Nanoplastyczny

W nanoplastiques są nanocząstki z tworzywa sztucznego mniejsze niż sto nanometrów lub mikrometrów (według autorów i definicji). Są to polimery syntetyzowane w skali nanoskopowej przez człowieka na potrzeby przemysłu lub w ramach badań lub są odpadami lub produktami ubocznymi odpadowymi powstającymi w wyniku degradacji lub rozkładu tworzyw sztucznych, na przykład pod wpływem zużycia , ścierania lub innych form degradacji . Ich obecność w środowisku mogła być znacznie niedoceniona, ponieważ w połowie lat 20. XX wieku była to wciąż najmniej analizowana frakcja mikroplastiku .

W środowisku wodnym są łatwo połykane przez larwy lub postacie dorosłe organizmów filtrujących ( na przykład omułki , ostrygi ), przez zawieszone zwierzęta, takie jak krewetka Artemia franciscana, a tym samym przez wszystkie łańcuchy pokarmowe .

„Nanoplasty to prawdopodobnie najmniej znany rodzaj śmieci morskich , ale także potencjalnie najbardziej niebezpieczny. ” . Ocena ryzyka w 2019 r. Jest wciąż w powijakach, w szczególności ze względu na trudności w analizie i charakteryzowaniu tych nanocząstek w środowisku.

Niektóre badania miały na celu przewidzenie ich skutków, ale w świetle dostępnej wiedzy możliwe progi skutków wydają się do tej pory wyższe niż szacowane stężenia nanoplastów w środowisku. Jednakże badania opublikowane w 2014 wykazały, iż nanoplastics zahamowania wzrostu w rodzaju z zielonych alg , S. obliquus , jak również odwzorowanie małej skorupiaków, Daphnia magna .

Historia

Fala artykułów naukowych dotyczących microplastics rozproszone w środowisku i nasze jedzenie pojawiła się od 2004 roku, stopniowo wywołując inne prace na nanoplastics, który może mieć bardzo różne właściwości. Ze względu na ich pochodzenie, jak i produkcji tworzyw sztucznych znacznie wzrosła od połowy XX -tego  wieku, a biorąc pod uwagę długowieczność plastiku w przyrodzie, jego szeroka dystrybucja w środowisku, a ponieważ cząstka tworzywa sztucznego może urodzić się z dużej liczby cząsteczek nanoplastycznych, zanieczyszczenie środowiska naturalnego, lądowego, powietrznego i morskiego oraz naszych organizmów prawdopodobnie wzrośnie.

Definicja

Podobnie jak w przypadku nanocząstek w ogóle, wielkość nanoplastiku ma ogromne znaczenie w przewidywaniu jego właściwości fizycznych, chemicznych, mechanicznych, biokinetycznych, biodostępności, toksykologicznych i ekotoksykologicznych. Maksymalny rozmiar użyty do zdefiniowania nanoplastiku różni się w zależności od autorów.

Pochodzenie

Nanoplastiki mogą przedostawać się do środowiska (wody, powietrza lub gleby) celowo lub przypadkowo. Podobnie mogą być wprowadzane do organizmów przez spożycie, zarówno bezpośrednio, jak i przez spożycie skażonej żywności lub przez oddychanie) lub bezpośrednio tam formowane z mikroplastików lub fragmentów tworzyw sztucznych lub włókien syntetycznych).

Wszelkie formy ścierania lub mikroabrazji tworzyw sztucznych oraz niektóre procesy rozkładu mogą powodować powstawanie nanoplastów, na przykład przez zużycie przedmiotów, zużycie farb, w tym plastyfikatorów ( np. Oznakowanie dróg) lub z powodu ścierania milionów opon. z kauczuku syntetycznego, który ściera się w kontakcie z drogą.

Nanoplastiki mogą pochodzić z:

W diecie

Odkąd je badamy, znajdujemy go w wielu stałych i płynnych produktach spożywczych, jednym z zapisów wydaje się być herbata z syntetycznych saszetek: ostatnie badanie (2019) wykazało, że herbata zaparzana w syntetycznych „ jedwabistych ” saszetkach zawiera miliardy nanoplastików i mikroplastików  : „  Moczenie jednej plastikowej torebki herbaty w temperaturze parzenia (95 ° C) uwalnia około 11,6 miliarda mikroplastików i 3,1 miliarda nanoplastików w jednym napoju [...] ( nylon i politereftalan etylenu )  ”  ; ilość, która przekracza o kilka rzędów wielkości te występujące w innych pokarmach i napojach. Niewiele badań dotyczyło wpływu tych cząstek na zdrowie ludzi, ale rozwielitki narażone na te mikroplastiki pływały „szaleńczo”, a testy ostrej toksyczności przeprowadzone na bezkręgowcach zakończyły się że narażenie tylko na cząstki uwalniane w torebkach herbaty (nie na teinę) ma wpływ na zachowanie i rozwój (efekty typu „zależne od dawki”).

Aspekty toksykologiczne

Toksykologiczne skutki nanoplastików stanowią niedawny problem, który w związku z tym nie wydaje się być dobrze zbadany naukowo. Dzięki badaniom nad mikroplastikami i różnymi nanocząsteczkami wiemy, że mogą być one wdychane i przedostawać się bezpośrednio do krwi lub spożywać je z napojami lub pożywieniem i przedostawać się do organizmu człowieka lub w szczególności do powietrza.

Aspekty ekotoksykologiczne

W układach pokarmowych prawie wszystkich dużych zwierząt morskich znaleziono kawałki plastiku o różnych rozmiarach . W filtrze skorupiaków bardzo często znajdują się małe cząsteczki . Sugeruje to, że nanoplastiki są już szeroko rozpowszechnione w środowiskach lądowych i morskich. Ward i jego koledzy wykazali w 2009 roku, że ich obecność w skupiskach morskich ułatwia ich połykanie, na przykład przez larwy filtrujące małże . Wkrótce potem Wegner i jego współpracownicy wykazali, że nanopolistyren zaburza zachowanie żywieniowe małża zwyczajnego ( Mytilus edulis L.).

Mogą również penetrować fitoplankton i algi, aw warunkach laboratoryjnych hamować fotosyntezę.

W 2013 roku wykazano, że nanocząsteczki z polistyrenu mogą rozrywać warstwy lipidów tworzące błonę komórkową .

W wodach słodkich wykazano w 2017 roku, że połknięty przez rozwielitkę Daphnia galeata nanopolistyren hamuje jej rozmnażanie i jest źródłem nieprawidłowości w rozwoju embrionalnym .

Zostać

Jeszcze łatwiej niż mikroplastiki nanoplastiki można integrować z organizmami ( w szczególności zooplanktonem ). Po spożyciu mogą zanieczyścić łańcuch pokarmowy i / lub zostać wydalone z kałem i granulkami kałowymi, które w wodach słodkich i morskich mniej lub bardziej opadają na dno. Ten „  śnieg  ”, złożony z przemiany materii i zwłok „spada” na stałe na dno, gdzie już znaleźliśmy wiele cząstek mikroplastiku, które są następnie częścią tego, co czasami nazywa się ściółką lub osadem antropogenicznym. Ponieważ nanocząstki są lżejsze od mikrocząstek, możliwe jest, że są one znacznie bardziej przyswajalne i mniej łatwo ulegają sedymentacji.

Wiemy, że śluz larwalny jest bardzo ważny w recyrkulacji części mikroplastiku w łańcuchu pokarmowym  ; przenoszenie zanieczyszczeń z powierzchni do osadów może mieć opóźniony wpływ na ekosystemy. Osady można ponownie zmobilizować (zawieszone przez prądy morskie, śruby napędowe, śluzy, trałowanie itp.).

Wiemy również, że tworzywa sztuczne i mikrodrobiny plastiku mogą stać się powierzchniami adhezyjnymi innych mikrozanieczyszczeń, chemikaliów tym razem takich jak ( na przykład fenantren lub PCB ), a zmniejszając rozmiar, mogą same uwalniać toksyczne metale (stosowane jako barwniki lub stabilizatory UV). lub substancje zaburzające gospodarkę hormonalną ( plastyfikatory ).

Metody wykrywania, analizy, kwantyfikacji i monitorowania

Wśród trudności związanych z analizą, charakterystyką i monitorowaniem jest fakt, że nanoplastik musi zostać odizolowany od jego matrycy (osadu, tkanki roślinnej lub zwierzęcej, gleby  itp .). Ma również tendencję do adsorbowania na różnych nośnikach i wiązania różnych innych cząsteczek. Wreszcie, jest szybko integrowany z „ heteroagregatami  ” agregatów  lub wydalany z odchodami lub pseudo-odchodami organizmów (w szczególności z filtrami pokarmowymi ).

Ponadto wykorzystanie sieci planktonowych do pobierania próbek wody słodkiej lub morskiej doprowadziło do niedoszacowania poziomów mikro- i nanoplastików w środowiskach wodnych i morskich.

Wynalezienie niezawodnego, niedrogiego i jeśli to możliwe, możliwego do zautomatyzowania systemu, zdolnego do identyfikacji, charakteryzacji (rodzaj tworzywa sztucznego, rozmiar, kształt nanocząstki  itp. ) I dokładnego zliczania nanoplastików, jest jednym z przyszłych wyzwań naukowych. W latach 2010 - tych metody wykrywania i protokoły analityczne były jeszcze w powijakach, tak więc pierwsze badania nad wchłanianiem mikrodrobin plastiku przez żywe istoty i ich toksykologicznymi skutkami, ogólnie dla organizmów morskich, zostały przeprowadzone z udziałem organizmów morskich. nierealne dla środowiska naturalnego koncentracje nanoplastów.

Udoskonalone metody umożliwiają badanie kinetyki środowiska i / lub jego biokinetyki, na przykład:

W grupie nanoplastów wielkość cząstek wpływa zatem na ich biokinetykę . Modelowanie z tym doświadczeniu stwierdzono, że zajmie 300  d z czynnikami środowiskowymi absorpcji do osiągnięcia stanu równowagi w tkankach zwyczajny (mniej niż 2,7  mg na nanoplastics na gram ciała). Starsze badania, w których wystawiono przegrzebki na działanie nieplastycznych nanomateriałów ( nanosrebra ) o podobnej wielkości (20  nm ), sugerują, że rozmiar i skład nanocząstek może również w pewnym stopniu wpływać na ich rozmieszczenie w tkankach absorpcyjnych.

Bibliografia

  1. Huang, MF, Yu, JG, Ma, XF and Jin, P. (2005), Wysokowydajna biodegradowalna termoplastyczna skrobia - nanoplasty EMMT. Polymer, 46 (9), 3157-3162 ( streszczenie ).
  2. Lambert S i Wagner M (2016), Charakterystyka nanoplastików podczas degradacji polistyrenu . Chemosphere, 145, 265–268.
  3. Koelmans, AA, Besseling, E. i Shim, WJ (2015), Nanoplastics in the aquatic environment. Krytyczna recenzja . W Marine Anthropogenic Litter , str.  325–340 , Springer, Cham.
  4. Gigault J; Pedrono B; Maxit B; Ter Halle A, Marine Plastic Litter: The Unanalyzed Nano-Fraction , Environ. Sci.: Nano , 2016, 3 (2), 346–350, DOI : 10.1039 / C6EN00008H
  5. Koelmans AA, Besseling E i Shim WJ (2015), Nanoplastics w środowisku wodnym . W M. Bergmann, L. Gutow i M. Klages (red.) Marine Anthropogenic Litter , str.  329–344 , Berlin, Springer.
  6. Cole M i Galloway TS (2015), Ingestion of nanoplastics and microplastics by Pacific Oyster larvae , Environmental Science & Technology , 49 (24), 14625-14632.
  7. Inmaculada Varó, Aurora Perini, Amparo Torreblanca, Yaiza Garcia, Elisa Bergami, Maria L.Vannuccini, Ilaria Corsi (2019), Time-zależne efekty nanocząsteczek polistyrenu w krewetkach solankowych Artemia franciscana na poziomie fizjologicznym, biochemicznym i molekularnym , Science of The Total Environment , 675, 570-580, DOI : 10.1016 / j.scitotenv.2019.04.157 .
  8. „  Nanoplastiki to prawdopodobnie najmniej znany obszar odpadów morskich, ale potencjalnie także najbardziej niebezpieczny.  „ W Melanie Bergmann Lars Gutow i Michael Klages ed. (2015), Marine Anthropogenic Litter ( ISBN  978-3-319-16509-7 ) ( ISBN  978-3-319-16510-3 ) (eBook), DOI : 10.1007 / 978-3-319-16510-3
  9. da Costa, JP, Reis, V., Paço, A., Costa, M., Duarte, AC and Rocha-Santos, T. (2018), Micro (nano) plastics - Analytical Challenge into Risk Assessment , TrAC Trends in Chemia analityczna ( streszczenie ).
  10. Brown, DM, Wilson, MR, MacNee, W., Stone, V. and Donaldson, K. (2001), Size-zależne od rozmiaru proinflammatory effects of ultra-drobne polistyrenowe cząsteczki: rola dla pola powierzchni i stresu oksydacyjnego w zwiększonej aktywności ultrafine , Toxicology and Applied Pharmacology , 175, 191–199.
  11. Ward JE i Kach DJ (2009), Agregaty morskie ułatwiają przyswajanie nanocząstek przez małże żyjące w zawiesinie , Marine Environmental Research , 68 (3), 137–142
  12. Bhattacharya P, Turner JP i Ke PC (2010), Fizyczna adsorpcja naładowanych nanocząsteczek z tworzyw sztucznych wpływa na fotosyntezę glonów , The Journal of Physical Chemistry C , 114 (39), 16556–16561.
  13. Wegner, A., Besseling, E., Foekema, EM, Kamermans, P. and Koelmans, AA (2012), Effects of nanopolystyrene on the żywieniowa omułka (Mytilus edulis L.) , Environmental Toxicology and Chemistry , 31, 2490-2497
  14. Lee, KW, Shim, WJ, Kwon, OY i Kang, J.-H. (2013), Zależne od rozmiaru efekty cząstek mikropolistyrenu w widłonogach morskich Tigriopus japonicus , Environmental Science and Technology , 47, 11278–11283
  15. Casado, M., Macken, A. and Byrne, H. (2013), Ecotoxicological assessment of silica and polystyrene nanoparticles assessment by a multitrophic test battery , Environment International , 51,97–105.
  16. Besseling, E., Wang, B., Lurling, M. i Koelmans, AA (2014), Nanoplastic wpływa na wzrost S. obliquus i reprodukcję D. magna , Environmental Science and Technology , 48,12336–12343.
  17. Besseling, E., Wang, B., Lürling, M. i Koelmans, AA (2014), Nanoplastic wpływa na wzrost S. obliquus i reprodukcję D. magna , Environ. Sci. Technol. , 48 (20), 12336-12343, streszczenie .
  18. Renner G, Schmidt TC i Schram J (2018), Metodologie analityczne monitorowania mikro (nano) tworzyw sztucznych: Które są odpowiednie do celu? . Current Opinion in Environmental Science & Health , 1, 55–61.
  19. Barnes, DK, Galgani, F., Thompson, RC and Barlaz, M. (2009), Accumulation and fragmentation of plastic debris in global environment , Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences , 364 (1526), 1985-1998.
  20. „  Biorąc pod uwagę szybki wzrost produkcji tworzyw sztucznych, ich długowieczność i jednorazowy charakter, zanieczyszczenie to prawdopodobnie wzrośnie  ” . W Thompson, RC, Olsen, Y., Mitchell, RP, Davis, A., Rowland, SJ, John, AW,… i Russell AE (2004), Lost at sea: where is all the plastic? . Science , 304 (5672), 838-838.
  21. Laura M. Hernandez Elvis Genbo XuHans CE LarssonRui Tahara Vimal B. Maisuria Nathalie Tufenkji (2019) Plastikowe torebki do herbaty uwalniają miliardy mikrocząstek i nanocząstek do herbaty Environ. Sci. Technol. ; 25 września; https://doi.org/10.1021/acs.est.9b02540
  22. Emily Chung (2019) Niektóre torebki herbaty mogą zrzucić miliardy mikroplastików na filiżankę; Woreczki `` jedwabne '' do herbat premium są wykonane z PET lub nylonu, ale nie wiadomo, czy stwarza to zagrożenie dla zdrowia | CBC News | 25 września 2019
  23. Bouwmeester H, Hollman PC i Peters RJ (2015), Potencjalny wpływ na zdrowie mikro- i nanoplastików uwalnianych do środowiska w łańcuchu produkcji żywności dla ludzi: doświadczenia z nanotoksykologii , nauk o środowisku i technologii , 49 (15), 8932-8947.
  24. da Costa, JP, Santos, PS, Duarte, AC i Rocha-Santos, T. (2016), (Nano) tworzywa sztuczne w środowisku - źródła, losy i skutki , Science of the Total Environment , 566, 15- 26 ( podsumowanie ).
  25. Rossi G, Barnoud J i Monticelli L (2013), Polistyrenowe nanocząsteczki perturb lipid membranes , The Journal of Physical Chemistry Letters , 5 (1), 241–246.
  26. Cui, R .; Kim, SW and An, Y.-J., Polistyrene Nanoplastics Inhibit Reproduction and Induce Abnormal Embryonic Development in the Freshwater Crustacean Daphnia Galeata , Sci. Reprezentant. , 2017, 7 (1), 12095, DOI : 10.1038 / s41598-017-12299-2
  27. Cole M; Lindeque P; Fileman E; Halsband C; Goodhead R; Moger J i Galloway TS (2013), Microplastic Ingestion by Zooplankton , Environ. Sci. Technol. , 47 (12), 6646– 6655, DOI : 10.1021 / es400663f
  28. Kakani Katija, C. Anela Choy, Rob E. Sherlock, Alana D. Sherman i Bruce H. Robison, From the surface to the seafloor: How giant larvaceans transport mikroplastics into the deep sea , Science Advances , 16 sierpnia, 2017, vol.  3 N O  8 e1700715, DOI : 10.1126 / sciadv.1700715 , podsumowanie
  29. Galloway TS (2015), Mikro- i nanoplastiki a zdrowie ludzi . W Marine Anthropogenic Litter , str.  343–366 , Springer, Cham.
  30. Ma, Y.; Huang, A.; Cao, S.; Sun, F.; Wang, L.; Guo, H.; Ji, R (2016) Effects of Nanoplastics and Microplastics on Toxicity, Bioaccumulation, and Environmental Fate of Phenanthrene in Fresh Water , Environ. Pollut. , 2016, 219, 166–173, DOI : 10.1016 / j.envpol.2016.10.061
  31. Velzeboer I, Kwadijk CJAF i Koelmans AA (2014), Silna sorpcja PCB do nanoplastików, mikroplastików, nanorurek węglowych i fulerenów , Nauka o środowisku i technologia , 48 (9), 4869–4876.
  32. Lenz, R .; Enders, K.; Nielsen, TG (2016), Badania narażenia mikroplastycznego powinny być realistyczne dla środowiska , Proc. Natl. Acad. Sci. , USA, 2016, 113 (29), E4121– E4122, DOI : 10.1073 / pnas.1606615113
  33. Ana I Catarino, Amelie Frutos i Theodore B. Henry (2019), Zastosowanie fluorescencyjnie znakowanych nanoplastów (NP) do wykazania absorpcji NP jest niejednoznaczne bez odpowiednich kontroli , Science of The Total Environment , 670, 915-920, DOI : 10.1016 /j.scitotenv.2019.03.194
  34. Ming, W .; Zhao, J .; Lu, X .; Wang, C. and Fu, S., Novel Characteristics of Polystyrene Microspheres Prepared by Microemulsion Polymerization , Macromolecules , 1996, 29 (24), 7678–7682, DOI : 10.1021 / ma951134d
  35. Telford, AM; Pham, BTT; Neto, C.; Hawkett, BS (2013), Micron-Sized Polystyrene Particles by Surfactant-Free Emulsion Polymerization in Air: Synthesis and Mechanism , J. Polym. Sci., Część A: Polym. Chem. , 51 (19), 3997– 4002, DOI : 10.1002 / pola.26841
  36. Al-Sid-Cheikh M, Rouleau C i Pelletier E (2013), Dystrybucja tkanki i kinetyka rozpuszczonego i nanocząsteczkowego srebra w Iceland Scallop (Chlamys Islandica) . Mar. Ok. Res. , 86, 21-28, DOI : 10.1016 / j.marenvres.2013.02.003

Zobacz też

Powiązane artykuły

Bibliografia