Угрозы в пакете. Химики встали на защиту живых организмов от микропластика - Поиск - новости науки и техники
Поиск - новости науки и техники

Угрозы в пакете. Химики встали на защиту живых организмов от микропластика

Даже злобный вирус, приносящий столько бед десяткам стран, не в состоянии заслонить нас от экологических проблем. От них страдает  Мировой океан, их жертвой стал кит, истощенный из-за того, что наглотался полиэтиленовых пакетов. Пластик – напасть, представляющая большую угрозу всему живому. Что наука готова ей противопоставить? За ответом на этот вопрос «Поиск» обратился к главному научному сотруднику Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета, доктору биологических наук Равилю ФАХРУЛЛИНУ, обладающему большим опытом в деле защиты окружающей среды:

– Наша лаборатория разрабатывает несколько проектов. Червяки помогают нам бороться  с нефтяными загрязнениями. Мы оцениваем токсичность самых разных материалов. Создаем эффективные методы детекции и идентификации микропластика. А он повсюду и практически неистребим. Скажем, кожаные сапоги: мы их выбрасываем, относив, и благодаря микроорганизмам через какое-то время они исчезнут, разрушится даже резиновая подошва. Та же участь рано или поздно постигает дерево, бумагу, камень… Но только не выкинутый за ненадобностью полиэтиленовый пакет. Добавившиеся к нему медицинская маска из полимеров и синтетическая рубашка – все материалы, сделанные из синтетических волокон, до конца не измельчаются и не уничтожаются, все равно остаются невидимые глазу микрочастицы. И со временем через воду и продукты питания  они проникают в наш организм. И не лучшим образом влияют на наше здоровье.

Но чтобы убедиться в этом, необходимо научится понимать механизмы токсичности микропластика. А сделать это не так-то просто, поскольку предстоит выявить мельчайшие полимерные частицы. Аналитическая химия достаточно легко устанавливает концентрацию молекул и атомов. Но в данном случае придется исследовать сложные объекты, состоящие из крупных, но разных по составу органических частиц, к тому же они еще могут быть окрашены. Известно, что промышленность активно использует шесть видов пластмасс. И каждая с той или иной долей вероятности загрязняет окружающую среду. Значит, для начала необходимо понять, что собой представляет наш противник, какими особенностями обладает, как отличить один вид пластика от другого, не «вынимая» из биологических объектов. Похоже, что различные виды пластика с нами если не навсегда, то надолго. И не понятно, когда мы от них избавимся, заменив быстро разлагающимися материалами. А раз так, то необходимо выяснить, насколько сильно засорены экосистемы и отдельные организмы. Прежде всего – научиться различать виды пластика и полимеров, используя в качестве маркера их химический состав. Следующий, более трудный, этап – узнать концентрацию тех или иных частиц в биообъектах. Уяснить, как их попадание в организм человека сказывается на его здоровье: накапливаются ли они в организме или выводятся, могут ли вызвать заболевания. Главное, чтобы человечество озаботилось этой проблемой, а мы – биологи, химики, экологи – предоставим необходимую информацию о токсичности пластика.

Очень важно разработать эффективный метод определения и идентификации микропластика в биологических образцах: клетках, тканях, отдельных организмах (например, в индикаторных беспозвоночных животных). Это позволит оценить степень загрязнения экосистем, а также изучить механизмы проникновения и токсичности. Сегодня эта стремительно развивающаяся в мире область исследований предлагает разные способы, основанные на различных аналитических методиках. Однако метод детекции должен быть таким же надежным и эффективным, как, скажем, дактилоскопия в криминалистике. Но для этого необходимо решить немало сложных проблем. Мы не в состоянии, например, рассмотреть крохотные наночастицы в биологических образцах, поскольку электронный микроскоп не всегда способен отличить одни органические частицы от других без специальной обработки (пластик, белки и углеводы – основной материал живой природы, это органические полимеры). Не справится с этим и оптический микроскоп, не видящий разницы между полистиролом и полиэтиленом или полипропиленом.

– Но вы нашли выход?
– Да, мы применили один из методов оптической микроскопии, а именно темнопольную, известную c 1903 года, ее используют при малых увеличениях. Как известно, этот метод основывается на так называемом эффекте «темного поля» при освещении испытуемого образца. Мы добиваемся эффекта с помощью мощной галогеновой лампы, но не прямым лучом, как в светлопольной микроскопии, а отсекаем часть его специальным конденсором или, попросту говоря, заслонкой. И свет озаряет испытуемый материал, что называется, не в лоб, а с боков. В итоге мы наблюдаем его яркие частицы на черном фоне – это напоминает ночное появление луны, отражающей падающий на нее свет солнца. Благодаря использованию темнопольной микроскопии мы в состоянии разглядеть частицы диаметром до 5 нанометров, недоступные оптическому микроскопу. А благодаря спектральному анализатору определяем полученный спектр, отраженный от частицы света. Очень важное достоинство нашей методики, позволяющее по характерным спектральным линиям идентифицировать материалы, в том числе полимеры.

– В исследовании пластика кто-нибудь в мире добился подобного результата?
– Если говорить о прямой визуализации в живых образцах, то мы – первые. Статья о нашем методе (в соавторстве с Нигаматзяновой) вышла в одном из ведущих журналов – Environmental Pollution. Откликов пока мало, но научные СМИ о ней сообщили.

– Что дает добытое вами знание?
– Мы научились детектировать и идентифицировать частицы микропластика диаметром 1-2 микрона, а нанопластика – до 100 нанометров. На практике это означает, что с помощью нашего метода даже в смеси из нескольких видов пластика можно разобраться, сколько чего присутствует, определить объем и концентрацию компонентов. Понятно, что в природе организмы поглощают любой пластик, не выбирая между его разновидностями, поэтому очень важно определить конкретный тип загрязнения непосредственно внутри исследуемых организмов. Задача трудная и сегодня, поскольку речь идет о количественной оценке разных материалов. В некотором смысле это напоминает счетчик Гейгера: от радиации, как известно, он не спасает, зато предупреждает о ее наличии. Так и с пластиком: уберечься от него пока мы не можем, но хотя бы, повторюсь, будем знать врага в лицо.

– Ваши планы на ближайшее будущее? Куда намереваетесь двигаться дальше?
– Планируем изучить спектральные характеристики наиболее популярных пластмасс, чтобы создать нечто вроде банка данных для сравнения с природными образцами. Необходимо научиться измерять минимальные концентрации нанопластика диаметром 20-40 нанометров в количестве нескольких единиц на клетку или микроскопический организм. Величины мизерные – обнаружить их так же сложно, как найти иголку в стоге сена. А, может, и еще труднее.

Юрий Дризе

Нет комментариев

Загрузка...
Новости СМИ2