Mikroplastik w wodzie

dr hab. inż. Dorota Kręgiel, Politechnika Łódzka

Mikroplastik występuje powszechnie zarówno w środowisku wodnym i lądowym. Znaleziono go m.in. w oceanach, ale także w żywności z owoców morza oraz innych produktach spożywczych – napojach, piwie, miodzie czy soli kuchennej. Niedawno cząsteczki mikroplastiku zostały również wykryte w butelkowanej wodzie mineralnej. Biorąc pod uwagę masowe zastosowanie tworzyw sztucznych w codziennym życiu, występowanie mikroplastiku w napojach jest prawdopodobnie niewielkim narażeniem organizmu na te związki. Ze względu na znaczący postęp w zakresie metod analitycznych i publiczną dyskusje na temat odpadów z tworzyw sztucznych, istnieją obawy opinii publicznej związane z obecnością mikroplastiku w żywności i napojach. Celem tego artykułu jest rozważenie, na podstawie najnowszych prac badawczych, ryzyka związanego z obecnością mikroplastiku w butelkowanych wodach mineralnych.

Co to jest mikroplastik?

Małe cząsteczki plastiku, tak zwany mikroplastik, występują powszechnie w środowisku wodnym. Do tej pory mikroplastik znaleziono nie tylko
w wodzie morskiej, ale także w żywności – owocach morza, miodzie i piwie. Od kilku lat cząstki mikroplastiku są także oznaczane w butelkowanej wodzie mineralnej konfekcjonowanej zarówno w opakowania z tworzyw sztucznych oraz opakowania szklane. Mikroplastik jest definiowany jako niezmiernie małe cząstki polimerowe o wielkości od 1 μm do 5 mm. Oznaczanie tak malutkich cząsteczek w żywności i napojach jest bardzo trudne, a więc może być obarczone błędem.

Ze względu na wzrastające spożycie butelkowanych wód mineralnych tematyka mikroplastiku zyskuje coraz większe zainteresowanie publiczne i medialne. Jednak jak do tej pory debata publiczna koncentruje się przede wszystkim na określeniu „mikroplastik”, a prace naukowe koncentrują się w dużej mierze, jeśli nie wyłącznie, na ocenie liczby cząstek znalezionych w próbkach wody mineralnej. Panel CONTAM Europejskiego Urzędu Bezpieczeństwa Żywności (EFSA) opublikował w 2016 roku opinię w sprawie obecności mikroplastiku i nanoplastiku w żywności, ze szczególnym uwzględnieniem owoców morza. Na pewno brakuje w dostępnej literaturze naukowej profesjonalnej oceny ryzyka wynikającego ze spożycia mikroplastiku wraz z napojami.

Do właściwej oceny ryzyka potrzeba odpowiedzi na kilka zasadniczych pytań. Jaki jest rozkład, wielkość i stężenie mikroplastiku w butelkowanej wodzie mineralnej? Jakie są to cząstki pod względem chemicznym? Jaka jest ich toksyczność dla konsumenta?

Mikroplastik w butelkowanych wodach mineralnych

Artykuły naukowe na temat mikroplastiku w butelkowanych wodach mineralnych są nieliczne. W pierwszej recenzowanej publikacji Schymanski i współpracownicy (2018) przedstawili badania dotyczące zawartości mikroplastiku w 38 próbach wody mineralnej pakowanej w butelki PET, butelki szklane oraz powlekaną tekturę. Przetestowano łącznie 26 butelek PET, z których 15 stanowiły butelki wielokrotnego użytku (butelki zwrotne), a 11 stanowiły jednorazowe butelki PET. Ponadto trzy napoje zapakowane były w opakowania kartonowe, a 9 opakowań stanowiły szklane butelki zwrotne. Do wykrycia i identyfikacji mikroplastiku pozostałego po filtracji wody autorzy wykorzystali mikroskop Ramana. W próbkach wody znaleziono bardzo małe cząstki mikroplastiku o wielkości od 5 do 500 μm. Średnia zawartość mikroplastiku wynosiła 14 ± 13 cząstek na litr. Dominującym polimerem był tereftalan polietylenu (PET), polietylen (PE), polistyren (PS) i polipropylen (PP). Materiały te są powszechnie stosowanymi polimerami w wielu gałęziach przemysłu. Najwięcej mikroplastiku 118 ± 88 cząstek na litr (zakres 28–241) znaleziono w zwrotnych, wielofunkcyjnych butelkach PET. Pod względem rodzaju tworzywa sztucznego 84% stanowił PET, 7% PP, 5% PE i 2% poliamid (PA), a 2% stanowiły inne polimery. W jednorazowych butelkach PET znaleziono 14 ± 14 cząstek na litr (zakres 2–44), a jako substancję dominującą stwierdzono PET. Tylko 11 ± 8 cząstek na litr (zakres 5–20) znaleziono w trzech zbadanych powlekanych opakowaniach kartonowych. W szklanych butelkach odnotowano obecność 50 ± 52 cząstek na litr (zakres 4 -156). Mikroplastik w opakowaniach szklanych składał się z PET. (41%), PE (35%), PA (14%), PP(8%), a 2% stanowiły inne polimery. Autorzy stwierdzili, że woda w butelkach wielokrotnego użytku była najbardziej narażona na zwiększony udział mikroplastiku.

W innych badaniach, Oßmann i współpracownicy (2018) przetestowali ogółem 32 próby butelkowanych naturalnych wód mineralnych. W tych badaniach, podobnie jak w poprzedniej cytowanej pracy, badacze wykorzystali filtrację i spektrometrię Ramana, lecz dysponując lepszą aparaturą byli w stanie ocenić cząstki mniejsze o wymiarach do 1 μm. 12 próbek wody mineralnej pochodziło z butelek PET wielokrotnego użytku, a po 10 próbek – z butelek jednorazowego użytku i butelek szklanych. Ilość mikroplastiku w wodzie mineralnej wahała się od 2649 ± 2857 na litr w jednorazowych butelkach PET, 4889 ± 5432 w opakowaniach wielorazowego użytku, a w butelkach szklanych wynosiła 6292 ± 10521 na litr. Największą liczbę cząstek mikroplastiku wynoszącą 35436 na litr oznaczono w wodzie w butelkach PET wielokrotnego użytku. Wskazuje to, że obciążenia mechaniczne występujące podczas mycia i ponownego napełniania mogły powodować wzrost liczby mikroplastiku w tych opakowaniach. Dominującym rodzajem polimeru w butelkach PET był sam PET, natomiast w szklanych butelkach znajdowano różne polimery, takie jak PE lub kopolimer styren-butadien (SBC).

Dostarczanie poprzez żywność niewielkich ilości mikroplastiku jest i prawdopodobnie będzie nieuniknione

Mikroplastik. I co jeszcze?
W mikroplastiku, obok podstawowych polimerów, oznaczano także różne dodatki: przeciwutleniacze, stabilizatory, zarodki krystalizacji, pigmenty itp. Oßmann wykrył na przykład substancję przeciwutleniającą – tris (2,4-di-tert-butylofenylo) fosforyn (nr CAS 31570-04-4) oraz jego utleniony produkt – fosforan. Kategoria toksykologiczna wykrywanych substancji może być bardzo różna. Na przykład tris(2,4-di-tert-butylofenyl) fosforyn jest dopuszczony do obrotu w prawodaw
stwie europejskim jako materiał mający kontakt z żywnością bez określonego limitu migracji, co oznacza ogólny limit migracji specyficznej SML wynoszący 60 mg/kg żywności. Inne substancje, takie jak trietanoloamina (nr CAS 10271-6) lub tris (2-chloroetylo) fosforan (nr CAS 115-96-8) mają już zupełnie różne profile toksykologiczne z SML = 50 μg/ kg żywności oraz SML – niewykrywalny na poziomie 10 μg/kg.

Szacowanie ryzyka
W przypadku obecności mikroplastiku w napojach dodatki migrują z małych cząstek do napoju podczas przechowywania aż do otwarcia butelki oraz wraz z konsumpcją wchłaniane są przez organizm konsumenta. Zakładając, że mikroplastik zawiera około 2% dodatków, a konsument spożywa codziennie 1l napoju, który zawiera 10 μg mikroplastiku, konsument narażony jest na działanie 0,2 μg dodatków. Dla dorosłych o masie ciała 60 kg, małych dzieci (10 kg) i niemowląt (5 kg) byłaby to wartość dziennej ekspozycji wynosząca odpowiednio 0,03, 0,02 i 0,04 μg/kg masy ciała. Porównując te wartości z wartością progową dla substancji wg Europejskiego Urzędu ds. Bezpieczeństwa Żywności EFSA i Światowej Organizacji Zdrowia WHO, która wynosi 0,0025 μg/kg m.c. dziennie dla dorosłych (60 kg: 0,15 μg/ osobę/dzień), te wartości wydają się być bezpieczne. W przypadku polimerów wyniki 90-dniowego badania żywienia zwierząt z dodatkiem włókna PE-PET jako materiału reprezentatywnego dla cząstek mikroplastiku, biorąc pod uwagę negatywny wynik genotoksyczności tego materiału, pozwalają przyjąć za praktycznie bezpieczny dzienny poziom ekspozycji dla człowieka wartość 5 mg/kg m.c. Oparte na szacunkach narażenia na zgłoszone ilości mikroplastiku znalezione w wodzie mineralnej nie budzą zatem obaw dotyczących bezpieczeństwa zdrowotnego dla wszystkich grup wiekowych (niemowlęta, małe dzieci, dorośli).

Biorąc pod uwagę bardzo szerokie wykorzystanie tworzyw sztucznych w naszym codziennym życiu oraz występowanie mikroplastiku w środowisku naturalnym, obecność mikrocząstek w napojach stanowi niewielkie zagrożenie. Warto zauważyć, że Dris i współpracownicy (2016) odnotowali obecność mikroplastiku – włókien z tworzywa sztucznego w opadzie atmosferycznym w obszarze miejskim i osadzanie do 355 cząstek/m². Również zastosowanie tworzyw sztucznych wielokrotnego użytku w kontakcie z żywnością w gospodarstwach domowych sprawia, że mikroplastik o niskim zakresie μm jest uwalniany do żywności. Wydaje się więc, że dostarczanie poprzez żywność niewielkich ilości mikroplastiku jest i prawdopodobnie będzie nieuniknione.

Jednak oszacowanie narażenia i oceny ryzyka jest pomocne, aby lepiej ustosunkować się do obaw konsumentów. Dokładne i wiarygodne oznaczenia ilościowe cząsteczek mikroplastiku w butelkowanej wodzie mineralnej lub napojach są bardzo trudne i niepozbawione błędów. Wymagają one odpowiednich oraz zatwierdzonych metod i materiałów referencyjnych. Podczas przygotowania próbki już na etapie oddzielania cząstek od napoju poprzez filtrację istnieje duże ryzyko zanieczyszczenia jej cząsteczkami, które są wszechobecne w otaczającym powietrzu. Badania obecności mikroplastiku w napojach powinny się więc odbywać w warunkach podobnych do oznaczeń mikrobiologicznych, ale nawet gdy stosuje się boks laminarny nie można wykluczyć wystąpienia przypadkowego zanieczyszczenia. Dlatego bardzo ważne jest równoczesne oznaczanie mikroplastiku w próbach odniesienia np. w wodzie ultraczystej przygotowanej w podobnych warunkach środowiskowych.

Bibliografia
1. Dris R, Gasperi J, Saad M, Mirande C, Tassin B. 2016. Synthetic fibers in atmospheric fallout: a source of microplastics in the environment? Mar Pollut Bull. 104:290–293.

2. Schymanski D, Goldbeck C, Humpf H, Fürst P. 2018. Analysis of microplastics in water by micro-Raman spectroscopy: release of plastic particles from different packaging into mineral water. Water Res. 129:154–162.

3. Oßmann BE, Sarau G, Holtmannspötter H, Pischetsrieder M, Christiansen SH, Dicke W. 2018. Small-sized microplastics and pigmented particles in bottled mineral water. Water Res. 141:307–316.

4. Welle F, Franz R. 2018. Microplastic in bottled natural mineral water – literature review and considerations on exposure and risk assessment. Food Addit Contam Part A Chem Anal Control Expo Risk Assess. 35(12):2482-2492.