Kleine plasticdeeltjes kunnen de opname van verontreinigende stoffen in planten en darmcellen versterken

Micro- en nanoschaal plasticdeeltjes in de bodem en water kunnen de opname van giftige chemicaliën door planten en menselijke darmcellen aanzienlijk verhogen. Dit blijkt uit twee nieuwe studies van Rutgers Health die nieuwe zorgen oproepen over de voedselveiligheid in verband met plasticvervuiling.

De eerste studie in NanoImpact ontdekte dat sla, die werd blootgesteld aan zowel nanoschaal plasticdeeltjes als veelvoorkomende milieuverontreinigende stoffen zoals arseen, aanzienlijk meer van deze giftige stoffen opnam dan planten die alleen aan de verontreinigende stoffen werden blootgesteld. Dit bevestigt de risico’s van polycontaminatie in onze voedselketen. Een aanvullende studie in Microplastics toonde soortgelijke effecten aan in menselijk darmweefsel.

De combinatie van beide studies suggereert dat micro- en nanoplastics, die ontstaan door de fragmentatie van plastic in het milieu in de loop van de tijd, een gevaarlijke cyclus van contaminatie kunnen creëren: ze zorgen ervoor dat planten meer giftige chemicaliën opnemen die we vervolgens eten, terwijl ze ook de kans vergroten dat ons lichaam zowel deze toxines als de plastics zelf opneemt. Dit verhoogt de risico’s op ziekten, vooral voor kwetsbare populaties.

“We hebben al ongeveer 7 miljard metrische ton plastic in het milieu gebracht dat blijft afbreken,” zei Philip Demokritou, directeur van het Nanoscience and Advanced Materials Center aan het Environmental Occupational Health Sciences Institute van Rutgers University en senior auteur van beide studies. “Ze vervuilen alles om ons heen: het water dat we drinken, het voedsel dat we eten, de lucht die we inademen.”

Door gebruik te maken van een cellulaire model van de menselijke dunne darm, in combinatie met een laboratoriumapparaat dat het spijsverteringssysteem simuleert, ontdekten de onderzoekers dat nanoschaal plasticdeeltjes de opname van arseen met bijna zes keer verhoogden vergeleken met alleen arseenblootstelling. Hetzelfde effect werd gezien bij boscalid, een veelgebruikte pesticide, aldus de onderzoekers van Rutgers, het Connecticut Agriculture Experiment Station (CAES) en het New Jersey Institute of Technology (NJIT).

Bovendien werkte de relatie in beide richtingen: de aanwezigheid van deze milieuverontreinigende stoffen verhoogde ook aanzienlijk de hoeveelheid plastic die door het darmweefsel werd opgenomen, waarbij de opname van plastic ongeveer verdubbelde wanneer er toxines aanwezig waren.

“We weten dat nanoschaalmaterialen biologische barrières kunnen omzeilen,” zei Demokritou, de Henry Rutgers Chair en professor in nanowetenschap en milieubio-engineering aan de Rutgers School of Public Health en de Rutgers School of Engineering. “Hoe kleiner de deeltjes, hoe beter ze biologische barrières in ons lichaam kunnen omzeilen die ons beschermen.”

Voor de andere studie exposeerden de onderzoekers sla aan twee groottes van polystyreen deeltjes—20 nanometer en 1.000 nanometer—samen met arseen en boscalid. Ze ontdekten dat de kleinere deeltjes de grootste impact hadden, waarbij de opname van arseen in eetbare plantweefsels bijna drie keer zoveel was in vergelijking met planten die alleen aan arseen werden blootgesteld.

De effecten deden zich voor in zowel hydrocultuur systemen als in realistischere bodemomstandigheden. Met behulp van geavanceerde beeldvormings- en analysetechnieken toonden de onderzoekers aan dat de plasticdeeltjes zelf zich ook ophoopten in plantweefsels, waarbij de kleinere deeltjes meer kans hadden om van de wortels naar de scheuten te verplaatsen.

Micro- en nanoplastics ontstaan door de langzame afbraak van grotere stukken plastic in het milieu. “Zelfs als we vandaag zouden stoppen met het produceren of gebruiken van plastic, hebben we helaas nog genoeg plasticafval daarbuiten,” zei Demokritou.

Het onderzoek maakt deel uit van een groter project dat voedselveiligheidskwesties met betrekking tot micro- en nanoplastics onderzoekt. De wetenschappers gaven aan dat er meer onderzoek nodig is om de langetermijngevolgen te begrijpen en mogelijke oplossingen te ontwikkelen.

“We moeten vasthouden aan de ‘drie-R’ afvalhiërarchie—verminderen van het gebruik van plastic, hergebruiken, recyclen,” zei Demokritou. “Voor gebieden waar je deze drie Rs niet kunt toepassen, zoals in de landbouw waar zoveel plastic wordt gebruikt voor onkruidbestrijding en andere zaken, gebruik dan biologisch afbreekbaar plastic.”

De onderzoekers ontwikkelen nieuwe biologisch afbreekbare materialen die conventionele plastics kunnen vervangen en methoden om plasticdeeltjes in voedsel en water beter te detecteren en te meten. Ze zeiden echter dat het voorkomen van verdere contaminatie een prioriteit moet zijn.

“Het is niet zo dat we technisch gezien sommige van deze problemen niet kunnen aanpakken,” zei Demokritou. “Maar het zal zeker een uitdaging zijn om alle voordelen van dit zeer nuttige materiaal te behouden terwijl we de schade die het doet verminderen. Er zijn sociale en economische obstakels met betrekking tot plasticproductie en gebruik die overwonnen moeten worden.”