В конце сентября 2019 г. СМИ информировали читателей о новой угрозе существования человечества — микропластике из чайных пакетов.
По цепочке ссылок и перепечаток я добрался до оригинальной публикации.
Пластиковые пакетики выпускают в чай миллиарды микрочастиц и наночастиц
Laura M. Hernandez, Elvis Genbo Xu, Hans C. E. Larsson, Rui Tahara, Vimal B. Maisuria, Nathalie Tufenkji. 2019
Plastic Teabags Release Billions of Microparticles and Nanoparticles into Tea.
Environ. Sci. Technol. XXXXXXXXXX-XXX
Publication Date: September 25, 2019. https://doi.org/10.1021/acs.est.9b02540
Вот как сами авторы кратко описывают свою работу (дословный перевод).
АННОТАЦИЯ: Растущее присутствие микро- и наноразмерных частиц пластмассы в окружающей среде и пищевой цепи вызывают все большую озабоченность. Хотя сознательные потребители способствуют сокращению использования одноразовой пластмассы, некоторые производители создают новую пластиковую упаковку, чтобы заменить традиционную бумагу, например, пластиковые пакетики.
Цель этого исследования состояла в том, чтобы определить, могут ли пластиковые пакетики высвобождать частицы микропластика и/или нанопластика во время типичного процесса заваривания.
Мы показываем, что при заваривании одного пластикового пакетика при температуре заваривания (95°C) в одну чашку напитка попадает примерно 11,6 миллиарда частиц микропластика и 3,1 миллиарда частиц нанопластиков.
Состав высвобождаемых частиц сопоставляется с исходными пакетиками (нейлон и лавсан) с использованием инфракрасной Фурье-спектроскопией (FTIR) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией (XPS).
Уровни частиц нейлона и лавсана, высвобождаемых из упаковки чайного пакетика, на несколько порядков выше, чем пластиковые нагрузки, ранее находимые в других продуктах питания. Первоначальная оценка острой токсичности для беспозвоночных показывает, что воздействие только частиц, выпущенных из пакетиков, вызывало дозозависимые эффекты, связанные с поведением и развитием.
Но когда я прочитал полный текст статьи, то у меня возникло много вопросов и недоуменний.
Так что ниже — комментированный пересказ этой статьи
ВВЕДЕНИЕ
Пластмассы представляют серьезную экологическую проблему, особенно микро- и нано- частицы пластика. В данной работе мы определяем микропластики как частицы размером от 100 нм до 5 мм, а нанопластики как частицы размером ≤100 нм.
Далее перечисляются случаи нахождения микропластика в разных пищевых продуктах. Можете посмотреть тут и тут.
Поэтому предпринимаются попытки сократить использование пластика в потребительских товарах, но есть и обратная тенденция. Вот и чаеразвесочная промышленность стала использовать пакетики из синтетических тканей наряду с бумажными. Это не может не вызвать опасений, потому что даже пластмассы «пищевого качества» могут разлагаться или выделять токсичные вещества при нагревании выше 40°С, а ведь заваривание чая происходит при 95°С.
Основная цель этого исследования состояла в том, чтобы оценить, выделяются ли микро- и наночастицы пластика при условиях, имитирующих те, в которых заваривается чай. Пустые пластиковые чайные пакетики погружали в воду, прошедшую очистку на установке обратного осмоса (RO) в течение 5 минут при 95°C, и полученную жидкость анализировали на наличие частиц с помощью сканирующей электронной микроскопии. Состав частиц был подтвержден методами спектроскопии.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.
Очень подробно и на мой взгляд профессионально описано как купили 4 разных сорта пакетированного чая в продуктовых магазинах и кафе в Монреале, Канада (январь 2016 года), как разрезали пакеты, как освобождали их от содержимого, как мыли и сушили под струей азота, как вымачивали пакеты в RO воде при 95°С.
Описаны процедура подготовки образцов к исследованию под электронным микроскопом Inspect F50 Scanning Electron Microscope и само исследование при увеличении 1000х (микрочастицы) и 100 000х (субмикронные частицы).
Для химического анализа частиц использованы рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS) и Фурье-спектроскопия (FTIR).
Очень много внимания уделено изготовлению образцов для контрольных исследований, чтобы исключить все прочие источники пластиковых частиц (собственно чай, обрезки от механического разрезания, воду и т.д.). Поэтому меня очень удивила фраза «Контрольные эксперименты с пластиковыми пакетиками, которые никогда не контактировали с чаем нельзя было провести, так как пустые пластиковые пакетики оказались коммерчески недоступными». Мне понадобилось несколько минут поиска в Сети по словосочетанию «empty tea bags plastic» чтобы найти 37 предложений по нескольку долларов за сотню пакетиков.
Подробно описаны условия содержания дафний для токсикологических экспериментов.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Пластиковые пакетики и их фильтраты содержат микро- и наночастицы.
Анализ электронномикроскопических изображений более 2000 частиц сделанных при увеличении 1000х и 100000х показал, что их размеры (диаметр) лежат в пределах от 1 нм до 150 мкм. С учетом характера распределения частиц в этих границах, можно сказать, что выпивая одну чашку чая, заваренного из одного пластикового пакетика, человек может проглотить около 2,3 миллиона микронных (> 1 мкм) и 14,7 млрд. субмикронных частиц (<1 мкм). В субмикронной части ∼21% этой популяции состоит из наноразмерных частиц (размером <100 нм). Использование метода анализа траекторий наночастиц (NTA, LM14 instrument, 532 nm green laser, NanoSight Ltd.) дало сходную оценку размера и количества микрочастиц.
Фурье-спектроскопия (FTIR) и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS) показали, что 2 сорта пакетиков сделаны из найлона-6,6 (так у авторов, на американским манер, но он же полигексаметиленадипинамид, он же волокно анид, или просто нейлон), а 2 сорта изготовлен из полиэтилентерефталата (он же лавсан). Для подтверждения этого были получены спектры покупного нейлона и лавсана, которые совпали со спектрами чайных пакетиков (а купили бы у китайцев пустые пакеты, те бы им сразу и сказали, что за материал, не надо было бы изыскания проводить). Соответственно, микрочастицы тоже были нейлоновыми или лавсановыми, то есть имели свое происхождение именно из тканей пакетиков.
Учитывая плотность лавсана и нейлона, размерное распределение и расчетное количество частиц в чашке чая, было подсчитано, что человек может проглотить 13-16 мкг пластиковых микро- и наночастиц выпив одну чашку чая из пластикового пакетика.
Было также проверено влияние температуры заваривания. Оказалось, что пакетики, помещенные в воду температурой 22°С выделили в 300 раз меньше микрочастиц, чем те, что были помещены в 95°С воду.
Неблагоприятные биологические эффекты изучались на Daphnia magna, рачком из группы ветвистоусых. Они были оценены с использованием серии разведений (50%, 5% и 0,5%) воды, в которую чайные пакеты выделили микрочастицы.
Некоторое количество инородных частиц микроразмера было обнаружено внутри телец D. magna, подвергшихся воздействию 5% и 50% растворов, но не в контроле. Некоторые дафнии также показали анатомические аномалии, которые наблюдались на третий день развития. Летальных эффектов не было, но наблюдались поведенческие эффекты. Дафнии, содержавшиеся в 5% и 50% растворов проплывали большие расстояния, чем 0,5% и контроль.
К биологической части работы у меня много претензий, но об этом ниже.
ОБСУЖДЕНИЕ
Обсуждаются возможные механизмы разложения синтетических полимеров до наночастиц. Да, оказывается полимеры не вечны, а разлагаются, хотя механизмы еще малоизучены. Вот авторы и обсуждают литературные источники по гидролизу полимеров при высоких и естественных температурах. Но сам факт того, что из синтетических волокон образуется микропластик не вызывает сомнения. Интересно, авторы сознательно не говорят о том, что синтетические ткани являются основным поставщиком микропластика в окружающую среду?
"Хотя два пластика, использованные при изготовлении пакетиков, которые мы тестировали, относятся к пищевым материалам, их разложение на частицы микро- и наноразмеров представляет собой неизвестный риск". Авторы сознательно не уточняют значение термина «пищевой материал — food grade»? Такая квалификация значит, что данный материал или компонент не содержит веществ, представляющих угрозу при попадании в пищу, то есть не токсичны. Так что не понятно, зачем подчеркивать, что микропластик получен из пищевого материала? Если подавиться конфетой или любой другой едой, то летальный исход вполне возможен, хотя это пищевые продукты.
И, конечно, любимое заклинание всех, кто пугает народ микропластиком «риск нам не известен, но вы уже должны бояться!».
Напугав читателя неведомой опасностью, авторы сравнивают свои данные о количестве микрочастиц из одного чайного пакетика с результатами других исследований и гордо сообщают, что у них получилось больше.
«В этом исследовании мы сообщаем, что уровень пластмассы, потенциально проглатываемой при употреблении чая, упакованного в пластиковые пакетики, на несколько порядков выше, чем уровни, ранее сообщаемые в продуктах питания. Пластиковая нагрузка на чашку чая, приготовленного с одним пластиковым пакетиком, оценивается в 16 мкг, что противоречит самому высокому уровню, указанному в поваренной соли (0,005 мкг/г соли). Интересно, что гораздо меньше частиц выделяется, когда пакетик заваривается при комнатной температуре, показывая влияние условий использования упаковки на риски воздействия».
А вот еще показательная цитата из обсуждения: «Всемирная организация здравоохранения в марте 2018 года провела обзор потенциальных рисков пластика в питьевой воде для здоровья после того, как исследования сообщили, что вода в бутылках содержала от нескольких десятков до нескольких сотен частиц микропластика на литр. А мы, в данном исследовании сообщаем, что одна чашка чая из пакетика может содержать 2,3 миллиона частиц микронного размера (~ 1-150 мкм) и 14,7 миллиарда субмикронных пластиковых частиц (<1 мкм), вес которых может быть оценен в 16 мкг. Следующий расчет показывает годовую пластиковую нагрузку от питья такого чая: L × N × P × 365, где L — пластическая нагрузка на чашку чая (16 мкг), N — количество чашек чая в день, которое считается безопасным для здоровья взрослых людей (2-5*), а также популяция пьющих чай в Америке (159 млн.*). Эта оценка показывает, что в процессе заваривания чая ежегодно образуется от 1,9 до 4,6 тонны микронных и субмикронных пластиковых частиц, если пить чай только из пластиковых пакетиков. Высвободившиеся пластиковые частицы могут не только попадать в организм человека или выделяться из него, но также могут попадать в водные пути через бытовые дренажные системы и очистные сооружения, что приведет к микропластическому загрязнению окружающей среды».
_______
* есть ссылки на источники этих оценок.
Перед тем, как поговорить о том, почему в данном исследовании удалось обнаружить такой большое количество микропластика, вернемся к процитированному выше исследованию Всемирной организации здравоохранения. Вот что написано в их статье:
While the impacts of microplastic contamination on human health are still unknown, these results strongly support a reduction in the bottling of water and in the consumption of bottled water, especially within locations in which clean, safe tap water exists.
«В то время как воздействие микропластикового загрязнения на здоровье человека до сих пор неизвестно, эти результаты убедительно подтверждают желательность уменьшения розлива воды в бутылки и потребления бутилированной воды, особенно в местах, где имеется чистая, безопасная водопроводная вода». Опять тот же лозунг: вред мы доказать не смогли, на давайте будем бояться.
Так почему же авторы обнаружили столь большое количество частиц микропластика. А потому, что у них очень хорошо оснащенная лаборатория. Если предшественники считали частички миллиметрового размера, то тут самая крупная из обнаруженных имеет длину 0,15 мм. А минимальный размер нанопластика, который упоминается в рассматриваемой статье, это 20 нм. То есть размер варьировал в 7 500 раз, а общий вес был ничтожен.
Думаю, что если бы авторы во всеоружии своей аппаратуры обратили внимание на содержимое чайного пакета, то там микрочастиц в таком же размерном диапазоне оказалось бы гораздо больше. Да и анализ воды, водопроводной, которую обычно использую для заварки чая, а не пропущенной через осмотический фильтр, тоже принес бы много интересных находок при их аналитических возможностях.
Далее авторы обсуждают результаты, полученные с использованием дафний. «D. magna является распространенным модельным видом в экологической и фармацевтической токсикологии с тем преимуществом, что он обладает высокой чувствительностью к широкому ряду токсичных химических веществ, а его прозрачность облегчает визуализацию поглощенных частиц» — пишут авторы.
При помещении дафний в растворы микро- и нано- пластиковых частиц различного разведения, получены 2 основных результата: пороки развития и изменение паттернов плавания.
Основная моя претензия к этим результатам это отсутствие данных о количестве наблюдений. Если в тестах на плаванье указано хотя бы n=6-9, хотя тоже непонятно к чему именно это относится, то в морфологической части не указано, у какого процента рачков были отклонения в развитии.
Что же касается скорости плавания, про которые авторы пишут, что есть дозозависимые изменения, то тут тоже у меня две придирки:
1. Зачем использовать сложный статистический анализ «one-way analysis of variance (ANOVA) followed by the posthoc Tukey’s multiple comparison test», если требуется парное, «эксперимент-контроль», а не множественное сравнение, и изменяется всего один фактор — разведение исходного раствора? Не потому ли, что простыми статистическими методами достоверность различий не доказать?
2. ОК, поверим, что это влияние достоверно существует. Но почему же тогда, при увеличении концентрации микрочастиц увеличивается пробег дафний?
Странная трактовка. В чем негативный эффект? Если бы испытывали стимулы, то сказали бы, что стимулы работают.
Вот и устрицы, которым давали микропластик стали лучше кушать.
Although the answers to how the micro- and nanoplastics disrupt the swimming behaviors of D. magna remain elusive, some potential mechanisms may be implicated.
«Хотя ответы на то, как микро- и нанопластики нарушают плавательное поведение D. magna, остаются неясными, некоторые возможные механизмы можно и обсудить».
Дальше авторы обсуждают различные гипотезы, но у них у всех один недостаток. Они оторваны от биологии изучаемого рачка. Дафнии живут вовсе не в кристально чистых водах горных ручьев. Они населяют все типы стоячих континентальных водоёмов, встречаются также во многих реках с медленным течением. В лужах, прудах и озёрах дают высокую численность и биомассу. Так что именно грязная вода — их естественная среда. Они там плавают и находят еду — бактерий, одноклеточных водорослей, детрит, которых добывают фильтруя воду ножками со скоростью от 1 до 10 мл/сутки и могут нафильтровать в сутки 600% от веса её тела. При этом рачки не сортируют то, что отфильтровали, а заглатывают все подряд, а уж потом избавляются от несъедобного. Так что это не тот вид, который можно запугать нанопластиком, который во много раз меньше по размеру их обычной еды.
Вот и авторы это понимают, поэтому они потратили много букв, чтобы ссылками на литературу доказать пригодность дафний для оценки влияния загрязнений.
«Furthermore, it has been shown that the predictive screening potential of aquatic invertebrate tests for acute oral toxicity in humans is better than that of the rat LD50 (median lethal dose) test for some chemicals.
К тому же, было показано, что прогностический потенциал скрининга на острую оральную токсичность у людей лучше проводить на водных беспозвоночных, чем на крысах…». Все замечательно, но вот никто еще не доказал острой токсичности микропластика ни для дафний, ни для кого еще.
To date, the health effects of consuming micro- and nanoplastics to humans are still unknown, while the sublethal effects observed in the present study and in other animals (e.g., algae, zooplankton, fish, mice) 64,72−75 give an early warning of both environmental risk and possible human health risk.
На сегодняшний день влияние потребления микро- и нанопластика на здоровье человека до сих пор неизвестно, в то время как сублетальные эффекты, наблюдаемые в настоящем исследовании и у других животных (например, водорослей, зоопланктона, рыб, мышей) 64,72-75, дают ранее предупреждение как экологического риска, так и возможного риска для здоровья человека.
Ну, почитал я те статьи, на которые выше ссылаются.
64 — протестировали на дафниях наночастицы полистирола. Установили, что негативный эффект дает не сам полистирол, а азид натрия, который добавляют в полистирол в качестве антимикробного консерванта.
72-75. Эти 4 статьи показывают какие-то негативные последствия, но у них у всех один и тот же методологический недостаток — концентрация микропластика в эксперименте выше, а размер части меньше, чем в природе. Критике такого подхода посвящена целая статья (не моя).
«Один из основных потенциальных путей воздействия микро- и нанопластики на человека, по-видимому, связан с проглатыванием и попаданием частиц в пищеварительный тракт, в котором может происходить клеточное поглощение и субклеточная транслокация или локализация поглощенных частиц. Транслокация различных типов микрочастиц (размер частиц от 0,03 до 100 мкм) через кишечник млекопитающего была продемонстрирована в многочисленных исследованиях с участием грызунов, кроликов и собак. (76)». Посмотрел я и этот обзор. Вот его я даже пересказывать не стану, потому что это обзор исследований по использованию разных специальных микрошариков для транспортировки лекарств, а не доказательства того, что проглоченный микропластик проходит через стенки ЖКТ.
Единственная работа, имеющая отношение к человеку, выполнена не на целом организме, а in vitro на культурах клеточных линий мозга и эпителия.
Так что и сами авторы, перечислив разные страшилки, вынуждены отметить, что:
«Скудные данные о нанопластиках, как по воздействию на человека, так и по потенциальной токсичности, не могут предсказать риск для здоровья потребления нанопластиков. Тем не менее,» .. вы на всякий случай бойтесь и пейте чай со страхом.
Потом приводят еще несколько статей про токсикологические исследования специально сконструированных наночастиц и вот вам финальный абзац.
«При сравнении доз, использованных в этих исследованиях (специально сконструированных наночастиц), с пластиковыми частицами, которые мы нашли (16 мкг/чашка чая), проглоченные микро- и нанопластики вряд ли представляли риск острой токсичности для здоровья человека. Тем не менее, более тонкие или хронические последствия не являются невозможными при длительном воздействии. В целом, знания о неблагоприятном воздействии пластиковых частиц на здоровье человека по-прежнему отсутствуют, и существует настоятельная необходимость в исследовании потенциальных токсических механизмов у высших позвоночных и людей, что имеет жизненно важное значение при оценке риска микро- и нанопластики для здоровья человека».
Или, говоря менее научным языком, авторы хотят сказать, что начав свои исследования в январе 2016 года и опубликовав их в 2019 г, они могут лишь утверждать, что некоторый вред от питья чая не является невозможным при длительном воздействии. Поэтому жизненно важно дать им денег для дальнейших исследований.
То есть распространив в СМИ кучу страшилок, написав в абстакте про острую токсичность нанопластика, они все свели к тому, что «где-то кое-кто у нас порой» возможно могут что-то вызвать.
И кстати, к обычному чайному пакету у зеленых гораздо больше претензий, чем просто миллиарды наночастиц, что демонстрирует рисунок ЭкоАси.
