Пластик окружает нас, будь то пакеты для продуктов, которые мы используем в супермаркете, или предметы домашнего обихода, такие как бутылки с шампунем и моющим средством. Пластмассы существуют не только как большие объекты, но и как микроскопические частицы, которые выделяются из этих более крупных продуктов. Этот микроскопический пластик может попасть в окружающую среду и попасть в наш организм.
Теперь исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) проанализировали пару широко используемых потребительских товаров, чтобы лучше понять эти микроскопические пластмассы. Они обнаружили, что когда пластиковые изделия подвергаются воздействию горячей воды, они выделяют в воду триллионы наночастиц на литр.
Исследователи NIST опубликовали свои выводы в научном журнале Environmental Science and Technology.
Основной вывод здесь заключается в том, что частицы пластика повсюду, куда бы мы ни посмотрели. Их очень много. Триллионы на литр. Мы не знаем, оказывают ли они вредное воздействие на здоровье людей или животных. высокая уверенность в том, что они там есть», - сказал химик NIST Кристофер Зангмайстер.
Существует много различных типов пластиковых материалов, но все они состоят из полимеров, природных или искусственных веществ, состоящих из больших молекул, связанных вместе. Ученые обнаружили микроскопические частицы этого более крупного пластика в океанах и во многих других средах. Исследователи делят их на две группы: микро- и нанопластики.
Микропластики обычно считаются менее 5 миллиметров в длину и их можно увидеть невооруженным глазом, в то время как нанопластики меньше одной миллионной метра (одного микрометра), и большинство из них невозможно увидеть даже в стандартный микроскоп. Недавние исследования показали, что некоторые потребительские товары, которые содержат жидкости или взаимодействуют с ними, такие как детские бутылочки из полипропилена (ПП) и нейлоновые пластиковые чайные пакетики, выделяют эти пластиковые частицы в окружающую воду.
В своем исследовании ученые из Национального института стандартов и технологий изучили два типа коммерческих пластиковых изделий: пищевые нейлоновые пакеты, такие как формы для выпечки - прозрачные пластиковые листы, помещаемые в формы для выпечки, чтобы создать антипригарную поверхность, предотвращающую потерю влаги, - и одноразовые чашки для горячих напитков, например кофейные чашки. Чашки для напитков, которые они проанализировали, были покрыты полиэтиленом низкой плотности (LDPE), мягкой гибкой пластиковой пленкой, часто используемой в качестве вкладыша.
Стаканчики для напитков с полиэтиленовым покрытием подвергались воздействию воды при температуре 100 градусов Цельсия (212 градусов по Фаренгейту) в течение 20 минут.
Чтобы проанализировать наночастицы, выделяемые этими пластиковыми изделиями, исследователям сначала нужно было определить, как их обнаружить. «Представьте себе чашку воды в обычной кофейной чашке на вынос. В нем могут быть многие миллиарды частиц, и нам нужно выяснить, как найти эти нанопластики. Это как найти иголку в стоге сена», - сказал Зангмайстер.
Итак, ему и его коллегам пришлось использовать новый подход. «Мы использовали способ взять воду из чашки, распылить ее в тонкий туман и высушить туман и все, что осталось в растворе», - сказал Зангмейстер. Благодаря этому процессу наночастицы изолируются от остальной части раствора.
Сама техника ранее использовалась для обнаружения крошечных частиц в атмосфере. «Итак, мы не изобретаем велосипед, а применяем его в новой области», - сказал Зангмейстер.
После высыхания тумана наночастицы в нем были отсортированы по размеру и заряду. Затем исследователи могли указать конкретный размер, например, наночастицы размером около 100 нанометров, и передать их в счетчик частиц. Наночастицы подвергались воздействию горячего пара бутанола, разновидности спирта, а затем быстро охлаждались. Когда спирт конденсировался, частицы увеличивались от нанометров до микрометров, что делало их гораздо более заметными. Этот процесс автоматизирован и управляется компьютерной программой, которая подсчитывает частицы.
Исследователи могли также определить химический состав наночастиц, поместив их на поверхность и наблюдая за ними с помощью методов, известных как сканирующая электронная микроскопия, которая делает изображения образца с высоким разрешением с использованием пучка высокоэнергетических электронов, и инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье, метод, который улавливает инфракрасный спектр газа, твердого или жидкого вещества.
Все эти методы, использованные вместе, дали более полную картину размера и состава наночастиц.
В своем анализе и наблюдениях исследователи обнаружили, что средний размер наночастиц составляет от 30 до 80 нанометров, а некоторые из них превышают 200 нанометров. Кроме того, концентрация наночастиц, попадающих в горячую воду из пищевого нейлона, была в семь раз выше по сравнению с одноразовыми стаканчиками для напитков.
В последнее десятилетие ученые находили пластик повсюду в окружающей среде. Люди исследовали снег в Антарктиде, дно ледниковых озер и обнаружили микропластик размером более 100 нанометров, а это означает, что он, вероятно, не был маленьким. достаточно, чтобы войти в камеру и вызвать физические проблемы», - сказал Зангмайстер.
«Наше исследование отличается тем, что эти наночастицы действительно малы и имеют большое значение, потому что они могут проникнуть внутрь клетки, возможно, нарушив ее функцию», - сказал Зангмайстер, который также подчеркнул, что никто не определил, что будет case.
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) регулирует использование пластмасс, которые соприкасаются с пищей, которую мы едим, или с водой, которую мы пьем. У агентства есть стандарты и меры безопасности, чтобы определить, что безопасно. Исследователи Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) проводят тщательные испытания этих пластиков и измеряют, сколько пластиковой массы теряется при воздействии горячей воды. Например, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов определило, что нейлон пищевого качества (например, используемый в чайных пакетиках) может безопасно терять до 1% своей массы в условиях высокой температуры. В исследовании NIST с использованием своей новой методики исследователи обнаружили, что была потеряна одна десятая процента массы тела, что значительно ниже текущих ограничений FDA для того, что считается безопасным..
Зангмайстер отметил, что не существует общепринятого теста для измерения LDPE, попадающего в воду из таких образцов, как кофейные чашки, но есть тесты для нейлоновых пластиков. Результаты этого исследования могут помочь в разработке таких тестов. Тем временем Зангмайстер и его команда проанализировали дополнительные потребительские товары и материалы, такие как ткани, хлопок, полиэстер, пластиковые пакеты и вода, хранящаяся в пластиковых трубах..
Выводы этого исследования в сочетании с результатами других типов проанализированных материалов откроют новые направления исследований в этой области в будущем. «Большинство исследований по этой теме написаны для обучения коллег-ученых. Эта статья будет делать и то, и другое: обучать ученых и проводить работу с общественностью», - сказал Зангмайстер.