Nanoplast

Tyto nanoplastiques jsou nanočástice z plastu menší než sto nanometru nebo mikrometru (Podle autorů a definice). Jedná se o polymery syntetizované v nanoskopickém měřítku člověkem pro průmysl nebo jako součást výzkumu, nebo jde o odpad nebo odpadní vedlejší produkty vzniklé degradací nebo rozkladem plastů, například účinkem opotřebení , oděru nebo jiných forem degradace . Jejich přítomnost v prostředí mohla být značně podceňována, protože v polovině 20. let 20. století to byla stále nejméně analyzovaná skupina mikroplastů .

Jakmile se nacházejí ve vodním prostředí, snadno je požívají larvy nebo dospělí organismy živící se filtrem (například mušle , ústřice ), zvířata, která jsou vnímavá k životu , jako jsou krevety Artemia franciscana, a tedy všechny potravní řetězce .

"Nanoplasty jsou pravděpodobně nejméně známým druhem mořského odpadu , ale také potenciálně nejnebezpečnějším." " . Posouzení rizik je v roce 2019 stále v plenkách, zejména kvůli obtížím při analýze a charakterizaci těchto nanočástic v životním prostředí.

Některé studie se pokoušely předvídat jejich účinky, ale zdá se, že možné prahové hodnoty účinků s ohledem na dostupné znalosti jsou dosud vyšší než odhadované koncentrace nanoplastů v životním prostředí. Nicméně studie byly zveřejněny v roce 2014 ukázala, že nanoplastics inhibují růst rodu ze zelených řas , S. obliquus , jakož i reprodukce malé korýše, Daphnia magna .

Dějiny

Od roku 2004 se objevila vlna vědeckých článků o mikroplastech rozptýlených v životním prostředí a našich potravinách, která postupně vyvolala další práce na nanoplastech, které mohou mít velmi odlišné vlastnosti. Vzhledem k tomu, jejich původ a za výrobu plastových výrazně vzrostl od poloviny XX -tého  století a vzhledem k dlouhověkosti plastu v přírodě, jeho široká distribuce v životním prostředí, a protože plastový částic může porodit z velkého počtu nanoplastických částic se pravděpodobně zvýší kontaminace přírodního, suchozemského, vzdušného a mořského prostředí a našich organismů.

Definice

Stejně jako u nanočástic obecně má velikost nanoplastu velký význam při předpovídání jeho fyzikálních, chemických, mechanických, biokinetických, biologických a toxikologických a ekotoxikologických vlastností. Maximální velikost použitá k definování nanoplastu se liší podle autorů.

Počátky

Nanoplasty mohou být uvolňovány do životního prostředí (voda, vzduch nebo půda) úmyslně nebo náhodně. Podobně mohou být do organismů zavedeny přímým požitím a požitím kontaminovaných potravin nebo dýcháním), nebo přímo tam vytvořené z mikroplastů nebo fragmentů plastů nebo syntetických vláken).

Všechny formy obrusu nebo mikroabraze plastů a určité procesy rozkladu mohou způsobit vznik nanoplastů, například opotřebením předmětů, opotřebením barev včetně změkčovadel ( např. Značení silnic) nebo otěrem milionů pneumatik v syntetickém kaučuku opotřebení při kontaktu s vozovkou.

Nanoplasty lze odvodit z:

Ve stravě

Vzhledem k tomu, že je zkoumáme, nacházejí se v mnoha pevných a tekutých potravinách, přičemž jedním ze záznamů se zdá být čaj ze syntetických sáčků: Nedávná studie (2019) ukázala, že čaj naplněný do syntetických „ hedvábných “ sáčků obsahuje miliardy nanoplastů a mikroplastů  : „  Namočením jediného plastového čajového sáčku při teplotě vaření (95 ° C) se uvolní přibližně 11,6 miliardy mikroplastů a 3,1 miliardy nanoplastů v jednom nápoji [...] ( nylon a polyethylentereftalát )  “  ; částku, která převyšuje o několik řádů ti nalezený v jiných potravin a nápojů. Jen málo studií se zaměřilo na účinky těchto částic na lidské zdraví, ale dafnie vystaveny tyto microplastics plaval „šíleně“ a akutní toxicity testy prováděné na bezobratlých uzavřených že vystavení pouze částicím uvolňovaným čajovými sáčky (nikoli teinu) má účinky na chování a vývoj (účinky typu „závislé na dávce“).

Toxikologické aspekty

Toxikologické účinky nanoplastů představují v poslední době obavy, a proto se nezdá, že by byly vědecky dobře prozkoumány. Díky studiím o mikroplastech a na různých nanočásticích víme, že mohou být inhalovány a procházet přímo do krve, nebo mohou být přijímány nápoji nebo jídlem a procházet zejména do lidského těla nebo do ovzduší.

Ekotoxikologické aspekty

Kusy plastu různých velikostí byly nalezeny v zažívacím systému téměř všech velkých mořských živočichů. Ve filtraci měkkýšů se velmi často vyskytují malé částice . To naznačuje, že nanoplasty jsou již široce distribuovány v suchozemském a mořském prostředí. Ward a jeho kolegové v roce 2009 prokázali, že jejich přítomnost v mořských agregátech usnadňuje jejich požití, například larvami mlžů . Brzy poté Wegner a jeho kolegové prokázali, že nanopolystyren narušuje stravovací chování slávky obecné ( Mytilus edulis L.).

Mohou také proniknout do fytoplanktonu a řas a za laboratorních podmínek jsou schopny inhibovat fotosyntézu.

V roce 2013 se ukázalo, že nanočástice z polystyrenu mohou narušit vrstvy lipidů, které tvoří buněčnou membránu .

Ve sladké vodě se v roce 2017 ukázalo , že nanopolystyren přijímaný dafniemi Daphnia galeata inhibuje jeho reprodukci a je zdrojem abnormalit embryonálního vývoje .

Stát se

Ještě snadněji než mikroplasty lze nanoplasty integrovat do organismů ( zejména zooplanktonu ). Po požití mohou kontaminovat potravní řetězec a / nebo se vylučovat stolicí a fekálními peletami, které ve sladké a mořské vodě klesají víceméně pomalu ke dnu. Tento „  sníh  “ složený z metabolického odpadu a mrtvol „trvale“ padá na dno, kde jsme již našli mnoho částic mikroplastů, které jsou pak součástí toho, čemu se někdy říká stelivo nebo antropogenní sediment. Vzhledem k tomu, že nanočástice jsou lehčí než mikročástice, je možné, že jsou mnohem více biologicky asimilovatelné a že sedimentují méně snadno.

Víme, že hlen larev je velmi důležitý při recirkulaci části mikroplastů v potravinovém řetězci  ; přenos znečištění z povrchu do sedimentu může mít opožděné dopady na ekosystémy. Usazeniny lze remobilizovat (resuspendovat mořskými proudy, vrtulemi, plavebními komorami, vlečnými sítěmi atd.).

Víme také, že plasty a mikroplasty se mohou stát adhezními povrchy jiných mikropolutantů, chemikálií tentokrát podobných (například fenanthren nebo PCB ), a zmenšením velikosti mohou samy uvolňovat toxické kovy. (Používají se jako barviva nebo stabilizátory proti UV záření) nebo endokrinní disruptory ( změkčovadla ).

Metody detekce, analýzy, kvantifikace a monitorování

Mezi potíže s analýzou, charakterizací a monitorováním patří skutečnost, že nanoplast musí být izolován z matrice (sediment, rostlinná nebo zvířecí tkáň, půda  atd. ). Rovněž má tendenci adsorbovat na různé nosiče a vázat různé další molekuly. Nakonec je rychle integrován do „ heteroagregátových  “ agregátů  nebo vylučován exkrementy nebo pseudofeky organismů (zejména krmítka filtrů).

Použití sítí planktonu k odběru vzorků ve sladké nebo mořské vodě navíc vedlo k podhodnocení úrovní mikro- a nanoplastů ve vodním a mořském prostředí.

Vynález spolehlivého, levného a pokud možno automatizovaného systému schopného identifikovat, charakterizovat (typ plastu, velikost, tvar nanočástice  atd. ) A přesně počítat nanoplasty je jednou z vědeckých výzev, které přijdou. V roce 2010 byly detekční metody a analytické protokoly ještě v plenkách, takže první studie provedené na absorpci mikroplastů živými bytostmi a na jejich toxikologických účincích, obecně pro mořské organismy, byly provedeny s koncentrace nanoplastů nereálné pro přírodní prostředí.

Rafinované metody umožňují studovat jeho kinetiku prostředí a / nebo jeho biokinetiku, například:

Ve skupině nanoplastů proto velikost částic ovlivňuje jejich biokinetiku . Modelování z tohoto experimentu dospělo k závěru, že k dosažení rovnováhy v tělesných tkáních hřebenatek (méně než 2,7 mg nanoplastů na gram masa) bude trvat 300  d nepřetržité expozice prostředí absorpcí  . Starší studie, které vystavovaly hřebenatky neplastickým nanomateriálům ( nanosilver ) podobné velikosti (20  nm ), naznačují, že velikost a složení nanočástic mohou také poněkud ovlivnit jejich distribuci v absorpčních tkáních.

Reference

  1. Huang, MF, Yu, JG, Ma, XF a Jin, P. (2005), Vysoce výkonný biologicky odbouratelný termoplastický škrob - nanoplasty EMMT. Polymer, 46 (9), 3157-3162 ( abstrakt ).
  2. Lambert S a Wagner M (2016), Charakterizace nanoplastů během degradace polystyrenu . Chemosphere, 145, 265-268.
  3. Koelmans, AA, Besseling, E. a Shim, WJ (2015), Nanoplasty ve vodním prostředí. Kritický přezkum . In 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 a Shim WJ (2015), Nanoplasty ve vodním prostředí . In M. Bergmann, L. Gutow a M. Klages (eds.) Marine Anthropogenic Litter , str.  329–344 , Berlín, Springer.
  6. Cole M a Galloway TS (2015), Požití nanoplastů a mikroplastů larvami ústřice tichomořské , Environmental Science & Technology , 49 (24), 14625-14632.
  7. Inmaculada Varó, Aurora Perini, Amparo Torreblanca, Yaiza Garcia, Elisa Bergami, Maria L. Vannuccini, Ilaria Corsi (2019), Časově závislé účinky polystyrenových nanočástic ve slané krevetě Artemia franciscana na fyziologické, biochemické a molekulární úrovni , Science of The Total Environment , 675, 570-580, DOI : 10.1016 / j.scitotenv.2019.04.157 .
  8. „  Nanoplasty jsou pravděpodobně nejméně známou oblastí mořského odpadu, ale potenciálně také nejnebezpečnější.  „ V Melanie Bergmannové vydali Lars Gutow a 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 a Rocha-Santos, T. (2018), Micro (nano) plasty - Analytické výzvy k hodnocení rizik , TrAC Trends in Analytická chemie ( abstrakt ).
  10. Brown, DM, Wilson, MR, MacNee, W., Stone, V. a Donaldson, K. (2001), prozánětlivé účinky ultrajemných polystyrenových částic závislé na velikosti: role povrchu a oxidačního stresu ve zvýšené aktivitě ultrajemná , toxikologie a aplikovaná farmakologie , 175, 191–199.
  11. Ward JE a Kach DJ (2009), Mořské agregáty usnadňují přijímání nanočástic mlžem přikrmujícím suspenzi , Marine Environmental Research , 68 (3), 137–142
  12. Bhattacharya P, Turner JP a Ke PC (2010), Fyzikální adsorpce nanočástic nabitých plastů ovlivňuje fotosyntézu řas , The Journal of Physical Chemistry C , 114 (39), 16556–16561.
  13. Wegner, A., Besseling, E., Foekema, EM, Kamermans, P. a Koelmans, AA (2012), Effects of nanopolystyrene on the feed behavior of the blue mussel (Mytilus edulis L.) , Environmental Toxicology and Chemistry , 31, 2490–2497
  14. Lee, KW, Shim, WJ, Kwon, OY a Kang, J.-H. (2013), Velikostně závislé účinky mikropolystyrenových částic na mořského souputníka Tigriopus japonicus , Environmental Science and Technology , 47, 11278–11283
  15. Casado, M., Macken, A. a Byrne, H. (2013), Ekotoxikologické hodnocení nanočástic oxidu křemičitého a polystyrenu hodnocené multitrofickou testovací baterií , Environment International , 51,97–105.
  16. Besseling, E., Wang, B., Lurling, M. a Koelmans, AA (2014), Nanoplastic ovlivňuje růst S. obliquus a reprodukci D. magna , Environmental Science and Technology , 48,12336–12343.
  17. Besseling, E., Wang, B., Lurling, M. a Koelmans, AA (2014), Nanoplastic ovlivňuje růst S. obliquus a reprodukci D. magna , Environ. Sci. Technol. , 48 (20), 12336-12343, abstrakt .
  18. Renner G, Schmidt TC a Schram J (2018), Analytical metodologies for monitoring micro (nano) plastics: What are fit for purpose? . Aktuální stanovisko k tématu Environmental Science & Health , 1, 55-61.
  19. Barnes, DK, Galgani, F., Thompson, RC a Barlaz, M. (2009), Akumulace a fragmentace plastového odpadu v globálním prostředí , Philosophical Transaction of the Royal Society B: Biological Sciences , 364 (1526), 1985-1998.
  20. „  Vzhledem k rychlému nárůstu výroby plastů, jeho životnosti a použitelnosti se tato kontaminace pravděpodobně zvýší  “ . V publikacích Thompson, RC, Olsen, Y., Mitchell, RP, Davis, A., Rowland, SJ, John, AW,… a 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 TaharaVimal B. MaisuriaNathalie Tufenkji (2019) Plastové čajové sáčky uvolňují miliardy mikročástic a nanočástic do prostředí čaje . Sci. Technol. ; 25. září; https://doi.org/10.1021/acs.est.9b02540
  22. Emily Chung (2019) Některé čajové sáčky mohou zbavit miliardy mikroplastů na šálek; „Silken“ tašky na prémiové čaje jsou vyrobeny z PET nebo nylonu, ale není známo, zda to představuje zdravotní riziko | CBC News | 25. září 2019
  23. Bouwmeester H, Hollman PC a Peters RJ (2015), Potenciální dopad ekologicky uvolňovaných mikro- a nanoplastů v řetězci výroby potravin pro člověka: zkušenosti z nanotoxikologie , Environmental Science & Technology , 49 (15), 8932-8947.
  24. da Costa, JP, Santos, PS, Duarte, AC a Rocha-Santos, T. (2016), (Nano) plasty v životním prostředí - zdroje, osudy a účinky , Science of the Total Environment , 566, 15- 26 ( shrnutí ).
  25. Rossi G, Barnoud J a Monticelli L (2013), Polystyrenové nanočástice narušují lipidové membrány , The Journal of Physical Chemistry Letters , 5 (1), 241–246.
  26. Cui, R.; Kim, SW a An, Y.-J., Polystyrenové nanoplasty inhibují reprodukci a vyvolávají abnormální embryonální vývoj u sladkovodních korýšů Daphnia Galeata , Sci. Rep. , 2017, 7 (1), 12095, DOI : 10.1038 / s41598-017-12299-2
  27. Cole M; Lindeque P; Fileman E; Halsband C; Goodhead R; Moger J a Galloway TS (2013), Microplastic Ingestion od Zooplanktonu , Environ. Sci. Technol. , 47 (12), 6646– 6655, DOI : 10,1021 / es400663f
  28. Kakani Katija, C. Anela Choy, Rob E. Sherlock, Alana D. Sherman a Bruce H. Robison, Z povrchu na mořské dno: Jak obří larvakové transportují mikroplasty do hlubin , Science Advances , 16. srpna, 2017, roč.  3, n o  8, e1700715, DOI : 10.1126 / sciadv.1700715 , shrnutí
  29. Galloway TS (2015), Mikroplasty a nanoplasty a lidské zdraví . In Marine Anthropogenic Litter , str.  343-366 , Springer, Cham.
  30. Ma, Y.; Huang, A .; Cao, S.; Sun, F .; Wang, L .; Guo, H.; Ji, R (2016) Účinky nanoplastů a mikroplastů na toxicitu, bioakumulaci a environmentální osud fenantrenu ve sladké vodě , prostředí . Znečištění. , 2016, 219, 166–173, DOI : 10.1016 / j.envpol.2016.10.061
  31. Velzeboer I, Kwadijk CJAF a Koelmans AA (2014), Silná sorpce PCB na nanoplasty, mikroplasty, uhlíkové nanotrubičky a fullereny , Environmental Science and Technology , 48 (9), 4869–4876.
  32. Lenz, R.; Enders, K.; Nielsen, TG (2016), Mikroplastové studie expozice by měly být environmentálně realistické , Proc. Natl. Acad. Sci. , USA, 2016, 113 (29), E4121– E4122, DOI : 10,1073 / pnas.1606615113
  33. Ana I Catarino, Amelie Frutos a Theodore B. Henry (2019), Použití fluorescenčně značených nanoplastů (NP) k prokázání absorpce NP je bez adekvátních kontrol neprůkazné , 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. a Fu, S., Nové charakteristiky polystyrenových mikrosfér připravených mikroemulzní polymerací , Macromolecules , 1996, 29 (24), 7678– 7682, DOI : 10,1021 / ma951134d
  35. Telford, AM; Pham, BTT; Neto, C.; Hawkett, BS (2013), mikronové polystyrenové částice pomocí emulzní polymerace bez povrchově aktivní látky ve vzduchu: Syntéza a mechanismus , J. Polym. Sci., Část A: Polym. Chem. , 51 (19), 3997–4002, DOI : 10,1002 / pola.26841
  36. Al-Sid-Cheikh M, Rouleau C a Pelletier E (2013), Distribuce tkání a kinetika rozpuštěného a nanočásticového stříbra na lastuře Island (Chlamys Islandica) . Březen Přibl. Res. , 86, 21-28, DOI : 10.1016 / j.marenvres.2013.02.003

Podívejte se také

Související články

Bibliografie