymentacyjne w morzach, w rożnych stężeniach obecne są od równika po oba bieguny. W niektórych rejonach świata stężenia mikroplastiku są wyższe niż w pozostałych. Wschodnia Azja to najbardziej zanieczyszczony region – zawartość plastiku jest 27 razy wyższa w morzach wokół Japonii w porównaniu do innych obszarów świata.

Hydrofobowa powierzchnia mikroplastików ułatwia adsorbowanie i koncentrowanie hydrofobowych zanieczyszczeń organicznych – takich, jak wielołańcuchowe węglowodory aromatyczne, pestycydy chlorowcoorganiczne oraz bifenyle polichlorowane. Ponadto mikroplastyki „przyciągają” i koncentrują metale ciężkie – kadm, ołów, cynk, nikiel. Stąd uważane są za wektory substancji zanieczyszczających środowisko pierwszego rzędu, które umieszczono na liście Konwencji Sztokholmskiej jako potencjalnie szkodliwe dla zdrowia.

Mikroplastiki mogą być szkodliwe również z powodu zawartości różnych dodatków – w procesie produkcji plastiku dodawane są różne substancje, które mają zmienić cechy produktu końcowego – na przykład nadać plastikowemu przedmiotowi właściwą stabilność, plastyczność, kolor, oporność na ogień lub pełnić po prostu rolę wypełniacza. Te „dodatki” są bardzo nietrwale związane z macierzą polimerów – i z powodu ich niskiej masy – uwalniane do otoczenia: wody, powietrza, pożywienia, tkanek ciała. Proces uwalniania do otoczenia substancji dodatkowych rozpoczyna się początkowo na powierzchni cząstki plastiku. Następnie stała dyfuzja toksycznych chemikaliów z rdzenia cząstki zapewnia ich długotrwałe uwalnianie do tkanek i płynów ustrojowych. Substancje dodawane w procesie produkcji do plastiku, które mogą mieć niekorzystne efekty zdrowotne po połknięciu cząstek mikroplastiku to: bromowane uniepalniacze, triklosan (środek przeciwgrzybiczny i bakteriobójczy), ftalany (farby i lakiery, kleje, laminaty), bisfenon i bisfenol A (patrz dalej).

Mikroplastik – gdzie to jest?

Prowadząc codzienne życie cywilizowanego człowieka jesteśmy narażeni na stały kontakt z mikroplastikiem. W świetle obecnej wiedzy – mikroplastik może dostawać się do organizmu ludzkiego drogą doustną, przez wdychane powietrze oraz przez skórę.

Główne źródło ekspozycji doustnej to żywność i woda pitna. Mikroplastik stwierdzono w produktach żywieniowych pochodzenia morskiego, żywności przetworzonej i napojach. Badania wykazują, że mikroplastik można stwierdzić między innymi w tak powszechnie spożywanych produktach, jak mleko, morska sól kuchenna (681 cząstek/kilogram), cukier (32 – 270 cząstek/ kilogram), piwo (do 109 cząstek/ litr), miód (8 – 38 cząstek / kilogram).

Głównym źródłem mikroplastiku przyswajanego przez człowieka są produkty żywieniowe pochodzenia morskiego, które są spożywane przez prawie 3 biliony ludzi na świecie - stanowi dla nich około 20% zapotrzebowania na białko. Zagrożenie jest tym większe, że owoce morza nie są badanie pod kątem obecności mikroplastiku. Od wielu lat mamy dowody naukowe, że mikroplastiki mogą mieć niekorzystny wpływ na środowisko morskie – udowodniono ich powszechną obecność i długi okres przebywania w tym obszarze oraz możliwość integracji biologicznej do organizmów morskich. Mikroplastiki mogą być pożerane przez wiele organizmów wodnych, zarówno morskich, jak i słodkowodnych i przez to ulegać akumulacji w łańcuchu pokarmowym. Drobne organizmy wodne „myślą”, że małe elementy plastiku to ich pożywienie i je spożywają. Niestety mikroplastiki nie są z nich wydalane, lecz gromadzą się w ich przewodzie pokarmowym. Mogą też ulegać akumulacji w tkance tłuszczowej lub wątrobie. Małe zwierzęta są pożerane przez większe i – w konsekwencji – mikroplastyki pojawiają się w pożywieniu ludzkim. Wiele badań potwierdza obecność mikroplastiku w jelitach organizmów morskich – narządzie, który zasadniczo nie jest spożywany przez człowieka. Wyjątek stanowią mięczaki – mule, małże, niektóre krewetki. Po zjedzeniu 6 ostryg przyswajamy 50 cząstek mikroplastiku. Roczną ekspozycję u osób spożywających regularnie owoce morza ocenia się na 11 000 cząstek. Badania w których oceniono jelita ryb sprzedawanych na rynkach w Indonezji i Kalifornii wykazały obecność plastiku u ponad jednej czwartej. Problem nabiera szczególnej wagi w kontekście tego, że produkty pochodzenia morskiego są ważnym składnikiem diety śródziemnomorskiej, powszechnie uważanej na najbardziej optymalną dla zapobiegania rozwojowi chorób cywilizacyjnych (nowotwory złośliwe, choroby układu krążenia, inne).

Ryzyko wdychania cząstek mikroplastiku pojawia się, kiedy jest on rozpylony w powietrzu – w efekcie działania fal morskich, czy wykorzystywania błota uzyskiwanego z oczyszczalni ścieków w rolnictwie lub nawet suszenia bielizny na otwartym powietrzu. Mikroplastik zawarty jest także w opadach z zanieczyszczonej atmosfery, zarówno w środowisku wsi, jaki i miasta. Również opony i inne części samochodowe wskazano jako źródło mikroplastiku we wdychanym powietrzu. Efekt wdychanego mikroplastiku jest podobny do spalin samochodowych. Badania mikroskopowe tkanki płucnej wykazały obecność włókien mikroplastiku u osób zawodowo narażonych. Płuca reagują na mikroplastik rozwojem zwłóknienia śródmiąższowego i tworzeniem ziarniniaków.

Uważa się, że możliwe są reakcje dermatologiczne po kontakcie skóry z wodą zawierającą mikroplastik, jakkolwiek z powodu rozmiaru cząstek mikroplastiku jego wchłanianie do organizmu nie jest prawdopodobne.

Mikroplastik – wpływ na ludzkie ciało

Mimo znacznego rozpowszechnienia mikroplastiku w otoczeniu człowieka – jego wpływ na organizm ludzki jest bardzo słabo poznany.

Wiadomo, że po dostaniu się do organizmu mikroplastiki nie ulegają rozpadowi chemicznemu in vivo. Mogą być również oporne na usuwanie mechaniczne, zostać zdeponowane i „wtapiane” w tkanki. Badania przeprowadzone wśród ssaków wskazują, że mikroplastiki mogą przedostawać się przez żywe komórki do układu chłonnego (np. w przewodzie pokarmowym) i krążenia krwi, akumulować się w narządach wewnętrznych, zaburzać funkcjonowanie systemu odpornościowego i zdrowie komórek. Prawdopodobieństwo gromadzenia i eliminacji mikroplastiku uzależnione jest od wielu czynników. Znaczenie mają cechy fizykochemiczne cząstki – rozmiar, kształt, rozpuszczalność, zmiany jej powierzchni, w tym ładunek elektryczny i cechy chemiczne oraz lokalizacja anatomiczna narażona na mikroplastik (układ oddechowy, przewód pokarmowy). Po dostaniu się do organizmu, cząstki mikroplastiku transportowane są przez makrofagi do różnych okolic anatomicznych. Obecność cząstek mikroplastiku wykazano w wątrobie, śledzionie, nerkach, sercu i mózgowiu. Mikroplastiki są bardzo oporne na degradację i zwykle wydalane są ze stolcem i żółcią (po 4-8 godzinach), rzadziej drogą moczową, przez pęcherzyki płucne, płyn mózgowo-rdzeniowy, gruczoły mleczne.

Polimery plastiku uważane są zasadniczo za biologicznie obojętne. Postulowane jest kilka mechanizmów szkodliwego działania mikrosplatików na organizm. Wielkość, kształt, rozpuszczalność i ładunek elektryczny cząstek to czynniki wpływające na stopień i charakter uszkodzenia komórek pod wpływem kontaktu z mikroplastikiem. Fizyczna obecność mikroplastiku w tkankach może prowadzić do zespołu różnych reakcji: rozwoju stanu zapalnego, genotoksyczności (bezpośrednia reakcja rakotwórczych związków z materiałem DNA), stresu oksydacyjny, zaburzenia przebiegu zaplanowanej śmierci komórki (apoptoza), rozwoju martwicy. Utrzymywanie się tych działań może prowadzić do uszkodzenia tkanek, zwłóknienia i powstawania nowotworów złośliwych. Szkodliwość chemiczna mikroplastiku wiązać się może z uwalnianiem niezwiązanych monomerów i innych chemikaliów ze struktury plastiku lub wodoodpornych związków zanieczyszczających, reprezentujących często związki zanieczyszczające o znanej toksyczności wobec tkanek organizmu (kadm, zynk, ołów, inne). Wykazano również, że mikroplastik może uszkadzać tkanki poprzez uaktywnianie wolnych rodników.

Mikroplastiki, które uległy akumulacji mogą być stałym źródłem chemikaliów uwalnianych do tkanek i płynów ustrojowych. Wiele z uwalnianych „dodatków” i niezwiązanych monomerów ma potwierdzone niekorzystne działania biologiczne u człowieka – może zaburzać funkcjonowanie układu rozrodczego (np. bisfenol A), wpływać rakotwórczo (np. chlorek winylu) i mutagennie (np. benzen, fenol). Za najbardziej szkodliwe „dodatki” do mikroplastików uważa się bromowane uniepalniacze, ftalany nadające polimerom plastyczności oraz ołów dodawany celem uodpornienia na wysokie temperatury. Niektóre z plastików zawierają szczególnie dużo substancji dodatkowych, dla przykładu zbudowany z PCV (polichlorek winylu) sprzęt medyczny może zawierać do 80% masy substancji nadających plastyczności. Ftalany mają zdolność do wiązania się z celami molekularnymi i zaburzania aktywności hormonalnych organizmu.

Dane naukowe na temat wydostawania się „dodatków” z polimerów plastiku i ich aktywności biologicznej w tkankach są ograniczone – najszerzej udokumentowany jest wpływ BPA na organizm ludzki. BPA jest monomerem wykorzystywanym w produkcji wielowęglowego plastiku i żywic epoksydowych wyściełających puszki do żywności i napojów. W 2003 roku na świecie wyprodukowano 6 miliardów ton BPA.   Udowodniono, że BPA może uwalniać się z poliwęglanów i zanieczyszczać produkty żywieniowe i napoje. Inną drogą ekspozycji na BPA jest wdychanie zanieczyszczonego kurzu. Znaczenie ma też wnikanie przez skórę po kontakcie z materiałami drukowanymi, w tym na przykład ze „śliskiej” powierzchni paragonów kasowych (dziesięciokrotnie wyższe, gdy dotykane mokrą ręką). BPA wykazano również w smoczkach dla dzieci, wypełnieniach stomatologicznych, mleku w proszku, zabawkach. Oceniono, że ekspozycja na BPA może dotyczyć > 95% populacji Stanów Zjednoczonych, Azji i Europy. BPA działa szkodliwie głównie przez interakcje z receptorami hormonalnymi – ma aktywność podobną do hormonów żeńskich (estrogenów) i przeciwną do hormonów męskich (androgenów). Istnieją przypuszczenia, że BPA może być przyczyną niektórych chorób, nawet po ekspozycji w niewielkich ilościach. Obserwuje się, że w populacji narażonej na szkodliwe oddziaływanie BPA obserwuje się: rozwój cukrzycy typu 2, choroby niedokrwiennej serca i nadciśnienia tętniczego, występowanie otyłości i tzw. zespołu metabolicznego, przedwczesne dojrzewanie, zaburzenia popędu płciowego i erekcji, trudności z zajściem w ciążę i jej utrzymaniem, zespół wielotorbielowatości jajników. Ekspozycja na BPA może też podwyższać ryzyko zachorowania na nowotwory, zarówno w kobiet (rak jajnika, rak piersi), jak i mężczyzn (rak gruczołu krokowego). BPA ma zdolność przenikania przez łożysko – przez to wpływ na zdrowie potomstwa. Wykazano między innymi, że może wpływać na kształtowanie mózgowia w życiu płodowym. W badaniu z 2011 roku stwierdzono, że kobiety ciężarne, u których wykryto wysokie wartości BPA w moczu częściej rodzą córki, u których stwierdza się objawy nadpobudliwości, lęku i depresji w pierwszych trzech latach życia. Jak dotąd nie wiadomo dlaczego efekt ten nie dotyczy chłopców.

Szkodliwość mikroplastiku dla człowieka może mieć też związek z kumulacją drobnoustrojów na ich powierzchni, które tworzą tzw. „plastisferę”.  Kontakt z mikroplastikiem oznacza wtedy ryzyko przeniesienia bakterii. W środowisku wodnym lub osadach sedymentacyjnych powierzchnia mikroplastiku w krótkim czasie jest kolonizowana. Tzw. biofilm na powierzchni mikroplastku tworzy się w ciągu kilku dni (około tygodnia) i może zawierać patogeny szkodliwe dla człowieka, w tym przecinkowce. Jest możliwe, że pod wpływem mikroplastiku niekorzystnej zmianie ulega skład mikrobiologiczny wydzieliny płuc i śluzu przewodu pokarmowego. Materiał biologiczny obecny na mikroplastiku stymuluje układ odpornościowy i zapoczątkowuje procesy zapalne.

Pod znakiem zapytania stawiane jest bezpieczeństwo implantów piersi. W latach 2012 – 2013 zdarzyło się ponad 1500 uszkodzeń silikonowych wkładek u kobiet po mastektomii. Francuski Narodowy Instytut Raka ostrzega przed anaplastycznym chłoniakiem wielkokomórkowym. Nowe badania wykazują, że zawarty w implantach piersi kobiety silikon krąży po całym ciele kobiety, docierając do jajników, tarczycy i pęcherza.

Mikroplastik – czego nie wiemy?

Jak dotąd, oceniono znaczenie mikroplastiku w kontekście działania szkodliwego w środowisku morskim, gdzie jest wielokierunkowym czynnikiem szkodliwym. Badania dotyczące ekspozycji człowieka drogą pokarmową i płucną są nadal bardzo ograniczone. Niewiele wiemy, jakie znaczenie ma kontakt ze skórą. Wydaje się, że stężenia mikroplastiku absorbowane przez człowieka są ciągle małe, jednak ich ocena może być niepełna z powodu ograniczeń technicznych w pobieraniu próbek i identyfikacji mikroplastiku. Pomiar i ocena rzeczywistej ekspozycji na mikroplastiki to prawdziwe wyzwanie naukowe, bardzo utrudnione ich wymiarami. Stąd wydaje się, że obecnie dane na temat ekspozycji człowieka na mikroplastik są niedoszacowane. Z powodu rozpowszechnienia mikroplastiku w naszym otoczeniu, wielu przedstawicieli ekotoksykologów i zawodów medycznych uznaje potrzebę badań nad wpływem mikroplastiku na zdrowie człowieka za pilne i niezbędne. W wyczerpującym opracowaniu wpływu plastiku na nasze zdrowie w maja 2017 (Environmental Science and Technology, 2017, 51: 6634-7) jako kluczowe pytania do rozważenia w najbliższym czasie uznano między innymi:

·   Jaka jest całkowita ekspozycja na mikroplastik drogą pokarmową i oddechową?

·       Czy mikroplastik ulega przyswajaniu u ludzi?

·       Czy mikroplastiki ulegają akumulacji w naszym ciele?

·     Jaka jest dystrybucja mikroplastiku w naszym ciele i jakie narządy są narażone wtórnie?

·       Czy skutki narażenia na mikroplastik w życiu codziennym są podobne do obserwowanych po ekspozycji zawodowej?

·        Jak tkanki ludzkie reagują na obecność mikroplastiku zdeponowanego w tkankach?

·        Czy „starzenie się” plastiku wpływa na jego właściwości fizykochemiczne i stopień toksyczności dla ludzi?

·   Czy wielkość i kształt cząstek mikroplastiku ma wpływ na jego toksyczność?

·        Czy toksyczność mikroplastiku jest zależna od jego miejsca wnikania do organizmu (płuca, przewód pokarmowy)?

Mikroplatik – co możemy zrobić?

Zanim uzyskamy odpowiedź na powyższe pytania – ważne jest unikanie ekspozycji na mikroplastik i edukacja ekologiczna. Najlepszym sposobem zapobiegania zanieczyszczeniom przez mikroplastiki jest ograniczenie ich produkcji oraz powstrzymanie ich rozpowszechniania poza środowisko morskie. Znaczenie też może mieć pochłanianie mikroplastiku w śmieciach i wodzie ściekowej.
 

*Polimeryzacja  – reakcja, w wyniku której związki chemiczne o małej masie cząsteczkowej zwane monomerami lub mieszanina kilku takich związków reagują same ze sobą, aż do wyczerpania wolnych grup funkcyjnych, w wyniku czego powstają cząsteczki o wielokrotnie większej masie cząsteczkowej od substratów, tworząc polimer.

**Ropa naftowa to z chemicznego punktu widzenia mieszanina różnych węglowodorów. W węglowodorach stałych rozpuszczone są węglowodory ciekłe i gazowe. W skład ropy naftowej wchodzi wiele pierwiastków. Są to głównie niemetale, ale znaleźć tam można także związki chemiczne i niewielkie ilości metali. Z ropy naftowej wyodrębniono około 600 związków, ale ich ilość szacuje się na kilka tysięcy.

***Silikony  – z chemicznego punktu widzenia syntetyczne polimery krzemoorganiczne o strukturze siloksanów, w których wszystkie atomy krzemu połączone są z grupami alkilowymi (najczęściej metylowymi lub etylowymi) lub arylowymi (najczęściej fenylowymi). W zależności od warunków produkcji otrzymuje się je w postaci olejów lub żywic silikonowych, a także elastomerów. Silikony mają większą odporność chemiczną i termiczną od siloksanów, w których atomy krzemu połączone są z atomami wodoru.