Do otkrića je došlo gotovo slučajno.
Početna ideja nije imala nikakve veze sa plastikom: cilj je bio razumevanje prošlosti zapisane u arhivama leda, i to jednom novom metodom za merenje koncentracija organskih aerosola u njegovim uzorcima.
Međutim, ono što sam otkrio jeste da veliki udeo signala u uzorcima dolazi od – nanoplastike. To su čestice plastike manje od mikroplastike, to jest od 1 mikrometra.
Merenje nanoplastike u uzorcima iz prirode je kompleksno, jer onog momenta kad čestica postane dovoljno mala, standardne spektroskopske metode više ne mogu da se koriste. Vi možete da vidite česticu pod, na primer, elektronskim mikroskopom, ali ne možete potvrditi da li je čestica plastika ili neki drugi prirodni materijal, jer je suviše mala da bi laserska apsorpcija ili refleksija potvrdila hemijski sastav.
Samim tim, niko nije mogao izmeriti koliko nanoplastike ima u bilo kom uzorku iz prirode, samo se dugo spekulisalo da ona postoji. Sve do sada.
Nakon inicijalne detekcije čestica nanoplastike, proveo sam nekoliko nedelja u intenzivnom kodiranju programa za njenu striktnu identifikaciju (fingerprint). Prvi rezultati su bili i više nego iznenađujući: nanoplastika je u uzorcima bila prisutna u velikim količinama, sličnim kao mikroplastika.
Posledica ovog saznanja je ogromna. Naše brojke su odmah pokazale da zagađenje ovim česticama seže daleko unazad. U jednom istraživanju, identifikovali smo nanoplastiku duž uzorka sa Grenlanda, do dubine od 14 metara, što su naslage koje sežu do šezdesetih godina prošlog veka. Nanoplastika se, drugim rečima, već decenijama gomila svuda oko nas, u vodama, zemljištu, ali i u vazduhu.
Nanoplastika podrazumeva čestice plastike manje od 1 mikrometra
Nanoplastika se mahom formira od mikro ili makro plastike. U principu plastični materijali, bilo građevinski kao što su PVC ili stiropor (PS), ili materijali za pakovanje kao što su boce (PET, PP) i kese (PE), odlaganjem i izlaganjem podložni su prevashodno fizičkim i hemijskim procesima (vetar, UV zraci, kiseonik, ozon iz vazduha i slično), koji dovode do narušavanja mikrostrukture materijala, i potom fragmentacije do nanoplastike.
Metod koji sam osmislio uspeo je tamo gde spektroskopija nije mogla jer problemu pristupa na sasvim nov način: naime, mi merimo mirise koje ispuštaju čestice nanoplastike kad ih zagrejemo.
Naša metoda detekcije zapravo meri isparljiva jedinjenja – pa kažemo da nanoplastiku merimo preko njenog mirisa
Naš metod radi na principu merenja isparljivih organskih jedinjenja. Prvo, uzorak se filtrira da se krupne čestice odstrane (npr. mikroplastika, celulozna vlakna, mineralne čestice, i slično), nakon čega se uzorak dehidrira. Na taj način smo sigurni da je signal koji dolazi u sledećem koraku samo poreklom od nanometarskih čestica.
Potom, uzorak se postepano zagreva, i simultano se svake sekunde mere isparljiva organska jedinjenja sa posebnom masenom spektrometrijom (PTR-MS) velike rezolucije i osetljivosti. Zato kažemo da merimo mirise koje ispuštaju nanočestice plastike.
Iako svi tipovi plastike imaju sličan miris pri visokoj temperaturi (npr. kada gore), hemijski sastav mirisa je različit, tako da smo razvili algoritme koji iskorištavaju te hemijske različitosti da bi potvrdili prisustvo plastike u složenom uzorku i nakon toga odredili njenu masu.
Dovoljno je da samo nekoliko nanograma polimera bude prisutno u uzorku, i već možemo da je detektujemo. Tako da nama efektivno treba npr. nekoliko mililitara otopljenog snega ili jezerske ili rečne vode.
Šta nam je ovaj pristup do sada otkrio?
Nanoplastiku smo pronašli svuda: od evropskih gradova, preko Sibira i Antarktika, do tkiva dagnji kupljenih na italijanskoj pijaci
Kruženje plastike u prirodi još uvek pokušavamo da razumemo u svoj svojoj kompleksnosti. Nanoplastika se non stop iznova formira od većih fragmenata, transportuje vodom i vazduhom. Utvrdili smo da se transport dešava u svim pravcima – a posebno vazduhom, na izrazito velike udaljenosti.
U saradnji sa Tehničkim univerzitetom u Beču, mi smo po prvi put merili nanoplastiku u planinskom vazduhu na 3100 metara nadmorske visine (Sonblik opservatorija na Alpima). Na ovom mestu, koncentracija nanoplastike je dostizala i do 125 ng po metru kubnom vazduha, i uključivala razlicite vrste polimera (PET, PE, PP/PPC, PS, PVC, guma).
U Gracu u Austriji, merili smo čestice aerosola (PM 2,5), a kombinovana koncentracija manjih čestica mikroplastike i nanoplastike je dostizala 550 ng/m3 vazduha. U proseku, ove čestice činile su 0,67% mase čestica PM 2,5, ali je njihov udeo dostizao i skoro 2%.
Mada koncentracije osciliraju, nanoplastike u vazduhu može biti toliko da, kada bi umesto plastike u pitanju bilo zlato, bilo bi ekonomski isplativo ‘izolovati’ je iz vazduha.
Za sada smo imali projekte merenja nanoplastike u vazduhu na Alpama i Pirinejima, u određenim gradovima u Evropi, ali je naš fokus takođe bio i merenje kontaminacije na površinskim vodama (Švedska i Sibir), u moru (Severno more, Jadran, Severni Atlantik), i na polarnom području (morski led oko Antarktika i uzorci leda sa Grenlanda).
U jednom skorijem istraživanju, nanočestice plastike otkrili smo u tkivima jadranskih dagnji, kupljenih sa pijace u južnoj Italiji. Po našoj računici, koncentracije u dagnjama ukazuju na to da bi Evropljani u proseku mogli da unose oko 2 miligrama nanoplastike godišnje samo iz ishrane ovim morskim plodovima.
Ovaj poduhvat je danas u stalnoj ekspanziji. Trenutno imamo veliki broj projekata koji pokrivaju još veće geografsko područje, sa mnogo boljom rezolucijom, a sve je to u cilju razumevanja nivoa zagađenja i modelovanja njegovog geografskog porekla prilikom transporta. Pokazalo se, primera radi, da su i zaštićeni prirodni predeli u blizini urbanih naseobina (u Švedskoj) znatno zagađeniji od krajeva koji su od istih zaista daleko (npr. u Sibiru).
Zdravstvene posledice unosa nanoplastike su još uvek nedovoljno poznate – ali ono što znamo nikako nije pozitivno
Do sada je potvrđeno da nanoplastika različitih tipova polimera (mada je najviše eksperimentisano sa PS, tj. polistirenom) izaziva višestruka negativna biološka dejstva na svim nivoima organizacije, od molekularnog i subćelijskog do nivoa organizma.
Najčešće mereni efekti su interupcija polnih hormona (npr. estrogena) i inflamatorno imuni odgovor organizma. Ali kako je ovo naučno polje relativno mlado u kontekstu plastike, u skorije vreme očekujemo mnogo novih rezultata, gde bi se upotrebile realistične doze i vrste polimera slične onima koje smo mi merili u uzorcima iz životne sredine.
KLIMA101 NEDELJNI NEWSLETTER
U međuvremenu, mi trenutno radimo na unapređenju naših metoda analize, da bismo ih upotrebili na različitim vrstama uzoraka. Stoga merimo nanoplastiku u uzorcima morske vode, vazduha ali i zemljišta i rečnih sedimenata. U saradnji sa drugim institucijama, radimo i na potencijalnim metodama uklanjanja nanoplastike iz, primera radi, pitke vode.
Ono što je gotovo standardno – i porazno – u našem svakodnevnom radu je da se sa svakim rezultatom analize iznova iznenadimo nivoom i širinom globalnog zagađenja nanoplastikom.
O autoru
Dr Dušan Materić je vođa Grupe za mikroplastiku, nanoplastiku i elemente u Centru za studije okoline Helmholc u Lajpcigu, Nemačka. Osnovne studije biologije i magistraturu završio je na Prirodno-matematičkom fakultetu Univerziteta u Banjoj Luci, pre doktorata u Velikoj Britaniji.
