Автор: Приянджана Праманик, магистр наук.
Проверено: Сушей Чериьедат, магистр наук. 28 мая 2025 г.
Невидимые пластиковые частицы в воздухе проникают в наши организмы и города. Ученые раскрывают срочные угрозы для здоровья и предлагают смелые решения для более чистого и безопасного будущего.
В недавней обзорной статье, опубликованной в журнале Ecotoxicology and Environmental Safety, исследователи обсудили источники, методы обнаружения, воздействие на здоровье и стратегии смягчения последствий для микро- и нанопластиков в воздухе.
Микро- и нанопластики всё чаще встречаются в городских атмосферных частицах, представляя значительные риски для здоровья через контакт с окружающей средой и ингаляцию. Эксперты предупреждают, что необходимо срочное внимание для понимания их распространения и внедрения эффективных мер общественного здравоохранения для смягчения их воздействия.
Растущее присутствие пластиков в воздухе
Микропластики (менее 5 мм) и нанопластики (менее 1 мкм) образуются в результате разрушения более крупных пластиковых предметов и часто встречаются в городских и промышленных районах. Эти частицы могут вдыхаться, попадать в пищеварительный тракт или всасываться через кожу, способствуя возникновению окислительного стресса, воспаления и развитию хронических заболеваний, включая сердечно-сосудистые нарушения.
Недавние исследования выявили присутствие микропластиков в крови человека, тканях лёгких и сосудистых бляшках. В таких городских центрах, как Чжэнчжоу и Гуанчжоу, микропластики, связанные с PM2,5, особенно распространены и вызывают обеспокоенность из-за их способности глубоко проникать в дыхательную систему. Микропластики широко распространены в этих городах, что подчёркивает городскую специфику этой проблемы.
Примечательно, что воздух в помещениях, особенно в пространствах с синтетическими текстилями и коврами, содержит более высокие концентрации микропластиков по сравнению с наружным воздухом. Подсчитано, что в среднем человек вдыхает около 69 000 пластиковых частиц ежегодно, причём воздействие в помещениях играет доминирующую роль. В обзоре отмечается, что эта оценка основана на ежедневном вдыхании примерно 190 частиц микропластика на человека.
Микропластики и нанопластики на основе полиэтилентерефталата (ПЭТ) вызывают особую озабоченность из-за их способности адсорбировать другие загрязнители, такие как диоксид азота и диоксид серы. Эта адсорбция в основном обусловлена электростатическими и дисперсионными силами и зависит от полярности и атомного состава загрязнителей, при этом адсорбционная способность ПЭТ сравнима с углеродными и металлическими поверхностями.
Эти адсорбированные загрязнители могут усиливать токсичность и устойчивость пластиков в воздухе, делая их не только самостоятельными загрязнителями, но и эффективными переносчиками других вредных веществ.
Источники и модели распространения микропластика в атмосфере
Пластмассовые частицы в воздухе поступают из различных источников. Городские и промышленные зоны, морские среды и помещения — все они способствуют их присутствию. К распространённым типам относятся полистирол, полиэтилен, полипропилен и полиэтилентерефталат (ПЭТ). Факторы окружающей среды, такие как воздействие ультрафиолетового излучения, направление ветра и сезонные изменения, также влияют на их количество и распространение.
Текстильные волокна являются основным источником микропластиков в помещениях. Такие действия, как ношение и стирка синтетической одежды, приводят к попаданию крошечных волокон в воздух. Флис и интерлок ткани, в частности, выделяют частицы, достаточно мелкие для вдыхания.
Дорожная пыль, износ шин и другой деградированный пластиковый мусор, например, из фильтрационных вод свалок и истирания, связанного с дорожным движением нелетучего твёрдого вещества, дополнительно способствуют повышению концентраций на открытом воздухе, создавая сложную и многогранную картину загрязнения.
Риски для здоровья и биологическое воздействие микропластика на организм человека
Вдыхаемые микропластики и нанопластики могут глубоко проникать в дыхательные пути, вызывая воспаление, повреждение клеток и долгосрочные проблемы со здоровьем. Исследования клеток лёгких и дыхательных путей человека, подвергшихся воздействию микропластиков, особенно полипропилена, полиамида и частиц износа шин, показали снижение жизнеспособности клеток и повышенную выработку маркеров воспаления.
В органоидных моделях нейлоновые волокна нарушают экспрессию таких генов, как Hoxa5, которые имеют решающее значение для развития лёгких. Другие исследования показывают, что микропластики могут влиять на иммунные реакции.
На мышиной модели коронавирусной болезни 2019 (COVID-19) микропластики изменяли ключевые воспалительные и иммунные сигнальные пути. Кроме того, некоторые нанопластики вызывали митохондриальную дисфункцию и ферроптоз — форму клеточной гибели — в клетках лёгких. При сочетании с дизельными выбросами воспалительные эффекты усиливались.
Воздействие во время беременности также вызывает обеспокоенность. У крыс материнское воздействие полистироловых нанопластиков приводило к сердечно-сосудистой дисфункции как у матери, так и у плода. У людей микропластики были обнаружены в тканях лёгких, бронхоальвеолярной лаважной жидкости и даже в головном мозге.
Биопсии лёгких у 11 из 13 пациентов содержали микропластики, в основном из полипропилена и ПЭТ. Образцы как взрослых, так и детей, особенно городских жителей и курильщиков, выявили наличие синтетических волокон, включая полиакриловые и полиэстровые.
Особенно примечательно, что микропластики были обнаружены в каротидных артериальных бляшках и обонятельной луковице человека, что предполагает возможную связь между загрязнением пластиком и неврологическими или сердечно-сосудистыми заболеваниями. В одном исследовании из 304 пациентов наличие микропластиков в каротидных артериальных бляшках было связано с более чем четырёхкратным увеличением риска инфаркта миокарда, инсульта или смерти.
Обнаружение и измерение
Обзор освещает достижения в области технологий обнаружения, включая инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье (FTIR) и спектроскопию комбинационного рассеяния, сканирующую электронную микроскопию (СЭМ/EDX), масс-спектрометрию и цитометрию в реальном времени с машинным обучением. Однако в обзоре также подчёркивается важность разработки стандартизированных и быстрых методов измерения микро- и нанопластиков в воздухе, особенно в городских условиях, где частицы PM2,5, связанные с пластиком, вызывают наибольшую озабоченность. Эти методы позволяют всё более чувствительно и быстро обнаруживать микро- и нанопластики в воздухе, хотя стандартизация и доступность остаются проблемами.
Обнаружение и измерение
Обзор освещает достижения в области технологий обнаружения, включая инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье (FTIR) и спектроскопию комбинационного рассеяния, сканирующую электронную микроскопию (СЭМ/EDX), масс-спектрометрию и цитометрию в реальном времени с машинным обучением. Однако в обзоре также подчёркивается важность разработки стандартизированных и быстрых методов измерения микро- и нанопластиков в воздухе, особенно в городских условиях, где частицы PM2,5, связанные с пластиком, вызывают наибольшую озабоченность. Эти методы позволяют всё более чувствительно и быстро обнаруживать микро- и нанопластики в воздухе, хотя стандартизация и доступность остаются проблемами.
Решения и направления исследований
Учитывая масштабы загрязнения воздуха пластиком и его потенциальные последствия для здоровья, существует острая необходимость в целевых стратегиях смягчения последствий. Сокращение производства пластика и улучшение управления отходами являются важными первыми шагами.
Современные технологии фильтрации воздуха и воды, такие как коагуляция, флокуляция и высокоэффективные воздушные фильтры для частиц, могут помочь снизить воздействие на окружающую среду. Однако в обзоре также отмечается, что правильная утилизация и управление собранными микропластиками, например, захваченными в HEPA-фильтрах, имеют важное значение для предотвращения их повторного попадания в окружающую среду.
Токсикологические исследования должны продолжать изучение того, как размер частиц, форма и химический состав влияют на биологические эффекты. В то же время необходимы более быстрые и доступные методы обнаружения атмосферных микро- и нанопластиков, а также стандартизированные протоколы отбора проб для сравнения результатов исследований в разных регионах.
Технологии биоремедиации также показывают многообещающие результаты. Использование водорослей, грибов и бактерий для разложения пластиков в системах воздуха и воды может обеспечить устойчивые решения. Аналогичным образом, интеграция нанотехнологий и передовых процессов окисления в существующие системы фильтрации может повысить их эффективность.
Политики должны ужесточить регулирование одноразового использования пластика и обеспечить надлежащую утилизацию пластиковых отходов, особенно захваченных частиц из воздушных фильтров и систем сточных вод, чтобы предотвратить их повторное попадание в окружающую среду. Продвижение биоразлагаемых альтернатив и устойчивых методов производства также будет играть ключевую роль.
Образование населения является ещё одним важным компонентом. Включение осведомлённости о пластиковом загрязнении в школьные программы и запуск информационных кампаний, ориентированных на потребителей, промышленность и политиков, может способствовать изменению поведения, такому как сокращение использования пластика и улучшение привычек переработки.
Наконец, междисциплинарное сотрудничество имеет важное значение. Объединение экспертов в области токсикологии, общественного здравоохранения, материаловедения и инженерии может ускорить инновации и разработать комплексные, масштабируемые решения для решения сложных задач. Глобальные исследовательские сети и целевое финансирование могут дополнительно поддержать эти коллективные усилия.
В обзоре подчёркивается, что долгосрочные последствия для здоровья, особенно у уязвимых групп населения, таких как дети и беременные женщины, ещё полностью не изучены и остаются приоритетом для будущих исследований.
Выводы
Микропластики и нанопластики в воздухе представляют собой растущую экологическую проблему и угрозу для здоровья. Их способность переносить токсичные вещества, проникать глубоко в организм человека и способствовать развитию хронических заболеваний подчёркивает необходимость скоординированных действий.
Благодаря научным инновациям, реформам в области политики и вовлечению общественности, общество может начать противостоять этой невидимой, но серьёзной угрозе. Комплексный подход, основанный на сотрудничестве, имеет решающее значение для защиты как здоровья человека, так и экосистем планеты.
____________________________________________________________________________________________________________________________
Ссылка на журнал:
Загрязнение воздуха и его влияние на здоровье: акцент на микро- и нанопластики. Wang, L., Lin, Y., Liu, W., Lee, Y., Chiu, H. Экотоксикология и экологическая безопасность (2025). DOI: 10.1016/j.ecoenv.2025.118402. www.sciencedirect.com
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся