Nanoplastics uit echt plasticafval absorberen gemakkelijk zware metalen, blijkt uit onderzoek

Nanoplastics en Milieuvervuiling

Wereldwijd worden jaarlijks ongeveer 460 miljoen ton plastic geproduceerd, waarvan maar liefst 91% van het plasticafval nooit wordt gerecycled. Van dit afval wordt 12% verbrand en 79% belandt op stortplaatsen en in de oceanen, waar het langdurig in onze omgeving blijft.

Door blootstelling aan verschillende elementen breken plastics af in microplastics (<5 mm) en nanoplastics (<1.000 nm). Er zijn groeiende zorgen over de volksgezondheid, aangezien deze nanoplastics (NP's) via lucht, water, voedsel en huidcontact in het menselijk lichaam terechtkomen. Een recente studie gepubliceerd in ACS ES&T Water heeft aangetoond dat de reeds schadelijke effecten van NP’s worden versterkt door hun vermogen om te interageren met verschillende giftige milieuvervuilers, zoals zware metalen.

Onderzoekers van het New Jersey Institute of Technology ontdekten dat NP’s die zijn gesynthetiseerd uit echt plastic afval—bestaande uit polyethyleentereftalaat (PET), polystyreen (PS) en polypropyleen (PP)—gemakkelijk schadelijke lood- en cadmiumionen kunnen adsorberen en fungeren als “Trojaanse paarden”, die deze metalen in organismen brengen en de bioaccumulatie verhogen.

Studies hebben aangetoond dat NP’s zich in ons lichaam kunnen verplaatsen, en hun aanwezigheid is aangetoond in menselijk bloed, fecale monsters, geautopteerde longen, sperma en zelfs in menselijke placenta’s. Wanneer het immuunsysteem probeert deze kunstmatige deeltjes te elimineren, leidt dit tot een verhoogd risico op neoplasie—onbeheersbare, abnormale groei van cellen of weefsels—en aanhoudende ontsteking.

Bovendien maakt het grote oppervlak het gemakkelijker voor de NP’s om zware metalen zoals lood, cadmium, kwik en arseen uit hun omgeving te adsorberen. Eenmaal geadsorbeerd, gaan deze zware metalen overal waar de NP’s zich bevinden mee, waardoor ze beter biologisch beschikbaar worden—ze worden gemakkelijker door organismen opgenomen—en de potentiële gezondheidsrisico’s verergeren.

De meeste studies die de effecten van NP’s evalueren, gebruiken commercieel geproduceerde uniforme polystyreen NP’s en niet de NP’s uit de echte wereld die meestal onregelmatig van grootte zijn. Onderzoek heeft aangetoond dat de grootte en vorm van NP’s een belangrijke rol spelen bij het bepalen van de fysisch-chemische eigenschappen en toxiciteit van de plasticdeeltjes.

Voor deze studie verzamelde het team afvalplastic uit de vuilnis, waaronder PET-waterflessen, PS-snoepdozen en PP-voedselafhaalcontainers. Vervolgens gebruikten de onderzoekers grove zout als maalmedium om NP’s uit echt afval te produceren zonder andere chemische hulp.

Het team voerde dynamische lichtverstrooiing en elektronenmicroscopie en spectroscopie uit, wat onthulde dat de NP’s die met de zoutmaalmethode zijn geproduceerd, onregelmatige vormen en deeltjesgroottes onder de 200 nm vertoonden, een goede vertegenwoordiging van NP’s die in het milieu worden aangetroffen.

De gesynthetiseerde NP’s toonden een significante capaciteit voor de adsorptie van zware metaalionen, waaronder mangaan, kobalt, zink, cadmium en loodkationen. PP vertoonde de hoogste adsorptiecapaciteiten van de drie plastics en kon binnen slechts vijf minuten contact meer dan 99% van Pb2+ adsorberen. De adsorptie-experimenten gaven ook aan dat er chemisorptie plaatsvond van de zware metaalionen als een monolaagadsorptie op homogene NP-oppervlakken.

De onderzoekers benadrukken dat hun bevindingen de noodzaak onderstrepen om de interacties tussen nanoplastics en zware metaalionen te bestuderen, om hun toxiciteit en milieueffecten beter te begrijpen, en om effectieve strategieën te ontwikkelen voor het verminderen van NP-vervuiling.