Отбор проб, идентификация и характеристика высвобождения микропластика из полипропиленовой бутылочки для кормления ребенка во время ежедневного использования

Большинство типов пластмасс не поддаются биоразлагаемости, но могут распадаться на мелкие кусочки из-за химических и физических процессов, таких как окисление и механическое трение^1,2. Пластиковые куски размером менее 5 мм классифицируются как микропластик (MPs). Депутаты вездесущи и встречаются почти в каждом уголке мира. Они стали глобальной проблемой из-за потенциального риска для человека и дикой природы^3,4. На сегодняшний день значительные скопления депутатов обнаружены у рыб, птиц, насекомых^5,6, а также млекопитающих (мыши, в кишечнике, почках и печени^7,8). Исследования показали, что воздействие и накопление МП может повредить липидный обмен мышей^7,8. Оценка риска, сосредоточенная на рыбе, показала, что субмикронный депутат может проникать через гематоэнцефалический барьер и вызывать повреждение головного^мозга9. Следует отметить, что на сегодняшний день все результаты по риску МП были получены из исследований на животных, в то время как конкретный риск для здоровья человека до сих пор неизвестен.

За последние 2 года опасения по поводу угрозы МП здоровью человека существенно возросли с подтверждением уровней воздействия на человека депутатов. Скопление депутатов было обнаружено в толстой кишке человека^10,плаценте беременных женщин¹¹ и взрослом стуле^12. Точное определение уровней высвобождения МП имеет решающее значение для выявления источников воздействия, оценки риска для здоровья и оценки эффективности любых потенциальных мер контроля. В последние несколько лет некоторые тематические исследования показали, что пластик ежедневного использования (т.е. пластиковый чайник¹³ и одноразовые чашки¹⁴⁾может высвобождать чрезвычайно большое количество депутатов. Например, одноразовые бумажные стаканчики (с интерьерами, ламинированными полиэтилен-ПЭ или сополимерными пленками) выпускали примерно 250 микрон размером МП и 102 миллиона частиц субмикронным размером в каждый миллилитр жидкости после воздействия горячей воды 85-90 °C^14. Исследование полипропиленовых (ПП) пищевых контейнеров показало, что до 7,6 мг пластиковых частиц высвобождается из контейнера во время однократного использования^15. Еще более высокие уровни были зарегистрированы из чайных пакетиков, изготовленных из полиэтилентерефталата (ПЭТ) и нейлона, которые выпустили примерно 11,6 миллиарда депутатов и 3,1 миллиарда наноразмерных депутатов в одну чашку (10 мл) напитка^16. Учитывая, что эти пластиковые изделия повседневного использования предназначены для приготовления продуктов питания и напитков, вероятно высвобождение большого количества депутатов, а их потребление является потенциальной угрозой для здоровья человека.

Исследования по выпуску MP из бытовых пластиковых изделий (т.е. пластикового чайника¹³ и одноразовых стаканчиков¹⁴⁾находятся на ранней стадии, но ожидается, что эта тема будет получать все большее внимание со стороны исследователей и широкой общественности. Методы, требуемые в этих исследованиях, значительно отличаются от методов, используемых в морских или пресноводных исследованиях комнатной температуры, где уже существуют устоявшиеся протоколы^17. Напротив, исследования, связанные с ежедневным использованием бытовых пластиковых изделий, включают гораздо более высокую температуру (до 100 ° C), причем во многих случаях повторяется циклическое возвращение к комнатной температуре. Предыдущие исследования указывали на то, что пластмассы, контактии с горячей водой, могут освободить миллионы депутатов^16,18. Кроме того, ежедневное использование пластиковых изделий может со временем изменить свойства самого пластика. Поэтому крайне важно разработать протокол выборки, который точно имитирует наиболее распространенные сценарии ежедневного использования. Обнаружение частиц микроразмера является еще одной серьезной проблемой. Предыдущие исследования указывали на то, что выпуск депутатов из пластиковых изделий меньше 20 мкм^16,19,20. Обнаружение этих типов МП требует использования гладких мембранных фильтров с небольшим размером пор. Кроме того, необходимо отличать депутатов от возможных загрязняющих веществ, улавливаемых фильтром. Высокочувствительная рамановская спектроскопия используется для анализа химического состава, что имеет то преимущество, что позволяет избежать необходимости в высокой мощности лазера, который, как известно, легко разрушает мелкие частицы^20. Следовательно, протокол должен сочетать процедуры обработки без загрязнения с использованием оптимальных мембранных фильтров и для метода характеризации, который позволяет быстро и точно идентифицировать MP.

Исследование, о котором сообщалось здесь, было сосредоточено на бутылочке для кормления ребенка на основе PP (BFB), одном из наиболее часто используемых пластиковых продуктов в повседневной жизни. Было установлено, что большое количество депутатов высвобождается из пластика BFB во время приготовления формулы^18. Для дальнейшего изучения высвобождения МП из ежедневных пластмасс, метод подготовки и обнаружения образцов для BFB подробно описан здесь. Во время подготовки образцов тщательно соблюдался стандартный процесс приготовления формул (очистка, стерилизация и смешивание), рекомендованный ВОЗ^21. Разработав протоколы вокруг руководящих принципов ВОЗ, мы обеспечили, чтобы выпуск MP из BFF имитировал процесс приготовления детской смеси, используемый родителями. Процесс фильтрации был разработан для точного сбора депутатов, освобожденных от BBF. Для химической идентификации депутатов условия работы рамановской спектроскопии были оптимизированы для получения чистых и легко идентифицируемых спектров депутатов, в то же время избегая возможности сжигания целевых частиц. Наконец, была разработана оптимальная процедура испытаний и приложенная сила, позволяющая точно 3-мерное топографическое картографирование МП с использованием атомно-силовой микроскопии (АСМ). Протокол(рисунок 1),подробно описанный здесь, обеспечивает надежный и экономически эффективный метод подготовки и обнаружения образцов MP, который может существенно принести пользу будущим исследованиям пластиковых изделий.