2024. február 27.

A mikroműanyagok és az emberi egészség

Mi az, ami ismert és mi az, ami még nem a mikroműanyagok környezet-egészségügyi hatásairól?

A mikroműanyag szennyezés mindenütt jelen van a vízi és szárazföldi környezetben, ezért az elmúlt években széles körben vizsgálták az állati és növényi életre gyakorolt biológiai hatását. Ugyanakkor a szennyeződés elterjedtsége ellenére csak korlátozott számú kutatás, klinikai vizsgálat készült ezen a téren. Cikkünkben összefoglaljuk a mikroműanyagok környezetben való előfordulásával kapcsolatos legújabb tudományos eredményeket és hogy milyen hatással lehetnek az emberi egészségre. Az azonban már most bizonyos, hogy további kutatásokra, szigorúbb vizsgálatokra van szükség ahhoz, hogy megismerjük ennek az anyagfajtának a környezetünkre és egészségünkre gyakorolt lehetséges következményeit.

A mikroműanyag kifejezést 2004-ben vezették be a mikroszkópikus műanyag töredékekre és szálakra. Az elmúlt évtizedben a mikroműanyag szennyezést növekvő globális problémaként azonosították, amely hatással lehet az ökoszisztémákra, a biológiai sokféleségre és az emberi egészségre. A mikroműanyagok fogalommeghatározása még mindig nem ért el széles körű konszenzust, ugyanis ezek az anyagok sokféleképpen jellemezhetők, mert figyelembe kell venni a méretüket, az eredetüket, valamint a fizikai és kémiai természetüket is.

A MIKROMŰANYAGOK JELLEMZÉSE

A mikroműanyagokat általában méretük, összetételük, forrásuk és típusuk alapján jellemzik. A mikroműanyagok kis műanyagrészecskékre utalnak, de felső és alsó mérethatáruk nincs pontosan meghatározva. A korai tanulmányok a mikroműanyagokat az 5 mm átmérőnél kisebb műanyag részecskékként írták le, a nagyobb darabokat mezoműanyagoknak és makroműanyagoknak, a kisebb részecskéket pedig nanoműanyagnak és szub-nanoműanyagnak nevezik.

A pontos kémiai összetétel jelentős hatással bír a mikroműanyag szennyezés állapotára. A sűrűbb részecskék, mint a poliamid és a PVC hajlamosak az óceánok, tengerek fenekére ülepedni. Ezzel szemben a könnyebb típusok, például a nagy sűrűségű polietilén, a polipropilén, a szilárd és habosított polisztirol jellemzően a vizek felszínén lebegnek. Egyes anyagok rosszul definiáltak és ez további pontosításra szorul. Például nincs konszenzus arról, hogy a festékeket, gumiabroncs részecskéket vagy polimer géleket műanyagnak kell-e tekinteni ebből a szempontból. Különösen az azonos eredetű és összetételű mikroműanyagok esetében a fizikai tulajdonságok eltérhetnek a részecske méretétől, alakjától és korától függően.

A mikroműanyagok elsődleges és másodlagos mikroműanyagként is osztályozhatók az eredetük, forrásuk szerint. Az elsődleges mikroműanyagok előállíthatók prekurzorként közvetett vagy közvetlen felhasználásra, példaként említhetők itt a mikrogyöngyök testápolási és kozmetikai termékekben. A másodlagos mikroműanyagok nagy műanyag darabok széttöredezéséből és mállása során jönnek létre, ultraibolya (UV) fotooxidáció, mechanikai vagy biológiai lebomlás kombinációjával keletkezhetnek. A mikroműanyagok egy másik osztályozása típusukon és alakjukon alapul, ideértve a pelleteket, töredékeket, rostokat, filmeket, zsinegeket, szálakat, mikrogyöngyöket, szivacsokat, habokat, valamint a gumit. A mikroműanyagok azonosítására elfogadott különböző kritériumok miatt nem célszerű egységes meghatározást alkalmazni.

A MIKROMŰANYAGOK EMBERI EGÉSZSÉGRE GYAKOROLT LEHETSÉGES HATÁSAI

A mikroműanyagok felhalmozódása az ökoszisztémákban környezet-egészségügyi kérdéseket vet fel. A mikroműanyag szenynyezés emberi egészségre gyakorolt lehetséges kockázatairól azonban viszonylag kevés ismeretünk van, következésképpen a mikroműanyagok környezeti hatásai és a betegségek növekvő előfordulása közötti kapcsolat még mindig ellentmondásos.

A mikroműanyagok fizikai-kémiai tulajdonságai fontos szerepet játszanak az emberi egészség befolyásolásában és három fő egészségügyi kockázatként jelennek meg: (1) mérgező kémiai összetevők, köztük szervetlen és szerves anyagok, adalékanyagok kimosódása; (2) betegséget hordozó kémiai vagy biológiai anyagok adszorbeálása; (3) a mikroműanyag által okozott közvetlen fizikai károsodás (például a lenyelt részecskék elzáródást okozhatnak különböző szervekben).

1. ábra: Mikroműanyagok keletkezése és hatása az ökoszisztémára

A mikroműanyag szennyezésből eredő egészségügyi kockázatok összefüggnek az expozícióval és annak hosszával, az érintett szervekkel, ezért döntő fontosságú a különböző biológiai szinteken lehetséges hatások azonosítása. Ezek a biológiai szintek a következők: kémiai szint, sejtek, szövetek, szervek és szervrendszerek, mint pl. az emésztő-, légző-, endokrin-, reproduktív- és az immunrendszer.

Az olyan adalékanyagok, mint a színezékek, pigmentek vagy lágyítószerek toxicitást, rákkeltő és mutagén hatást okozhatnak, mert kioldódhatnak a mikroműanyagokból és felhalmozódhatnak a felületeken, vízforrásokban, ennek egészségügyi következményeivel együtt. Példaként említhetők a ftalátok, amelyeket általában lágyítószerként használják, hogy rugalmasságot biztosítsanak a műanyagok számára. Ezek az adalékanyagok kémiailag nem kötődnek a polimerhez, ezért nagyobb valószínűséggel szabadulnak fel és kerülnek át a környezetbe. A világszerte használt lágyítók több mint 80 százaléka ftalát alapú. A polibrómozott difenil-éter égésgátlók szintén nem létesítenek kémiai kötést a polimerrel, így valószínűleg kimosódnak a gyártási, ártalmatlanítási és újrahasznosítási folyamatok során. A PVC rákkeltő monomert és számos veszélyes adalékanyagot tartalmaz, ami vitathatatlanul a legveszélyesebb műanyagok közé helyezi toxicitás szempontjából. A polipropilén mikroműanyagok közvetlen érintkezése az emberi sejtekkel citokinek és hisztaminok termelését indukálhatja. Az emberi szövetek és testnedvek biomonitorozása lehetővé teszi annak megállapítását, hogy a környezeti szennyeződések milyen koncentrációban vannak jelen a szervezetünkben.

A környezetben tartósan megmaradó szerves szennyező anyagok hidrofób tulajdonságúak és könnyen megkötődnek a mikroműanyagok felületén. Például a mezőgazdaságban használt polietilén talajtakaró fóliák, lapok könnyen széttöredeznek mikroműanyaggá. Minél hosszabb ideig használják ezeket, annál több mikroműanyag kerül a talajba és megköthetik a növényvédő szereket is. A szennyvizekben megtalálható antibiotikumok és szintetikus hormonok (pl. fogamzásgátlók) is könnyen adszorbeálódhatnak a mikroműanyagokra és ezáltal nagy távolságokra is eljuthatnak. Egy tanulmány megállapította, hogy a poliamidhoz kötődnek a legjobban ezek a gyógyszer maradványok.

Kimutatták, hogy a baktériumok is gyorsan képesek megtelepedni tengerekben található mikroműanyag felületeken és mikrobiális biofilmeket képeznek. Ezeknek a műanyagoknak a hidrofób felülete ideális a mikrobiális kolonizációhoz és a biofilm képződéséhez. Laboratóriumi vizsgálatok azonban azt is mutatják, hogy a gombák, baktériumok és biofilmek képesek lebontani a különböző típusú mikroműanyagokat, beleértve a polietilént, a polisztirolt és a politejsavat. Egyes műanyagok olyan szerves szénforrásokat biztosítanak, amelyeket elméletileg bizonyos mikroorganizmusok képesek metabolizálni, azonban a biológiailag nem lebontható műanyagok többsége esetében csak kevés bizonyíték van erre a lebomlásra.

Számos esetben kimutatták, hogy vannak olyan mikroműanyagok a légkörben, amelyek könnyen belélegezhetők. A műanyag textilszálak gyártása évente több mint 6 százalékkal nő és a világ műanyagtermelésének mintegy 16 százalékát teszi ki. Az általános kopás és mosás következtében a ruházatból kis szálak szabadulhatnak fel, amelyek belélegzése vagy lenyelése hatással lehet az emberi egészségre. A légköri mikroműanyagok az esőből is származhatnak. Ugyanakkor a mikroméretű rostok belélegzésének az emberi egészségre gyakorolt hatása még kevéssé ismert. Úgy gondolják, hogy a rostok többsége kiürül a légzőrendszerből, azonban egyesek gyulladásos reakciókat, sőt légzőszervi elváltozásokat okozhatnak.

1. táblázat A mikroműanyagok különböző forrásainak áttekintése

Ismert tény, hogy a mikroműanyagok jelen vannak a tengeri élőlényekben, a vízben, a sóban, sőt még a sörben is, vagyis potenciálisan több olyan ételben vagy italban, amelyet az emberek rendszeresen fogyasztanak. Megállapították azt is, hogy a polipropilén és a PET, mint a leggyakoribb műanyagtípusok, ilyen módon jutnak be az emberi szervezetbe. A gyümölcsök és zöldségek további példával szolgálnak, egy tanulmány szerint ebből a szempontból az alma volt a leginkább szennyezett gyümölcs.

A táplálkozással bevitt mikroműanyagok esetén lényeges kérdés még, hogy mennyi kerül be ténylegesen az emberi szervezetbe. A legtöbb tanulmány, amely az egészségügyi hatásokat vizsgálja laboratóriumi körülmények között készült, nem humán vizsgálatokkal, így kevésbé számítanak releváns információnak, ugyanakkor ezek eredményei felhasználhatók annak megállapítására, hogy milyen hatással lehet a mikroműanyag szennyezés az emberi szövetekre és szervekre.

2. táblázat. A műanyagok különböző típusai, mérettartományuk, lehetséges környezeti és egészségügyi hatásaik

A közvetlen fizikai károsodásra lehet példa az ízületpótló protézisek kopása és korróziója által generált fémes és polietilén mikroműanyagok. Egy vizsgálat során a részecskék többsége 1 μm-nél kisebb méretű és többnyire kis koncentrációjú volt, így kevés patológiai jelentőséggel bírtak. A műanyag protézis részecskék szennyeződésével kapcsolatos vizsgálatokat in vitro vagy in vivo modellek felhasználásával végzik és a kopási törmelék egészségügyi hatásainak feltárására törekszenek.

JÖVŐBELI TEENDŐK

Még nagyon sok ismeretbeli hiányosság van a mikroműanyagok forrásai, összetétele és szennyezési útvonalai, valamint az emberi egészséggel kapcsolatos kockázatértékelések tekintetében. A rendelkezésre álló szakirodalom számos kulcsfontosságú prioritást javasol, amelyeket részletesebben meg kell vizsgálni annak érdekében, hogy jobban megértsük a mikroműanyag szennyezésből eredő kockázatokat és azt, hogy milyen intézkedéseket kell kidolgozni e kérdések megválaszolására. Ezek a kiemelt területek a következők: 1) egységes terminológia és kutatási módszerek kidolgozása; 2) a mikroműanyag szennyezéssel kapcsolatos állami és kormányzati intézkedések megerősítése; 3) innovatív stratégiák és technológiák feltárása; 4) a nyilvánosság bevonása és az emberi magatartás, hozzáállás megváltoztatása, 5) a transzdiszciplináris, vagyis a több tudományterületet érintő megközelítés elfogadása.

A mikroműanyagok többértelmű terminológiája veszélyeztetheti a kapcsolódó kutatás-fejlesztést, például a műanyag hulladék konkrét meghatározásával kapcsolatos konszenzus hiánya összehasonlíthatatlan adatokat eredményezhet. A meglévő vizsgálatok összehasonlításakor tapasztalható nehézségek másik oka a mikroműanyagok mintavételére, mennyiségi meghatározására és elemzésére szolgáló szabványos módszerek hiánya.

A mikroműanyag szennyezés szorosan összefonódik a globális folyamatokkal. A műanyag hulladék kezelése döntő fontosságú a szennyezés ezen formája környezet-egészségügyi hatásainak kiküszöbölésében. Különböző kormányzati és civil szervezetek folyamatosan próbálnak iránymutatásokat meghatározni a mikroműanyagok kontrollálásával kapcsolatban. Ugyanakkor ezen a területen mutatkozó javulás ellenére a mikroműanyag szennyezés mobilitása, a felgyorsult termelés, a globalizált fogyasztás, a változatos szennyezésforrások és a nemzetközi kereskedelem felelősségének hiánya mind rendkívül nehézzé teszik ennek a kérdésnek a kezelését. Hatékonyabb ipari szabályozásra és nemzetközi megállapodásokra van szükség. Számos politikai döntéshozatali stratégiát javasoltak már, hangsúlyozva az egyéni és vállalati társadalmi felelősségvállalást, megtiltva bizonyos típusú műanyagok használatát és segítve az alternatív anyagok alkalmazásának előmozdítását.

A műanyag hulladék gyors felhalmozódása globális keresletet teremt az innováció és a fenntartható gyártási gyakorlatokba történő beruházások iránt. A biotechnológián alapuló stratégiákat a környezeti mikroműanyag szennyezés megoldásának egyik legígéretesebb megközelítésének tekintik. A bioműanyagok lehetnek bioalapúak, biológiailag lebonthatók vagy mindkettő, integrálva egy fenntartható és körforgásos gazdasági modellbe. Vannak azonban olyan kritikus hangok is, amelyek megjegyzik, hogy a biológiailag lebontható műanyagok csupán elterelik a figyelmet a műanyag hulladék válság valódi megoldásairól, ami azt sugallja, hogy elsősorban a műanyagok előállításának mennyiségi csökkentését, majd az újrafelhasználást és az újrafeldolgozást kell prioritásként kezelni.

A műanyagok használatának kényelme és a mikroműanyag szennyezés lehetősége közötti egyensúly megteremtésének kihívásai társadalmi jelentőséggel bírnak. A megelőző intézkedések nélkül a mikroműanyagok környezet-egészségügyi hatásai súlyos problémákhoz vezetnének helyi és globális szinten, ezért fel kell hívni a nyilvánosság figyelmét a fogyasztással kapcsolatos döntésekre és be kell vonni a műanyag hulladék csökkentésébe, hangsúlyozva az alulról felfelé építkező stratégiát. A transzdiszciplináris megközelítés kollektív fellépést igényel a különböző társadalmi, egészségügyi és környezeti kihívások kezelésére, ezért az ökológiai, orvosi és szociális ágazatok kutatóinak együtt kell működniük a kérdések, problémák megoldása érdekében.

 

Következtetésképpen megállapítható, hogy a mikroműanyagok kutatása egy fejlődő terület, amely egyre inkább feltárja az emberi egészségre gyakorolt lehetséges hatásokat. Az elvégzett vizsgálatok jelzik a mikroműanyagok lehetséges veszélyeit, amelyek az expozíciós útvonalak széles skáláján keresztül kölcsönhatásba léphetnek az emberi szervezettel, beleértve a lenyelést, a belélegzést vagy a bőrrel való érintkezést. A mikroműanyagok és az emberi egészség közötti kölcsönhatások értékeléséhez azonban további tanulmányokra, vizsgálatokra van szükség. Mindazonáltal elegendő bizonyíték áll rendelkezésre ahhoz, hogy támogassák a tudomány, az ipar és a szakpolitika intézkedéseit a folyamatos mikroműanyag szennyezés megelőzése érdekében.

FELHASZNÁLT FORRÁSOK

Ghosh, S.; Sinha, J.K.; Ghosh, S.; Vashisth, K.; Han, S.; Bhaskar, R.: Microplastics as an Emerging Threat to the Global Environment and Human Health. Sustainability 15, 10821 (2023).

Blackburn, K.; Green, D.: The potential effects of microplastics on human health: What is known and what is unknown. Ambio 51, 518–530 (2022).

Yang, X.; Man, Y. B.; Wong, M. H.; Owen, R. B.; Chow, K. L.: Environmental health impacts of microplastics exposure on structural organization levels in the human body. Science of The Total Environment, 825, 154025 (2022).