Mikroplastmasa, nanoplastmasa un cilvēka veselība

PĒTERIS APINIS, ārsts

Šoruden pabiju Kambodžā, tai skaitā divas naktis pārnakšņoju pie Mekongas upes. Pasaules desmitā ūdeņiem bagātākā upe lēni plūda cauri mitrājiem, nesdama līdzi simtiem plastmasas pudeļu un kannu, plasmasas maisiņus, putuplasta gabalus un pat plastmasas mucas uz savu deltu, bet tālāk – uz Dienvidķīnas jūru jeb patiesībā – uz Kluso okeānu. Arī pasaules skaistākās pludmalēs Kambodžas dienvidos gar krastu skalojās un peldēja plastmasas izstrādājumi. Skats bija tik skumjš, ka es nolēmu atgriezties pie plastmasas tēmas un atgādināt visiem, cik svarīgi ir maksimāli ātri ierobežot plastmasas ražošanu un veicināt – pārstrādi (rakstu gatavojos publicēt arī svešvalodās). Līdzīgus rakstus esmu publicējis arī senāk, bet zinātniskajās publikācijās šogad nācis klāt daudz pierādījumu nanoplastmasas briesmām.

Mēs neesam izolēta valsts, pat tad, ja latviešu smēķētājs vairumā gadījumu izsmēķi zemē nemet (tāpat jau katru gadu miljoniem filtrus nomet, kas Latviju ļoti piesārņo); kaut mēs Latvijā vairumu tukšo pudeļu savācam un nododam (toties mazie plastmasas maisiņi tiek aizpūsti līdz ezeram un upei un tur sabirst nanoplastmasā0. 

Plastmasas ražošanas un izmantošanas apjoms 2024. gadā ir sasniedzis 460 miljonus tonnu (dati dažādos avotos atšķiras par 20 miljoniem tonnu, bet salīdzinājumam der 234 miljoni tonnu plastmasas 2000. gadā), un visas prognozes rāda, ka plastmasas ražošana pieaugs un līdz 2040. gadam palielināsies vēl par 70 %. Plastmasa ir sintētisks materiāls, kas sastāv no polimēriem, piemēram, poliestera, polietilēna, polipropilēna kopolimēriem un poliuretāna, tie atšķiras pēc ķīmiskā sastāva un parasti satur piedevas. Ar plastmasu saistītas vairāk nekā 13 tūkstoši ķīmisko vielu, bet 10 ķīmisko vielu grupas ir identificētas kā īpaši bīstamas to augstās toksicitātes dēļ, kā arī tādēļ, ka tās izdalās no plastmas. Šīs grupas aptver konkrētas antipirēnas vielas, noteiktus UV stabilizatorus, per- un polifluoroalkilvielas (PFAS), ftalātus, bisfenolus, alkilfenolus un alkilfenoletoksilātus, biocīdus, noteiktus metālus un metaloīdus, kā arī policikliskos aromātiskos ogļūdeņražus.

Kopš pagājušā gadsimta sešdesmitajiem gadiem cilvēce uz zemeslodes saražojusi gandrīz 10 miljardus tonnu plastmasas (autora rīcībā ir dažādi literatūras avoti, kas sniedz nedaudz atšķirīgus skaitļus, bet šī ražošana aug eksponenciāli). Daļa no šīs plastmasas ir nonākusi izgāztuvēs vai vidē. Tikai 8–10 % no pašlaik izmantotās plastmasas tiek pārstrādāti. Vēl 12–16 % tiek sadedzināti. Daudz nenonāk poligonos, netiek pārstrādāta, bet nonāk vidē.

Katru gadu pasaules okeānos nonāk 12 miljonu tonnu plastmasas, vienkāršoti – katru minūti okeānā nonāk viena liela atkritumu mašīna. Daudz šīs plastmasas uz jūru aiznes upes. Ar pasaules lielāko upju ūdeņiem katru gadu jūrā nonāk 2,4 miljoni tonnu plastmasas. Plūdi dažādās pasaules valstīs, kā likums, atttiecas arī uz atkritumu poligoniem. Pērn plūdi mūsu ministra Hosama Abu Meri dzimtajā Lībijā izskaloja valsts lielākos atkritumu poligonus un milzumu atkritumu aiznesa uz Vidusjūru, kas bija vislielākais Vidusjūras piesārņojums jebkad. 

Sintētiskie materiāli (polimēri, mikroplastmasa vai plastmasa) ir galvenais globālais vides piesārņojums. Šo rindu autors uzskata, ka ķīmiskais piesārņojums ir nozīmīgāks zemeslodes apdraudējums par klimata izmaiņām. 

Mikroplastmasa un nanoplastmasa

Plastmasas daļiņās, kas ir mazākas par 5 mm, mēdz saukt sauc par mikroplastmasu, tā veidojas, plastmasas atkritumiem vidē sadaloties mazākos plastmasas fragmentos. Mikroplastmasa nonāk cilvēka organismā, galvenokārt ieelpojot vai norijot, bet nelielā daudzumā –  caur ādu (ceturtais ceļš, kaut minimāls, ir intravenozi, intraarteriāli, intratekāli ievadot zāles ar plastmasas injekciju špricēm un sistēmām). Cilvēki ir hroniski pakļauti zemas koncentrācijas nanoplastmasas iedarbībai, savukārt visi trīs ievadīšanas ceļi – norīšana, ieelpošana un saskare ar ādu – veicina nanoplastmasas kopējo klātbūtni cilvēka organismā.

Tā arī definēsim: mūsdienās mēs vairāk runājam par nanoplastmasu. Definīcijas mēdz būt atšķirīgas, bet šo rindu autors pieturēsies pie principa, ka nanoplastmasa ir daļiņas, kuru izmērs ir no 1 nm līdz 1 μm. Atšķirībā no mikroplastmasas, kuru organisms lielākoties izvada ar fekālijām, nanoplastmasas mazais izmērs ļauj tām šķērsot bioloģiskās barjeras, nonākt dažādos organisma audos, radot potenciālu toksisku un iekaisuma risku. Visātrāk asinsritē nonāk nanoplastmasas daļiņas, kas caur elpceļiem nokļūt plaušu alveolās, caur to sieniņu – asinsritē un sāk uzkrāties audos. Nanoplastmasas daļiņas var šķērsot zarnu sieniņu un no gremošanas trakta iekļūt asinsritē. Potenciāli nanodaļiņas var sasniegt smadzeņu audus, radot neirotoksiskus riskus. Bet kā liecina jaunākie pētījumi, nanodaļiņas ir konstatētas cilvēka placentā, radot bažas par ietekmi uz augļa attīstību.

Mēģināšu vēl iedalīt mikroplastmasu primārajā un sekundārajā. Par primāro definēsim plastmasas mikrodaļiņas, kas pievienotas tieši produktiem (personīgās higiēnas līdzekļiem, visbiežāk skrubjiem, tīrīšanas līdzekļiem, krāsām u.c.). Bez tam par primārām mikroplastmasas daļiņām sauksim tās daļiņas, kas rodas, lietojot plastmasas izstrādājumus, un kas tieši nonāk vidē mikroplastmasas veidā. Sekundārā mikroplastmasa ietver visas mikroplastmasas daļiņas, kas vidē veidojas lielu plastmasas apjomu lēnas sabrukšanas rezultātā. Tas var notikt visdažādāko ārējo ietekmju rezultātā, piemēram, ultravioleto staru, baktēriju vai berzes ietekmē. Galu galā mūsu ekosistēmās rodas miljoniem mikroplastmasas daļiņu. Atkarībā no to sastāva tās ātri vai lēni izplatās ūdenī, augsnē un gaisā.

Latvijas gadījumā bīstamākais ir plastmasas maisiņš, kas tiek aizpūsts pa vējam, sabirzt mikroplastmasas vai vēlāk – nanoplastmasas daļiņās, līdz paliek zemē vai aizplūst uz jūru. Dabiskajos ūdeņos nanoplastika ne tikai mijiedarbojas ar izšķīdušām organiskām molekulām un joniem, bet arī var saistīties ar koloīdiem, piemēram, māla daļiņām vai koloidālām organiskām vielām. Nanoplastmasas agregātu veidošanās var notikt, nanoplastmasas un māla daļiņām savienojoties procesā, ko sauc par heteroagregāciju. Daļiņu stabilitāti un agregācijas uzvedību nosaka to ķīmiskā daba. 

Līdztekus nanotehnoloģijām, kur inženierijas radītās nanodaļiņas mēdz agregēties klasteros līdz pat vairāku mikrometru lielumā, arī nanoplastmasa dabā var spontāni agregēties kopā un pastāvēt kā lieli koloīdi dažu simtu nanometru lielumā. Papildu mazākas plastmasas daļiņas saistās ar šiem lielākajiem koloīdiem. Šie dinamiskie procesi, kas saistīti ar spontānu nanoplastmasas heteroagregāciju un dezagregāciju, ir galvenie faktori, kas nosaka tās reaktivitāti, toksicitāti, risku videi un organismiem.

Globālajās publikācijās notiek karstas diskusijas un tiek aprakstīti visdažādākā veida, moderni pētījumi par to, cik bīstama mikroplastmasa ir cilvēkiem, dzīvniekiem un videi. Katrai mikroplastmasas daļiņai ir individuāls sastāvs, ko nosaka iepriekšējie ražošanas, izmantošanas un sadalīšanās procesi. Mikroplastmasas daļiņas mēdz piesaistīties ļoti kaitīgiem mikropolutantiem, piemēram, plastifikatoru, smago metālu, peticīdu vai farmaceitisko līdzekļu atliekām. Tas palielina mikroplastmasas radītā fizikālā un toksikoloģiskā kaitējuma risku cilvēkam, dabas organismiem un ekosistēmām.

Pērn publicētā pētījumā aprēķināts, ka, tikai ēdot, dzerot un elpojot, katrs amerikānis katru gadu norij vismaz 74 000 mikroplastmasas daļiņu. Savukārt plaši apspriestā pētījumā, ko pēc Pasaules Dabas fonda pasūtījuma veica Austrālijas Ņūkāslas uuniversitātes pētnieki, tika aprēķināts, ka cilvēki nedēļā uzņem aptuveni 5 gramus plastmasas – aptuveni tikpat daudz, cik viena kredītkarte. 

Ir pierādījumi, vismaz dzīvniekiem, ka nanoplastmasa var šķērsot membrānas, kas aizsargā smadzenes no daudziem svešķermeņiem, kuri nokļūst asinsritē; tātad plastmasas nanodaļiņās krājas arī cilvēka smadzenēs. Ir daži pierādījumi, ka caur mātes caur placentu nanoplastmasa var sasniegt augli.

Dažas no šīm nanoplastmasas daļiņām potenciāli var izdalīt bisfenolu un ftalātus. Ir zināms, ka bisfenoli ietekmē hormonus, un ir pētījumi, kas saista bisfenolu iedarbību ar vīriešu un sieviešu auglības samazināšanos; arī ftalāti izraisa hormonu darbības traucējumus, un ftalātu prenatālā iedarbība ir saistīta ar zemāku testosterona līmeni vīriešiem, īpaši jaundzimušajiem.

Arī polistirols, kas atrodama plastmasā un dažos pārtikas iepakojumos, ir saistīta ar vairākām veselības problēmām, tostarp nervu sistēmas problēmām, dzirdes zudumu un vēzi.

Nanoplastmasas daļiņas var uzkrāt arī polihlorbifenilus, kas novājina imūnsistēmu un ir kancerogēni. 

Daudzi pārtikas produkti, dzērieni un dzeramā ūdens avoti satur mikroplastmasu, kas var nokļūt organismā, to norijot. Dažos pētījumos Meksikā, ASV un Apvienotajā Karalistē tika novērtēts mikroplastmasas piesārņojums 57 izplatītākajos dzērienos – bezalkoholiskie saldinātie dzērieni, alus, aukstā tēja un enerģijas dzērieni. No novērtētajiem dzērieniem 48 paraugos tika konstatēta mikroplastmasa, vislielākais mikroplastmasas daudzums tika reģistrēts alus paraugos. Daudzi apģērba gabali, kosmētika un citi personiskās lietošanas produkti satur mikroplastmasu, un šo produktu lietošana var palielināt saskari ar mikroplastmasu, nejauši to norijot vai ieelpojot aerosola veidā. 2024. gada pārskatā par 38 pētījumiem, kuros tika izpētīti 2379 kosmētikas un personīgās higiēnas produkti, tika ziņots, ka 16,4 % (n = 390) satur mikroplastmasu. Sejas skrubji bija visbiežāk testētais produkts, un 26,5 % no testētajiem sejas skrubjiem saturēja mikroplastmasu.

Mikroplastmasas unikālā virsma, ko raksturo rupja forma un heterogēns materiāls, ļauj tai darboties kā dažādu piesārņotāju nesējai. Konkrēti, mikroplastmasa darbojas kā sorbents, kas uzsūc vai absorbē dažādus piesārņotājus uz savas virsmas, galvenokārt izmantojot hidrofobiskus vai elektrostatiskus līdzekļus un poru aizpildīšanu (fiziski uzkrājot vides piesārņotājus, piemēram, mikrobus, policikliskos aromātiskos ogļūdeņražus un smagos metālus, un ieslēdzot tos mikroporās vai nanoporās).  In vitro pētījumi, izmantojot cilvēka šūnu līnijas, organoīdus (trīsdimensiju miniatūras orgānu struktūras, kas audzētas laboratorijā un imitē reālu orgānu struktūru un funkcijas), un pētījumi ar dzīvniekiem ir parādījuši, ka mikroplastmasas iedarbība palielina oksidatīvo stresu, reaktīvo skābekļa savienojumu veidošanos, šūnu membrānu organellu bojājumus, imūno reakciju un DNS bojājumus. Aknu organoīdu iedarbība uz polistirola mikroplastmasu izraisa hepatotoksicitāti ar palielinātu alanīna aminotransferāzes un aspartāta aminotransferāzes līmeni un traucē antioksidantu līdzsvaru, tas liecina par oksidatīvo stresu un iekaisuma reakcijas palielināšanos, kas novērota paaugstināta interleikīna-6 līmeņa dēļ.

Mikroplastmasas noteikšanas metodes

Pašreizējās mikroplastmasas noteikšanas metodes ir mikroskopija, spektroskopija (vielas izstarotā vai absorbētā gaismas spektra analīze) un termiskā analīze, un lielākā daļa pētījumu ir vērsta uz polistirola daļiņu noteikšanu. Daudzas metodes ir apstiprinātas, standartizētas un publicētas; tomēr dažādi ierobežojumi apgrūtina iespēju izdalīt mikroplastmasu no sarežģītiem vides vai bioloģiskiem paraugiem un identificēt katru mikroplastmasas veidu. Tiek ieteiktas arvien precīzākas, drošākas un standartizētākas metodes mikroplastmasas noteikšanai un kvantitatīvai analīzei.

Mikroplastmasas klātbūtne cilvēka audos

Pētījumos mikroplastmasa ir atrasta daudzos cilvēka audos un orgānos, tostarp plaušās, smadzenēs, asinīs, aknās, nierēs, sirdī un asinsrites sistēmā, liesā, resnajās zarnās, sēkliniekos, olnīcu folikulu šķidrumā un placentā, kā arī mātes pienā un pat zīdaiņa pirmajos izkārnījumos. Garengriezuma pētījumi liecina, ka pēdējo vairāku desmitgažu laikā mikroplastmasas koncentrācija bioloģiskajos audos ir daudzkārt palielinājusies. Mikroplastmasas līmenis pēc nāves cilvēka smadzeņu un aknu audos 2024. gadā bija ievērojami augastāks nekā 2016. gadā.

Nopietnā pētījumā, kurā izmantota spektroskopija, ziņots par ievērojamu mikroplastmasas biežuma un koncentrācijas pieaugumu cilvēku placentās Havaju salās no 2006. līdz 2021. gadam. 

Kādas ir zināmās un potenciālās mikroplastmasas ietekmes uz cilvēka veselību? Pētījumi ir parādījuši mikroplastmasas saistību ar nelabvēlīgu ietekmi uz veselību, lai gan tas neapliecina cēloņsakarību. Pētījumā pacientiem ar bezsimptomu miega artērijas slimību, mikroplastmasa tika atklāta 58,4 % pacientu un tika konstatēts arī izmērāms polivinilhlorīda daudzums. Pacientiem, kuriem izgrieztā miega artērijas plāksnītē tika konstatēta mikroplastmasa, 34 mēnešu novērošanas periodā bija 4,5 reizes lielāks risks nomirt no sirds muskuļa infarkta, insulta vai nāves jebkāda iemesla dēļ nekā tiem, kuriem mikroplastmasa netika konstatēta.

Pēc nāves veiktā pētījumā tika atrasts, ka pacientiem ar demenci iegūtajos smadzeņu audos mikroplastmasas līmenis bija augstāks nekā indivīdiem bez demences. Turpinās pētījumi par iespējamajiem orgānu disfunkcijas un slimību mehānismiem, kas saistīti ar mikroplastmasu.

Globālā politika plastmasas piesārņojuma mazināšanai 

Lai gan pastāv daudzas vietējās un valsts politikas, kas ierobežo plastmasas piesārņojumu, pašlaik ir spēkā tikai nedaudzi visaptveroši starptautiski nolīgumi plastmasas piesārņojuma samazināšanai. Noslēgtie nolīgumi ietver 2019. gada Bāzeles konvencijas grozījumus par plastmasas atkritumiem, kas regulē plastmasas atkritumu pārrobežu pārvietošanu uz valstīm ar ierobežotām pārstrādes iespējām (piemēram, nepietiekamu pārstrādes rūpnīcu skaitu vai tehnisko zināšanu trūkumu, lai pārstrādātu atkritumus videi nekaitīgā veidā), un MARPOL V pielikumu – juridiski saistošu nolīgumu, ko parakstījušas vairāk nekā 150 valstis un kas aizliedz kuģiem izgāzt plastmasas atkritumus okeānā. Apvienoto Nāciju Organizācijas Globālais plastmasas līgums (Global Plastics Treaty) tiek apspriests kopš 2022. gada marta, kad tika pieņemta rezolūcija par starptautiska, juridiski saistoša līguma izstrādi par plastmasas piesārņojumu, tostarp jūras vidē, ar mērķi risināt “plastmasas pilnu dzīves ciklu, tostarp tās ražošanu, dizainu un iznīcināšanu”. Šī ir pasaules līmeņa galvenā aktualitāte. Lēnas bet nepiekāpīgas sarunas ANO kabinetos (pazīstamas kā INC — Intergovernmental Negotiating Committee) par juridiski saistoša starptautiska līguma izveidi, lai izbeigtu plastmasas piesārņojumu. Viskarstākais jautājums ir par to, vai līgumā tiks iekļauts globāls plastmasas ražošanas apjoma ierobežojums (cap). Valstis ar lielu naftas un gāzes ražošanu, kas ir plastmasas izejvielas, parasti iebilst pret ražošanas ierobežojumiem, kamēr vides organizācijas un daudzas valstis to uzskata par vitāli svarīgu. Gala vienošanās iespējams, tiks panākta 2026. vai 2027. gadā.

Kas vēl būs šajā dokumentā? Pasaules Veselības organizācija (PVO) un vides aizsardzības grupas aktīvi aicina aizliegt cigarešu filtrus, kas ir izgatavoti no celulozes acetāta (plastmasas veids). Kā jau nesen rakstīju – cigarešu filtri ir visizplatītākais atkritumu veids pasaulē, un tie rada maldīgu priekšstatu par samazinātu kaitējumu veselībai. Eiropas Savienība (ES) apspriež atbalstu šim PVO ierosinājumam (manā rīcībā esošie dokumenti liecina, ka PVO konferencē ES atbalstīs šo priekšlikumu). Bez tam Eiropas Savienība ir apstiprinājusi aizliegumu mākslīgi pievienot mikroplastmasas daļiņas (granulas, kas mazākas par 5 mm) produktiem, piemēram, skrubjiem, mazgāšanas līdzekļiem un spīdumiem. Šī lieguma mērķis ir mazināt mikroplastmasas nonākšanu vidē no kosmētikas un citu produktu avotiem.

Eiropas savienība cenšas uzlikt plastmasas ražotājiem finansiālu un juridisku atbildību par viņu radīto iepakojuma atkritumu savākšanu, šķirošanu un pārstrādi. Šobrīd globāli notiek darbs pie šo sistēmu standartizācijas un efektivitātes paaugstināšanas, lai nodrošinātu, ka pārstrādes izmaksas sedz piesārņotāji, nevis nodokļu maksātāji.

Secinājumi un ieteikumi

Mikroplastmasa arvien biežāk tiek konstatēta cilvēka audos un ir saistīta ar zināmām un potenciālām nelabvēlīgām ietekmēm uz veselību, radot bažas par augsto plastmasas piesārņojuma līmeni gaisā, ūdenī un augsnē. Ir nepieciešama starptautiska sadarbība, lai ierobežotu plastmasas piesārņojumu un atrastu videi nekaitīgas plastmasas alternatīvas. Kaut esmu vairākkārt publicējis dažādus ieteikumus – kā mazināt nanoplastmasas uzņemšanu caur elpceļiem vai gremošanas traktu, īsumā atgādināšu. Lai samazinātu nanoplastmasu uzņemšanu, cilvēkiem galvenokārt jākoncentrējas uz ikdienas plastmasas izstrādājumu lietošanas mazināšanu, īpaši tiem, kas saskaras ar pārtiku, dzērieniem un gaisu. Nanoplastmasas avoti ir gan pārtikas iepakojums, gan apģērbs, gan arī filtrēts dzeramais ūdens. Nanoplastmasas daļiņas ir atrastas gan krāna ūdenī, gan, vēl lielākā koncentrācijā, pudelēs pildītā ūdenī, kas rodas plastmasas pudeles (PET) sabrukšanas rezultātā. Būtu jāierobežo ūdens dzeršana no vienreiz-lietojamām plastmasas pudelēm (īpaši karstā laikā, jo karstums paātrina plastmasas sadalīšanos). Ūdens uzglabāšanai un pārnēsāšanai izvēlieties stikla, keramikas vai nerūsējošā tērauda pudeles un krūzes. Zīdaiņu barošanai noteikti jāizvēlas stikla pudelītes.

Nanoplastmasa nonāk pārtikā no iepakojuma un virtuves piederumiem, īpaši, ja tie tiek karsēti. Nekādā gadījumā nesildiet pārtiku plastmasas traukos mikroviļņu krāsnī! Augsta temperatūra ārkārtīgi paātrina plastmasas daļiņu izdalīšanos pārtikā. Ierobežojiet pārtikas patēriņu, kas tieši saskaras ar plastmasu (piemēram, gatavie ēdieni, kas iepakoti plastmasas maisiņos vai traukos). Aizstājiet plastmasas uzglabāšanas traukus ar stikla vai keramikas traukiem ar vākiem.

Nanoplastmasas nonāk mūsu plaušās no apkārtējās vides, īpaši no sintētiskiem materiāliem. Mazgājot sintētisko apģērbu (poliesteru, neilonu), mikrošķiedras nonāk ūdenī un gaisā. Ierobežojiet šāda apģērba lietošanu par labu dabīgām šķiedrām (kokvilna, lins, vilna)!

Mājas putekļi satur ievērojamu daudzumu plastmasas daļiņu, kas nonāk no mēbelēm, paklājiem un apģērba. Regulāra telpu vēdināšana un mitrā uzkopšana var mazināt nanoplastmasas koncentrāciju gaisā. Augstas kvalitātes filtri gaisa attīrītājos var palīdzēt uztvert gaisā esošās mikroplastmasas daļiņas.