Ежегодно в мире производится около 470 миллионов тонн пластика, при этом лишь 9% отходов подвергаются переработке. Остальные 91% либо сжигаются (12%), либо накапливаются в окружающей среде, включая свалки и океаны (79%). Под воздействием природных факторов пластик распадается на микропластик (<5 мм) и нанопластик (<1000 нм), которые представляют серьезную угрозу для экосистем и здоровья человека.
Особую опасность представляют нанопластики (НП), способные проникать в организм через воздух, воду, пищу и кожу. Недавнее исследование, опубликованное в журнале ACS ES&T Water, показало, что нанопластики не только сами по себе вредны, но и усиливают токсичность других загрязнителей, таких как тяжелые металлы. Ученые из Технологического института Нью-Джерси обнаружили, что НП, полученные из реальных пластиковых отходов (полиэтилентерефталата, полистирола и полипропилена), активно адсорбируют ионы свинца и кадмия, выступая в роли «троянских коней» — переносят эти металлы в живые организмы, увеличивая их биоаккумуляцию.
Токсикологическая угроза нанопластиков
Нанопластики уже обнаружены в крови, кале, легких, сперме и даже плаценте человека. Их присутствие в организме вызывает иммунный ответ, который может привести к хроническому воспалению и неоплазии — патологическому разрастанию тканей.
Кроме того, большая удельная поверхность НП способствует адсорбции тяжелых металлов (свинца, кадмия, ртути, мышьяка), делая их более биодоступными и усиливая токсическое воздействие.
Методология исследования
В отличие от большинства предыдущих работ, где использовались стандартные полистирольные наночастицы, в данном исследовании применялись НП, полученные из реальных пластиковых отходов: бутылок (PET), упаковок для конфет (PS) и контейнеров для еды (PP). Для их измельчения ученые использовали метод солевого дробления, который позволил получить частицы неправильной формы размером менее 200 нм, что соответствует нанопластикам.
Эксперименты с динамическим рассеянием света, электронной микроскопией и спектроскопией подтвердили, что такие НП эффективно связывают ионы тяжелых металлов. Наибольшую адсорбционную способность показал полипропилен, который за 5 минут удалил более 99% ионов свинца (Pb²⁺). Анализ механизма адсорбции выявил хемосорбцию с образованием монослоя металлов на поверхности частиц.
Выводы и перспективы
Исследование подчеркивает необходимость дальнейшего изучения взаимодействия нанопластиков с токсичными веществами для оценки их совокупного воздействия на экосистемы и здоровье человека. Полученные данные указывают на важность разработки новых стратегий по сокращению загрязнения нанопластиками, включая усовершенствование методов переработки и ограничение использования одноразового пластика. В перспективе это может помочь снизить риски, связанные с накоплением токсичных металлов в живых организмах и окружающей среде.