Nanoplastik w wodzie, czy jest większym problemem niż mikroplastik?

Wyobraź sobie, że nalewasz sobie szklankę krystalicznie czystej wody. Nie widzisz w niej żadnych zanieczyszczeń, nie wyczuwasz obcego smaku ani zapachu. Wydaje się idealna. Tymczasem naukowcy coraz częściej ostrzegają, że w tej samej wodzie mogą znajdować się miliony niewidocznych cząstek plastiku.

Jeszcze kilka lat temu największe obawy budził mikroplastik, drobne fragmenty tworzyw sztucznych znajdowane w oceanach, rzekach, żywności, a nawet ludzkiej krwi. Gdy zaczęliśmy rozumieć skalę tego problemu, okazało się, że istnieje coś jeszcze mniejszego i potencjalnie bardziej niebezpiecznego. To nanoplastik, cząstki tak małe, że są niewidoczne nawet dla większości mikroskopów używanych w standardowych laboratoriach.

Co gorsza, ich rozmiar może być ich największą bronią. O ile mikroplastik często pozostaje uwięziony w tkankach lub układzie pokarmowym, nanoplastik potrafi przekraczać bariery biologiczne, docierać do komórek, a według niektórych badań nawet do mózgu czy rozwijającego się płodu.

Czy więc przez lata skupialiśmy się na niewłaściwym przeciwniku? Czy mikroplastik jest jedynie widocznym wierzchołkiem góry lodowej, pod którym kryje się znacznie większy problem? W tym artykule przyjrzymy się temu, czym jest nanoplastik, skąd bierze się w wodzie i dlaczego coraz więcej naukowców uważa go za jedno z najpoważniejszych wyzwań środowiskowych XXI wieku.

Czym jest mikroplastik, a czym nanoplastik?

Mikroplastik to fragmenty tworzyw sztucznych o wielkości od około 1 mikrometra do 5 milimetrów. Powstają wskutek rozpadu większych odpadów plastikowych lub są produkowane celowo, np. jako składnik niektórych produktów przemysłowych.

Nanoplastik jest jeszcze mniejszy. Za jego granicę najczęściej przyjmuje się cząstki o rozmiarach poniżej 1000 nanometrów (1 mikrometra), a w wielu publikacjach poniżej 100 nanometrów.

Dla porównania:

• włos ludzki ma średnicę około 70 000–100 000 nanometrów,
• bakterie mają wielkość około 1000–5000 nanometrów,
• nanoplastik może mieć rozmiar porównywalny z wirusami.

To właśnie niewielkie rozmiary sprawiają, że jego oddziaływanie może być znacznie bardziej niebezpieczne.

Skąd bierze się nanoplastik w wodzie?

Nanoplastik nie jest produkowany na masową skalę jako odrębny rodzaj zanieczyszczenia. Najczęściej powstaje w wyniku stopniowego rozpadu większych elementów plastikowych obecnych w środowisku. Proces ten rozpoczyna się od degradacji odpadów z tworzyw sztucznych, które pod wpływem promieniowania słonecznego, zmian temperatury, działania wody, wiatru oraz ścierania mechanicznego rozpadają się najpierw na mikroplastik, a następnie na jeszcze mniejsze cząstki – nanoplastik. Do tego procesu przyczyniają się również reakcje chemiczne zachodzące w środowisku oraz aktywność mikroorganizmów.

Źródłem nanoplastiku mogą być praktycznie wszystkie produkty wykonane z tworzyw sztucznych. Szczególnie istotne są butelki PET, opakowania żywności, syntetyczne ubrania uwalniające włókna podczas prania, ścierające się opony samochodowe, a także farby, lakiery i różnego rodzaju powłoki ochronne. Znaczący udział mają również odpady przemysłowe oraz niewłaściwie zagospodarowane odpady komunalne.

Powstające w ten sposób cząstki trafiają do rzek, jezior i mórz wraz ze ściekami oraz wodami opadowymi. Część z nich przedostaje się także do wód gruntowych, które często stanowią źródło wody pitnej. Ze względu na swoje niezwykle małe rozmiary nanoplastik może przemieszczać się na duże odległości i przenikać przez systemy filtracji, dlatego coraz częściej jest wykrywany zarówno w wodzie kranowej, jak i wodzie butelkowanej.

Dlaczego nanoplastik budzi większe obawy niż mikroplastik?

Mikroplastik od lat znajduje się w centrum zainteresowania naukowców i mediów, jednak coraz więcej badań wskazuje, że jeszcze większym wyzwaniem może być nanoplastik. Jego niezwykle małe rozmiary sprawiają, że zachowuje się inaczej niż większe cząstki plastiku. Łatwiej przemieszcza się w środowisku, trudniej go wykryć, a przede wszystkim może wnikać głębiej do organizmów żywych. To właśnie te cechy powodują, że eksperci coraz częściej postrzegają nanoplastik jako potencjalnie większe zagrożenie dla zdrowia i środowiska.

Łatwiejsze przenikanie przez bariery biologiczne

Mikroplastik zazwyczaj pozostaje w przewodzie pokarmowym lub tkankach. Nanoplastik może natomiast przenikać przez ściany jelit, błony komórkowe, barierę krew–mózg, oraz łożysko. Badania laboratoryjne sugerują, że cząstki nanoplastiku mogą docierać do narządów wewnętrznych, takich jak wątroba, płuca czy mózg.

Większa reaktywność chemiczna

Im mniejsza cząstka, tym większy stosunek powierzchni do objętości. Oznacza to, że nanoplastik może łatwiej wiązać metale ciężkie, adsorbować pestycydy, transportować związki toksyczne do komórek. W praktyce staje się nośnikiem innych zanieczyszczeń.

Możliwość wywoływania stresu oksydacyjnego

Badania wskazują, że nanoplastik może prowadzić do:

• zwiększonej produkcji wolnych rodników,
• stanów zapalnych,
• uszkodzeń błon komórkowych,
• zaburzeń funkcjonowania mitochondriów.

Mechanizmy te są powiązane z rozwojem wielu chorób przewlekłych. Ponadto wyniki badań laboratoryjnych wskazują, że mikro- i nanoplastiki mogą przyczyniać się do rozwoju stresu oksydacyjnego. Zjawiska te obserwowano m.in. w badaniach nad tkankami łożyska, gdzie obecność cząstek plastiku wiązano ze zmianami w strukturach komórkowych.

Trudności w wykrywaniu

Mikroplastik można stosunkowo łatwo wykrywać przy pomocy mikroskopii czy spektroskopii. Nanoplastik jest znacznie trudniejszy do identyfikacji. Wiele metod analitycznych nie pozwala na jego dokładne oznaczanie, dlatego rzeczywiste stężenia w środowisku mogą być znacznie wyższe niż obecnie szacowane.

Czy cząsteczki nanoplastiku występuje w wodzie pitnej?

Coraz więcej badań potwierdza obecność zarówno mikroplastiku, jak i nanoplastiku w wodzie kranowej, wodzie butelkowanej, wodach powierzchniowych oraz wodach gruntowych. Naukowcy wskazują, że woda pitna może stanowić jedną z głównych dróg narażenia człowieka na kontakt z tymi zanieczyszczeniami. Przeglądy badań opublikowane w ostatnich latach wykazały, że cząstki mikro- i nanoplastiku są wykrywane w systemach zaopatrzenia w wodę na całym świecie, a ich obecność potwierdzono zarówno w wodzie wodociągowej, jak i komercyjnej wodzie butelkowanej.

Szczególne zainteresowanie wzbudziły wyniki badań opublikowane w 2024 roku, w których wykorzystano zaawansowaną metodę obrazowania pozwalającą wykrywać znacznie mniejsze cząstki plastiku niż dotychczas. Naukowcy oszacowali, że jeden litr wody butelkowanej może zawierać średnio około 240 tysięcy cząstek plastiku, z czego blisko 90% stanowił nanoplastik. Wyniki te sugerują, że wcześniejsze szacunki dotyczące zanieczyszczenia wody plastikiem mogły być znacząco niedoszacowane.

Mikroplastik czy nanoplastik – co jest większym problemem?

Czy standardowe uzdatnianie wody usuwa nanoplastik?

Usuwanie nanoplastiku jest znacznie trudniejsze niż eliminacja większych cząstek mikroplastiku. Największą skuteczność wykazują:

Odwrócona osmoza (RO)

Za najskuteczniejszą metodę usuwania nanoplastiku uznawana jest odwrócona osmoza. Membrany osmotyczne posiadają pory o wielkości około 0,0001 mikrometra (0,1 nm), dzięki czemu są w stanie zatrzymywać nie tylko mikro- i nanoplastik, ale również bakterie, wirusy, metale ciężkie oraz wiele rozpuszczonych związków chemicznych. To właśnie dlatego systemy RO są często wykorzystywane wszędzie tam, gdzie wymagana jest bardzo wysoka jakość wody pitnej.

Nanofiltracja

Wysoką skuteczność w usuwaniu najmniejszych zanieczyszczeń wykazuje również nanofiltracja. Technologia ta wykorzystuje specjalne membrany zdolne do zatrzymywania części nanoplastiku oraz wielu substancji organicznych i nieorganicznych. Jest stosowana głównie w profesjonalnych systemach uzdatniania wody oraz niektórych instalacjach przemysłowych.

Ultrafiltracja

Ultrafiltracja skutecznie usuwa zawiesiny, bakterie oraz większe cząstki mikroplastiku. W przypadku nanoplastiku jej efektywność jest jednak ograniczona, ponieważ najmniejsze cząstki mogą mieć rozmiary mniejsze od porów stosowanych membran. Z tego względu ultrafiltracja jest często wykorzystywana jako etap wstępny przed bardziej zaawansowanymi procesami filtracyjnymi.

Badania dotyczące nanoplastiku i mikroplastiku w wodzie pitnej i kranowej - FAQ

Czy nanoplastik naprawdę może przenikać przez łożysko?

W 2021 roku włoscy naukowcy po raz pierwszy wykryli mikroplastik w ludzkim łożysku, zarówno po stronie matki, jak i płodu. Odkrycie to pokazało, że cząstki plastiku mogą docierać do środowiska rozwijającego się dziecka i stanowić zagrożenie.

Co mówi WHO o nanoplastiku?

Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) podkreśla, że obecny stan wiedzy nie pozwala jeszcze jednoznacznie określić wpływu nanoplastiku na zdrowie człowieka. Eksperci zwracają jednak uwagę, że liczba badań szybko rośnie, a szczególnie istotne jest lepsze poznanie długoterminowych skutków narażenia na mikro- i nanoplastik obecny w wodzie pitnej. WHO wskazuje również na potrzebę rozwijania metod wykrywania tych zanieczyszczeń oraz dalszego monitorowania ich występowania w środowisku.

Czy wodociągi usuwają nanoplastik?

Warto podkreślić, że większość klasycznych procesów uzdatniania wody stosowanych w wodociągach nie była projektowana z myślą o usuwaniu nanoplastiku. Koagulacja, sedymentacja czy filtracja piaskowa pozwalają ograniczyć ilość większych cząstek plastiku, jednak skuteczność wobec nanoplastiku jest nadal przedmiotem badań. Dlatego naukowcy coraz częściej wskazują, że dokładna ocena poziomu nanoplastiku w wodzie pitnej oraz opracowanie skutecznych metod jego usuwania będą jednym z ważniejszych wyzwań dla branży wodociągowej w najbliższych latach.

Mikroplastik i nanoplastik w wodzie butelkowanej i kranowej - globalne zagrożenie?

Nanoplastik jest niewidocznym, lecz potencjalnie bardzo istotnym zanieczyszczeniem współczesnych wód. Powstaje z rozpadu większych fragmentów plastiku i może występować zarówno w środowisku naturalnym, jak i wodzie pitnej. Jego mikroskopijne rozmiary umożliwiają przenikanie do komórek oraz transport substancji toksycznych w organizmie. Choć badania nadal trwają, wiele wskazuje na to, że nanoplastik może stanowić jeszcze większe wyzwanie zdrowotne niż mikroplastik. Dlatego coraz większe znaczenie zyskują zaawansowane technologie filtracji, takie jak odwrócona osmoza, które pomagają ograniczyć ekspozycję na te zanieczyszczenia.