Zanieczyszczenie plastikiem to jeden z TOP tematów związanych z ochroną środowiska. Problem istnienie na wielu płaszczyznach – od dużych gabarytowo odpadów rozrzucanych tu i ówdzie, i finalnie lądujących w wodzie, po zanieczyszczenie mikroplastikiem, który jest już wszędzie. Od Antarktydy, przez głębiny i powierzchnie oceanów, po najwyższe szczyty Himalajów. Mikroplastik kumuluje się w różnych organizmach od najniższych ogniw łańcucha pokarmowego po szczytowych drapieżników z człowiekiem włącznie. W zakresie badań związanych z mikroplastikiem liczba publikacji naukowych rośnie niemalże wykładniczo. W dzisiejszym tekście zbieram informacje w zakresie środowiska wodnego.

Nie będę się za bardzo rozwodził nad rodzajami i źródłami mikroplastiku w środowisku. Jeśli chcecie o tym poczytać więcej to odsyłam to tekstu Janusza z Green Projects – Skąd się bierze mikroplastik i dlaczego jest problemem dla środowiska?. O tym gdzie znaleziono mikroplastik i jak się tam znalazł możecie przeczytać m.in. w:

Jak ten typ zanieczyszczenia wpływa na wodny ekosystem? W publikacji przeglądowej de Sá i in. (2018) wskazują, że większość dotychczasowych badań skupia się na rybach, więc wiedza o wpływie mikroplastiku na inne organizmy, a przez to i wiedza o szeregu procesów w tym samooczyszczania, jest jak na razie niewielka. Mikroplastik to cząsteczki poniżej 5 mm, ale w środowisku największą grupę zanieczyszczeń stanowią cząsteczki o rozmiarach 800–1600 μm. Ponadto w monitoringowych badaniach środowiskowych przeważają cząsteczki polipropylenu, poliestru i poliamidów, co nie przekłada się na badania laboratoryjne, gdzie te trzy grupy są niedostatecznie analizowane – ilość badań nad innymi mikroplastikami jest nieproporcjonalnie większa w stosunku do ich ilości znajdowanych w środowisku. I najważniejsze autorzy wskazują na potrzebę poznania ekotoksykologicznego wpływu mikroplastików na organizmy wodne, szczególnie słodkowodne, bo dominują głównie badania dotyczące ekosystemów morskich i oceanicznych, a przecież to słodkowodne są w pierwszej kolejności zagrożone mikroplastikiem. 

Ilość badań analizujących wpływa mikroplastkiu na poszczególne grupy organizmów (abstrakt graficzny z publikacji de Sá i in., 2018)

Odnosząc się do wpływu mikroplastiku na organizmy wodne, w dotychczasowych badaniach wskazuje się na: 

  • ograniczenie aktywności poszukiwania pokarmu, a co za tym idzie zaburzenie wzrostu organizmów
  • ograniczenie zdolności rozrodczych
  • stres oksydacyjny – prowadzący m.in. do nadmiernej produkcji nadtlenków i wolnych rodników,
  • genotoksyczność i  neurotoksyczność 
  • powyższe czynniki przy dłuższym oddziaływaniu prowadzą do śmierci 

W swoich badaniach skupiam się przede wszystkim na procesach samooczyszczania się wód oraz wpływie struktury organizmów wodnych na eutrofizację i powstawanie zakwitów sinicowych. W tym obszarze ukazała się praca Besseling i in. (2014), którzy zbadali wpływ nano-poliestru na zielenice (Scenedesmus obliquus, grupa organizmów, która konkuruje z sinicami o składniki pokarmowe) oraz na zooplanktonowego skorupiaka Daphnia magna (żywi się fitoplanktonem, w tym sinicami, ograniczając ich ilość). 

Skorupiaki żywiące się zielenicami z mikroplastikiem miały 4,4-6 razy wyższą śmiertelność w porównaniu do kontroli (zielenice bez mikroplastiku). Badacze zaobserwowali też spadek rozmiarów ciała Daphni, a także deformacje ciała oraz mniejszą liczbę i mniejsze rozmiary młodych osobników. W przypadku zielenic również zaobserwowano spadek tempa ich wzrostu oraz mniejszą ilość chlorofilu a, co może prowadzić do ograniczenia pobierania CO2 i produkcji tlenu. Przyczyną tego może być efekt zacienienia komórek zielenic przez przyklejające się do nich cząsteczki mikroplastiku. Oznacza to, że te zielenice słabiej oczyszczają wodę z substancji biogennych (głównie azotu i fosforu).

Poza wymienionymi powyżej negatywnymi skutkami mikroplastiku na ekosystem wód słodkich trzeba wspomnieć o jeszcze jednym ważnym aspekcie. Dowiedziałem się o nim na konferencji X Krajowej Konferencji Bioindykacyjnej w trakcie wykładu zamawianego prowadzonego przez prof. dr hab. Grzegorza Nałęcza-Jaweckiego z Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego. W trakcie swojego wystąpienia profesor pokazał dwie publikacje wskazujące na niewystarczającą wiarygodność badań nad mikroplastikiem.

Warto też wspomnieć, że zarówno w badaniach nad mikroplastikiem w wodach powierzchniowych i wodzie pitnej (Koelmans i in., 2019) oraz w organizmach żywych (Hermsen i in., 2018) wskazano, że na potrzebę wypracowania kryteriów zapewniających jakość badań wśród których wymienia się: 

  • obróbka próbki, 
  • identyfikacja polimeru – im mniejsze cząsteczki plastiku tym procedura badawcza musi zapewniać dokładniejsze wyniki i „sterylność” całego procesu
  • przygotowanie laboratoryjne, 
  • warunki czystego powietrza – niektóre badania nie zapewniały „sterylnych” warunków, co oznacza, że nie można mieć pewności, że mikroplastik pochodzi z miejsca poboru próbki, a nie np. z otoczenia w którym wykonuje się analizy – mikoplastik mógł np. dostać się do próbki z naszych ubrań lub z powietrza w laboratorium 
  • kontrole pozytywne lub negatywne – jeśli jest problem z zapewnieniem „sterylności” analiz to w badaniach trzeba użyć wzorcowych cząsteczek mikroplastiku lub pobrać dodatkową próbkę z otoczenia wykonywania anlaliz. Są one także niezbędne, bo w trakcie procesu analiz część cząsteczek możemy utracić na skutek różnych procesów, więc jeśli w kontroli pozytywnej mamy X cząsteczek, a po analizie będzie ich mniej to znaczy, że w badanej próbie też było ich więcej. 

Autorzy tych publikacji wyraźnie potwierdzają, że zanieczyszczenie mikroplastikiem jest obecne w wodach słodkich, w wodzie pitnej czy w organizmach żywych, ale żeby dokładnie ocenić poziom zanieczyszczenia i jego wpływ na ekosystem, trzeba dopracować kryteria oceny i metodykę badawczą. Te dwie publikacje pokazują wyraźnie, że środowisko naukowe samo siebie kontroluje i ciągle się rozwija w dążeniu do jak najdokładniejszego analizowania zjawisk i procesów w otaczającym nas świecie i wpływu naszej działalności na ten świat. 

Literatura:

Hermsen, E., Mintenig, S.M., Besseling, E., Koelmans, A.A., 2018. Quality Criteria for the Analysis of Microplastic in Biota Samples: A Critical Review. Environ. Sci. Technol. 52, 10230–10240. https://doi.org/10.1021/acs.est.8b01611

Koelmans, A.A., Mohamed Nor, N.H., Hermsen, E., Kooi, M., Mintenig, S.M., De France, J., 2019. Microplastics in freshwaters and drinking water: Critical review and assessment of data quality. Water Res. 155, 410–422. https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.02.054

Luís Carlos de Sá, Miguel Oliveira, Francisca Ribeiro, Thiago Lopes Rocha, Martyn Norman Futter. 2018. Studies of the effects ofmicroplastics on aquatic organisms: What do we know and where should we focus our efforts in the future? Science of the Total Environment, 645: 1029–1039. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.07.207

Ellen Besseling, Bo Wang, Miquel Lürling, and Albert A. Koelmans. 2014. Nanoplastic Affects Growth of S. obliquus and Reproduction of D. magna. Environmental Science & Technology, 48 (20), 12336-12343. https://doi.org/10.1021/es503001d