Kahve Fincanı gibi Gündelik Plastik Ürünler Suya Trilyonlarca Mikroskobik Parçacık Bırakıyor

Fotoğraf-1: NIST araştırmacıları, su ısıtıldığında bardağın iç astarından trilyonlarca nanoparçacık veya küçük plastik parçacıklar salabilen kahve fincanları gibi tek kullanımlık içecek kaplarını analiz etti. Kaynak: N. Hanacek/NIST

Süpermarkette kullandığımız market poşetleri, şampuan ve deterjan şişeleri gibi ev eşyaları çevremizde yaygın olarak bulunan plastiklerdir. Plastikler sadece büyük nesneler olarak değil; aynı zamanda daha büyük ürünlerden salınan mikroskobik parçacıklar olarak da var olabilirler. Bu mikroskobik plastikler çevreye yayılabilir ve vücudumuza alınabilir.

Günümüzde Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’ndeki (NIST) bilim insanları, mikroskobik plastikleri daha iyi anlamak için yaygın olarak kullanılan bazı tüketici ürünlerini analiz ettiler. Plastik ürünlerin sıcak suya maruz kaldıklarında litre başına trilyonlarca nanoparçacığı suya saldıklarını buldular.

NIST araştırmacıları yakın zamanda bulgularını Çevre Bilimi ve Teknolojisi bilimsel dergisinde yayınladılar.

NIST kimyager Christopher Zangmeister, “Buradaki ana fikir, baktığımız her yerde plastik parçacıkların olmasıdır. Onlardan oldukça fazla var. Neredeyse litre başına trilyonlar kadar… Bunların insanlar ve hayvanlar üzerinde sağlığa kötü etkileri olup olmadığını bilmiyoruz. Ancak var olduklarına karşı inancımız yüksek.” dedi.

Pek çok farklı türde plastik malzeme vardır, ancak hepsi birbirine bağlı büyük moleküllerden oluşan doğal veya insan yapımı maddeler olan polimerlerden oluşur. Bilim insanları, okyanuslar da dahil olmak üzere birçok ortamda daha büyük plastiklerden mikroskobik parçacıklar buldular. Araştırmacılar bunları iki gruba ayırıyor: mikro ve nanoplastikler.

Fotoğraf-2: Kahve fincanları gibi tek kullanımlık içecek kaplarında bulunan nanoparçacıkların mikrometre (metrenin milyonda biri) ölçeğinde yüksek çözünürlüklü görüntüleri. Kaynak: C. Zangmeister/NIST, N. Hanacek/NIST tarafından uyarlanmıştır.

Mikroplastikler genellikle 5 milimetreden (0,2 inç) daha küçük kabul edilir ve çıplak gözle görülebilirken, nanoplastikler metrenin milyonda birinden (bir mikrometre) daha küçüktür ve çoğu standart bir mikroskopla bile görülemez. Son araştırmalar, polipropilen (PP) biberonlar ve naylon plastik çay poşetleri gibi sıvı tutan veya bunlarla etkileşime giren bazı tüketici ürünlerinin plastik parçacıklarını suya saldığını göstermiştir.

NIST araştırmacıları, çalışmalarında iki tür ticari plastik ürünü incelediler. Bunlar; pişirme astarları gibi gıda sınıfı naylon torbalar, nem kaybını önleyen yapışmaz bir yüzey oluşturmak için fırın tepsilerine yerleştirilen şeffaf plastik levhalar ve kahve fincanları gibi tek kullanımlık sıcak içecek fincanlarıydı. Analiz ettikleri içecek kapları, genellikle astar olarak kullanılan yumuşak, esnek bir plastik film olan düşük yoğunluklu polietilen (LDPE) ile kaplandı.

LDPE kaplı içecek kapları, 20 dakika boyunca 100 santigrat derecede (212 derece Fahrenhayt) suya maruz bırakıldı.

Bu plastik ürünlerden salınan nanoparçacıkları analiz etmek için araştırmacıların önce onları nasıl tespit edeceklerini belirlemeleri gerekiyordu. Zangmeister, “Genel kullanıma uygun bir kahve fincanında bir bardak su içtiğinizi hayal edin. Milyarlarca parçacık olabilir ve bu nanoplastikleri nasıl tespit edeceğimizi bulmamız samanlıkta iğne aramak gibi bir şey.” dedi.

Bu nedenle, o ve meslektaşları yeni bir yaklaşım kullanmak zorunda kaldı. Zangmeister, “Bardaktaki suyu alıp buğuyu ve çözelti içinde kalan her şeyi kurutma yöntemi kullandık” dedi. Bu işlem sayesinde nanopartiküller çözeltinin geri kalanından izole edilir.

Bu yöntem daha önce atmosferdeki küçük parçacıkları tespit etmek için kullanılıyordu. Zangmeister, “Yani, tekerleği yeniden icat etmiyoruz, onu yeni bir alana uyguluyoruz” dedi.

Buğu giderildikten sonra, içindeki nanoparçacıklar boyutlarına ve yüklerine göre sıralandı. Daha sonra araştırmacılar, özel bir boyut –örneğin 100 nanometre civarındaki nanoparçacıklar gibi- belirleyerek bunları bir parçacık sayacına aktarabilir. Nanopartiküller, bir alkol türü olan bütanolün sıcak buharına maruz bırakıldı ve ardından hızla soğutuldu. Alkol yoğunlaştıkça, parçacıklar nanometre boyutundan mikrometre boyutuna şişerek onları çok daha fazla tespit edilebilir hale getirdi. Bu süreç kendiliğinden gerçekleşir ve parçacıkları sayan bir bilgisayar programı tarafından yürütülür.

Araştırmacılar ayrıca nanoparçacıkları bir yüzeye yerleştirerek ve taramalı elektron mikroskobu (yüksek enerjili elektron demeti kullanarak bir numunenin yüksek çözünürlüklü görüntülerini alan ve bir gazın, katının veya sıvının kızılötesi ışık spektrumunu yakalayan Fourier-dönüşümlü kızılötesi spektroskopi tekniği) olarak bilinen tekniklerle gözlemleyerek kimyasal bileşimlerini belirleyebilirler.

Birlikte kullanılan tüm bu teknikler, nanoparçacıkların boyut ve bileşimini büyük resimde görebilmeyi sağladı.

Araştırmacılar, analizlerinde ve gözlemlerinde, nanoparçacıkların ortalama boyutunun 30 nanometre ile 80 nanometre arasında olduğunu ve birkaçının 200 nanometrenin üzerinde olduğunu buldular. Ek olarak, gıda sınıfı naylondan sıcak suya salınan nanopartiküllerin konsantrasyonu, tek kullanımlık içecek kaplarına kıyasla yedi kat daha yüksek olduğunu buldular.

“Son on yılda bilim insanları çevremizde baktığımız her yerde plastik buldular. Buzul göllerinin dibinde bulunan Antarktika’daki karı incelediler ve yaklaşık 100 nanometreden daha büyük ,yani  bir hücreye girecek ve fiziksel sorunlara neden olacak kadar küçük olmayan, mikroplastikler buldular.” dedi Zangmeister.

“Çalışmamızın farklı olmasının sebebi kullanılan nanoparçacıklarının gerçekten küçük ve önemli olması çünkü bir hücrenin içine girerek işlevini bozma ihtimalleri oldukça yüksek.” dedi.

ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA), yediğimiz yiyeceğe veya içtiğimiz suya temas eden plastikleri inceler. Ajansın, neyin güvenli olduğunu belirlemek için yürürlükte standartları ve güvenlik önlemleri vardır. FDA araştırmacıları plastikler üzerinde sıkı testler yapar ve sıcak suya maruz kaldığında ne kadar plastik kütlesinin kaybolduğunu ölçer. Örneğin, FDA gıda sınıfı naylonun (çay poşetlerinde kullanılanlar gibi) yüksek sıcaklık koşullarında kütlesinin %1’ini tehlikesiz bir şekilde kaybedebileceğini belirlemiştir. Çalışmalarında yeni teknikler kullanan NIST araştırmacılar, güvenli kabul edilen mevcut FDA sınırlarının altında kütlenin yüzde onda birinin kaybolduğunu buldular.

Zangmeister, kahve fincanları gibi numunelerden suya salınan LDPE’yi ölçmek için yaygın olarak kullanılan bir test olmadığını, ancak naylon plastikler için testler olduğunu belirtti. Bu çalışmadan elde edilen bulgular, bu tür testleri geliştirme çabalarına yardımcı olabilir. Aynı zamanda Zangmeister ve ekibi, kumaş, pamuklu polyester, plastik torbalar ve plastik borularda depolanan su gibi ek tüketici ürünlerinin ve malzemelerinin de analizini yapmıştır.

Bu çalışmadan elde edilen bulgular, analiz edilen diğer materyal türlerinden elde edilenlerle birleştiğinde, bu alanda ileriye dönük yeni araştırma yolları açacaktır. “Bu konuyla ilgili çalışmaların çoğu, bilim insanlarını eğitmek için yazılmıştır. Bu makale hem bilim insanlarını eğitecek hem de halka erişim sağlayacak” dedi.

Referans: Christopher D. Zangmeister, James G. Radney, Kurt D. Benkstein ve Berc Kalanyan, 20 Nisan 2022, Environmental Bilim ve Teknoloji.

DOI: 10.1021/acs.est.1c06768

Kaynak: scitechdaily.com