בשנים האחרונות, עלה החשש שחלקיקים זעירים הידועים בשם מיקרופלסטיק מופיעים בעצם בכל מקום על פני כדור הארץ, מקרח קוטבי ועד אדמה, מי שתייה ומזון. נוצרים כאשר פלסטיק מתפרק לחלקים קטנים יותר ויותר, חלקיקים אלה נצרכים על ידי בני אדם ויצורים אחרים, עם השפעות בריאותיות ואקולוגיות פוטנציאליות לא ידועות. מוקד אחד גדול של מחקר הוא מים בבקבוקים, שהוכח כי מכילים עשרות אלפי שברים ניתנים לזיהוי בכל מיכל.
מחקר: הדמיה כימית מהירה של חלקיקים בודדים של ננו-פלסטיק על ידי מיקרוסקופיה SRS
באמצעות טכנולוגיה מעודנת חדשה, החוקרים נכנסו לעולם פלסטיק חדש לגמרי: התחום הלא מוכר של הננו-פלסטיק, מוצא המיקרו-פלסטיק שהתפרק עוד יותר. הם ספרו וזיהו את החלקיקים הזעירים האלה בבקבוקי מים בפעם הראשונה. הם גילו שבממוצע, ליטר הכיל כ-240,000 שברי פלסטיק הניתנים לזיהוי, פי 10 עד 100 מההערכות הקודמות, המבוססות בעיקר על גדלים גדולים יותר.
המחקר פורסם זה עתה בכתב העת הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים.
הננו-פלסטיק הוא כל כך זעיר, שבניגוד למיקרו-פלסטיק, הם יכולים לעבור דרך המעיים והריאות ישירות לזרם הדם ולעבור משם לאיברים, כולל הלב והמוח. הם יכולים לפלוש לתאים בודדים ולעבור דרך השליה אל גופם של תינוקות שטרם נולדו. מדענים רפואיים דוהרים לחקור את ההשפעות האפשריות על מגוון רחב של מערכות ביולוגיות.
"קודם לכן זה היה רק אזור חשוך, לא ידוע. מחקרי רעילות היו רק מנחשים מה יש שם", אמר שותף במחקר, Beizhan Yan, כימאי סביבתי במצפה כדור הארץ למונט-דוהרטי באוניברסיטת קולומביה. "זה פותח צוהר שבו אנחנו יכולים להסתכל לתוך עולם שלא נחשף לפנינו".
ברחבי העולם, ייצור הפלסטיק מתקרב ל-400 מיליון טון בשנה. יותר מ-30 מיליון טון מושלכים מדי שנה למים או ביבשה, ומוצרים רבים המיוצרים מפלסטיק, כולל טקסטיל סינתטי, משירים חלקיקים בעודם בשימוש. בניגוד לחומר אורגני טבעי, רוב הפלסטיקים אינם מתפרקים לחומרים שפירים יחסית; הם מתחלקים ומתחלקים מחדש לחלקיקים קטנים יותר ויותר בעלי אותו הרכב כימי. מעבר למולקולות בודדות, אין גבול תיאורטי לכמה קטנות הן יכולות להיות.
מיקרו-פלסטיק מוגדר כשברים הנעים בין 5 מילימטרים (פחות מרבע אינץ') עד מיקרומטר אחד, מיליונית המטר או 1/25,000 אינץ'. אורך שערה אנושי הוא כ-70 מיקרומטר. ננו-פלסטיק, חלקיקים מתחת למיקרומטר אחד, נמדדים במיליארדית המטר.
פלסטיק בבקבוקי מים הפך לנושא ציבורי בעיקר לאחר שמחקר משנת 2018 גילה ממוצע של 325 חלקיקים לליטר; מחקרים מאוחרים יותר הכפילו את המספר הזה פי כמה. מדענים חשדו שיש אפילו יותר ממה שהם עדיין ספרו, אבל הערכות סבירות נעצרו בגדלים מתחת למיקרומטר אחד – הגבול של עולם הננו.
"אנשים פיתחו שיטות לראות חלקיקי ננו, אבל הם לא ידעו על מה הם מסתכלים", אמרה המחברת הראשית של המחקר החדש, Naixin Qian, סטודנטית לתואר שני מקולומביה בכימיה. היא ציינה כי מחקרים קודמים יכולים לספק הערכות גורפות של מסת ננו, אך לרוב, לא יכלו לספור חלקיקים בודדים או לזהות אילו הם פלסטיק או משהו אחר.
המחקר החדש משתמש בטכניקה הנקראת מיקרוסקופיית פיזור רמאן מגורה, אשר הומצאה במשותף על ידי מחבר המחקר Wei Min, ביו-פיזיקאי מקולומביה. זה כולל בדיקה של דגימות עם שני לייזרים בו-זמניים המכוונים כדי לגרום למולקולות ספציפיות להדהד. החוקרים מכוונים לשבעה סוגי פלסטיק נפוצים, ויצרו אלגוריתם מונחה נתונים כדי לפרש את התוצאות. "זה דבר אחד לזהות, אבל דבר אחר לדעת מה אתה מזהה," אמרה מין.
החוקרים בדקו שלושה מותגי מים בבקבוקים פופולריים הנמכרים בארצות הברית (הם סירבו לנקוב בשמות אלו), ניתחו חלקיקי פלסטיק עד לגודל של 100 ננומטר בלבד. הם הבחינו ב-110,000 עד 370,000 חלקיקים בכל ליטר, 90% מהם היו ננו-פלסטיק; השאר היו מיקרו-פלסטיק. הם גם קבעו איזה מבין שבעת הפלסטיקים הספציפיים הם ושרטטו את צורותיהם-איכויות שיכולות להיות בעלי ערך במחקר ביו-רפואי.
אחד נפוץ היה פוליאתילן טרפתלט או PET. זה לא היה מפתיע מכיוון שממנו עשויים בקבוקי מים רבים. (הוא משמש גם למשקאות מוגזים בבקבוקים, משקאות ספורט ומוצרים כמו קטשופ ומיונז.) הוא כנראה נכנס למים כשחתיכות נשפכות כאשר הבקבוק נלחץ או נחשף לחום. מחקר שנערך לאחרונה מצביע על כך שחלקיקים רבים נכנסים למים כאשר אתה פותח או סוגר את המכסה שוב ושוב, וחלקים זעירים נשחקים.
עם זאת, מספר ה-PET היה גדול יותר על ידי פוליאמיד, סוג של ניילון. למרבה האירוניה, אמר ביז'אן יאן, זה כנראה מגיע ממסנני פלסטיק המשמשים כביכול לטיהור המים לפני שהם מבוקבקים. חומרי פלסטיק נפוצים נוספים שמצאו החוקרים היו פוליסטירן, פוליוויניל כלוריד ופולימתיל מתאקרילט, כולם בשימוש בתהליכים תעשייתיים שונים.
חלקיק זעיר של פלסטיק פוליסטירן כפי שצולם בטכניקה מיקרוסקופית חדשה. רוחבו כ-200 ננומטר, או 200 מיליארדית המטר. (באדיבות Naixin Qian)
מחשבה קצת מטרידה: שבעת סוגי הפלסטיק שחיפשו החוקרים היוו רק כ-10% מכלל הננו-חלקיקים שמצאו בדגימות; אין להם מושג מה השאר. אם כולם ננו-פלסטיק, זה אומר שהם יכולים להגיע לעשרות מיליונים לליטר. אבל הם יכולים להיות כמעט כל דבר, "מה שמצביע על הרכב החלקיקים המסובך בתוך דגימת המים הפשוטה לכאורה", כותבים המחברים. "הקיום המשותף של חומר אורגני טבעי בהחלט דורש הבחנה נבונה."
החוקרים מגיעים כעת מעבר למים בבקבוקים. "יש עולם עצום של ננו-פלסטיק שצריך לחקור", אמרה מין. הוא ציין שננו-פלסטיק מורכב הרבה פחות במסה מאשר מיקרו-פלסטיק, אבל "זה לא הגודל שחשוב. זה המספרים כי ככל שהדברים קטנים יותר, כך הם יכולים להיכנס לתוכנו בקלות רבה יותר".
בין היתר, הצוות מתכנן לבחון מי ברז, שגם הוכח כי מכילים מיקרו-פלסטיק, אם כי הרבה פחות ממים בבקבוקים. Beizhan Yan מנהל פרויקט לחקר מיקרו-פלסטיק וננו-פלסטיק שמגיעים לשפכים כשאנשים מכבסים. לפי הספירה שלו, מיליונים לכל עומס של 10 פאונד יוצאים מחומרים סינתטיים שמרכיבים פריטים רבים. הוא ועמיתיו מתכננים מסננים כדי להפחית את הזיהום ממכונות כביסה מסחריות ומגורים. הצוות יזהה בקרוב חלקיקים בשלג שאוספים משתפי פעולה בריטים המטיילים ברגל ברחבי מערב אנטארקטיקה. הם גם משתפים פעולה עם מומחי בריאות הסביבה כדי למדוד ננו-פלסטיק ברקמות אנושיות שונות ולבחון את ההשפעות ההתפתחותיות והנוירולוגיות שלהם.
"זה לא לגמרי צפוי למצוא כל כך הרבה מהדברים האלה", אמר צ'יאן. "הרעיון הוא שככל שהדברים קטנים יותר, כך יש יותר מהם".
המחקר נערך בשיתוף Xin Gao ו- Xiaoqi Lang מהמחלקה לכימיה בקולומביה, Huipeng Deng ו-Teodora Maria Bratu מ-Lamont-Doherty, Qixuan Chen מבית הספר Mailman of Public Health של קולומביה; ופיבי סטייפלטון מאוניברסיטת רוטגרס.
