Микропластик и компоненты солнцезащитного крема окислили хром и сделали его токсичнее

При этом микропластик оказался не только сорбентом, но и источником активных частиц синглетного кислорода

Китайские экологи выяснили, что частицы микропластика в сочетании с УФ-фильтрами солнцезащитных средств способны усилить токсическое действие хрома. Микрочастицы полистирола не только сорбируют на себя свободные ионы хрома и его комплексы с компонентами УФ-фильтров, но и выступают источниками синглетного кислорода. Из-за этого хром переходит в степень окисления +6 и становится более токсичным. Результаты исследования опубликованы в журнале Environmental Science & Technology Letters.

Микропластиком называют частицы пластика размером менее пяти миллиметров. Такие частицы уже обнаруживали в воде, воздухе, почве, а также в человеческой крови и плаценте. Ученые пока плохо понимают, насколько опасен для человека микропластик. Но уже точно известно, что микрочастицы пластика хорошо адсорбируют не только органические вещества, но и различные тяжелые металлы — например, медь и серебро. Сорбция металлов обычно ускоряется под действием солнечного света — частицы микропластика становится более гидрофильными, а на их поверхности появляется больше кислородных и гидроксильных групп, способных связываться с ионами металла.

Кельвин Се-Инь Люн (Kelvin Sze-Yin Leung) из Политехнического Университета Гонконга и его коллеги решили выяснить, как ведут себя частицы микропластика при контакте с солями хрома и производными бензофенона. Бензофенон (дифенилкетон) и его производные — популярные компоненты органических солнцезащитных фильтров, они попадают в морскую воду, когда люди на пляже используют солнцезащитную косметику.

Сначала ученые приготовили взвесь микрочастиц полистирола в воде. Они сравнивали два вида частиц — свежие и те, которые были предварительно обработаны ультрафиолетовым излучением. Затем к взвеси добавили раствор нитрата хрома Cr(NO3)3 и препараты солнцезащитных фильтров. В этом случае Люн и его коллеги тоже решили сравнить между собой четыре коммерчески доступных солнцезащитных фильтра на основе бензофенона — BP-1, BP-2, BP-3 и BP-8.

Эксперимент проводили в темноте при постоянном перемешивании, в кислой среде (pH 4,5), чтобы предотвратить осаждение хрома. Через десять суток частицы микропластика отделили на стеклянном фильтре и исследовали методами масс-спектрометрии и ренгеновской фотоэлектронной спектроскопии.

Оказалось, что бензофенон и его производные облегчают сорбцию хрома на микрочастицы. Масса адсорбированного металла увеличивалась в 1,4 — 5,8 раз. Сорбция бензофенона на микрочастицы увеличивает их поверхностный отрицательный заряд, что тоже облегчает взаимодействие с положительно заряженными ионами хрома. Бензофенон, и орто-гидроксибензофенон могут также образовывать с хромом комплексы, которые сорбируются на микропластик лучше, чем свободные ионы хрома.

Как и ожидалось, микрочастицы полистирола, обработанные УФ-излучением, сорбировали больше хрома, чем необработанные. Но интересно, что добавки бензофенона сделали этот эффект слабее, а с одним из препаратов даже наблюдался небольшой обратный эффект. Авторы объяснили это тем, что сорбция комплексов хрома происходит не так, как сорбция свободных ионов, и гидрофильность поверхности перестает иметь решающее значение.

Подробнее изучив результаты рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, авторы заметили еще один интересный результат: до 60 процентов хрома на поверхности микрочастиц переходило из степени окисления +3 в степень окисления +6. В контрольных экспериментах с УФ-фильтрами, но без микрочастиц такого не происходило. Люн и его коллеги предположили, что частицы полистирола выступают источниками частиц синглетного кислорода и гидроксил-радикалов, которые инициируют окисление хрома. Впрочем, полный механизм всего процесса и роль в нем УФ-фильтров пока не до конца ясны. Авторы лишь отметили, что присутствие в фильтрах гидроксибензофенона ускоряет окисление хрома.

Чтобы оценить, как меняется токсичность, ученые провели эксперименты с водорослями Chlorella vulgaris. Микрочастицы с сорбированным хромом и УФ-фильтрами влияли на жизнедеятельность водорослей негативно — авторы фиксировали потерю до двадцати процентов биомассы. При этом добавление такого же количества солей хрома, солей хрома с УФ-фильтрами, или микрочастиц без хрома было менее вредно (потеря биомассы менее пяти процентов). Авторы объяснили это более высокой токсичностью Cr6+, для образования которого нужны все три компонента.

Авторы предполагают, что схожие процессы могут происходить и с другими органическими загрязнениями (например, антибиотиками) и другими тяжелыми металлами.

В прошлом месяце мы писали о работе французских экологов, которые изучали синтетические и натуральные микроволокна в водах Средиземного моря. Оказалось, что они содержат почти 200 видов различных бактерий, некоторые из которых патогенны для людей.

А проверить свои знания о микропластике можно, пройдя наш тест.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Озон оказался бессилен против въевшегося в ковер никотина

При этом он разрушил полициклические ароматические углеводороды в волокнах

Под действием озона, концентрация которого в воздухе составляет 1000 частей на миллиард, никотин окисляется и улетучивается только с поверхности недавно загрязненных табачным дымом ковров. На никотин в глубине волокон и в старых загрязнениях он не действовал, потому что вступал в реакцию с волокнами ковра. Вместе с тем озонирование оказалось эффективным против токсичных полициклических ароматических углеводородов как в старых, так и в новых коврах. Такие выводы содержит статья, опубликованная в журнале Environmental Science & Technology. Ученые под руководством Сяо Чэнь Тана (Xiaochen Tang) из Калифорнийского университета в Беркли изучили, способно ли озонирование — стандартная процедура в химчистке — очистить ковры от загрязнения вторичным дымом. Для исследования они взяли старые ковры из домов в Сан-Диего, жители в которых курили дома в течение 6-25 лет, а также новые ковры. Новые ковры искусственно загрязняли дымом в камере, имитирующей комнату, а затем помещали в нее промышленный генератор озона. Оказалось, что озон разрушает большую часть из 24 полициклических ароматических углеводородов как во въевшихся, так и в новых загрязнениях. При этом никотин частично окислился озоном и улетучился только из верхних частей недавно загрязненных ковров. В первую очередь озон реагировал не с никотином, а с волокнами ковров, поэтому не добирался до никотина в глубине этих волокон, и даже приводил к дополнительному краткосрочному выбросу в воздух аэрозольных частиц и альдегидов.