podzim 2015 Mikroplasty
v akvatických
ekosystémech
Seminární práce
Martina Bílková
EKOTOXIKOLOGIE VODNÍCH EKOSYSTÉMŮ
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
1
Mikroplasty, tedy drobné plastové částice do velikosti 5 mm, a jejich potenciální
nebezpečí, se stále více diskutuje v odborných i veřejných kruzích. Větší pozornost je
věnována mořským ekosystémům, přitom jedním z hlavních zdrojů plastového odpadu, který
se dostává do oceánů, jsou řeky či jiné sladkovodní biotopy. Nebezpečnost mikroplastů tkví v
jejich malé velikosti. Jednak si je organismy často spletou s přirozenou potravou či je
konzumují nepřímo přes kořist, jednak svým relativně velkým povrchem umožňují adsorpci
nebezpečných látek a patogenů či toxické látky v sobě přímo obsahují.
Mikroplasty ve sladkých vodách se doposud nevěnuje mnoho studií. Provedené
výzkumy však analogicky odpovídají výsledkům studií prováděných v mořských
ekosystémech.
Plasty a plastový odpad
Plasty jsou syntetické nebo polosyntetické polymery, které se vyznačují plasticitou
(dají se tvarovat do různých podob). Výhodou (z pohledu výrobce i spotřebitele) je jejich
relativní tepelná odolnost, pružnost či pevnost. V současné moderní době je vyráběno stále
více plastů17
a s rostoucím množstvím se častěji ptáme, co následně s plastovým odpadem
dělat. Bohužel ne všechny plastové výrobky se dají např. recyklovat a končí často na
skládkách či jsou využity jako zdroj energie ve spalovnách. Nehospodárnost a lhostejnost lidí
vede k tomu, že stále více odpadů, včetně těch plastových, končí pohozených v přírodě.
Pokud se odpady dostanou do vod, ať už do řek či jezer nebo až do moří a oceánů, přicházejí
bezprostředně do kontaktu s živými organismy a ovlivňují tak celý akvatický ekosystém.
Plastový odpad se rozděluje podle velikosti do čtyř skupin1
:
I. na makroplasty (>25 mm)
II. na mesoplasty (5–25 mm)
III. na mikroplasty (20 μm–5 mm)
IV. na nanoplasty (<20 μm).
Mikroplasty pak dále dělíme na velké mikroplasty (1–5 mm) a malé mikroplasty
(20 μm–1 mm). Podle původu dělíme mikroplasty na primární, které jsou produkované jako
takové, např. jako součást kosmetických a čistících přípravků (tzv. microbeads), a sekundární,
vznikající z větších kusů plastů, např. činností UV záření či mechanickým narušováním
(vlnobití, zvětrávání apod.). Z chemického hlediska se jedná zejména o polyethylen (HDPE i
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
2
LDPE), polyethylen tetraftalát (PET), polypropylen (PP), polystyren (PS) či polyvinylchlorid
(PVC). Mikroplasty se také liší svým tvarem (kulaté či hranaté fragmenty, granule, vlákna či
zrnka, Obr. 12
).
Obrázek 1: Příklady plastového odpadu nalezeného v jezeru Hovsgol v Mongolsku.
2
A: fragment, B: fólie, C: pěna, D: vlákno,
E: tenká šňůra, F: granule.
Zdroje mikroplastů a jejich vstupy do sladkovodního prostředí
Zdroji primárních mikroplastů jsou v prvé řadě čistící a kosmetické produkty, které
obsahují plastové částice (polyethylenové, polypropylenové a polystyrenové).3
Anglicky se
označují „microbeads“ a jsou to částice velké 0,5–500 μm. Do řek se dostávají hlavně
odpadní vodou z domácností. I když tato voda projde přes čistírnu odpadních vod, není
tohoto materiálu zcela zbavena.4
Dalším zdrojem primárních mikroplastů jsou průmyslové
plasty (prášek nebo granule ze syntetické pryskyřice, surový materiál používaný k výrobě
plastových výrobků). Sekundární mikroplasty, které vznikají rozpadem větších plastů, se do
vod dostávají např. s odpadní vodou z domácností či prádelen u oblečení ze syntetických
materiálů (např. fleece) či vznikají přímo v prostředí degradací makroplastů.3
Mikroplasty se
do vod mohou dostat i splachem z okolní krajiny (např. přes kal z čistíren odpadních vod,
který se využívá v zemědělství jako hnojivo1
, atmosférickým spadem5
, lodní dopravou či
rybářstvím.1
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
3
Množství mikroplastů ve vodním prostředí je kromě fyzikálních faktorů umožňujících
šíření tohoto odpadu ovlivněno především hustotou osídlení vztaženou k velikosti vodního
tělesa, vzdáleností vodního prostředí od lidských sídel, velikostí tělesa a dobou zdržení,
efektivností odpadového hospodářství a množstvím odpadní vody vtékající do recipientu.3
Přitom např. absence odpadového hospodářství v oblasti může výrazně navýšit množství
odpadu, které se dostane do vodního prostředí. Příkladem může být jezero Hovsgol
v Mongolsku v málo obydlené oblasti, kde se zjistilo, že je plasty znečištěné více než
Huronské a Hořejší jezero v Kanadě a USA.2
Čistírny odpadních vod jsou sice schopné zachytit
část mikroplastů, ale ve „vyčištěné“ vodě se stále určité množství částic nachází.5
Mikroplasty a jejich interakce s vodní biotou
To, kde ve vodním sloupci se částice mikroplastu nachází, bude rozhodovat o její
biodostupnosti. Organismy obývající horní vrstvu (např. planktonofágové) budou ovlivněny
především plasty s nižší hustotou (např. polyethylen), zatímco plasty s vyšší hustotou (např.
polyvinylchlorid) budou dostupné organismům žijícím na dně (např. detritofágové).6
Daná
částice však může být dostupná organismům v různé hloubce v různý čas, hovoříme pak o
jakémsi cyklu. Ten je pak ovlivněn biologickými interakcemi (Obr. 2, 3). Samozřejmostí je
přenos mikroplastů celým potravním řetězcem.16
Obrázek 2: Potenciální cesty pro transport mikroplastů a jejich biologické interakce.
6
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
4
Biofouling=akumulace mikroorganismů, rostlin, řas či živočichů na povrchu (např. biofilm, přisedlé organismy).
Pseudovýkaly (pseudofaeces)=potenciální potrava, kterou ale živočich nenechá projít trávicím traktem a rovnou ji vyloučí (známé u mlžů).
Mořský sníh (marine snow)=především organický materiál, který kontinuálně klesá vodním sloupcem.
Bioturbace=narušování sedimentu činností živých organismů (např. zavrtávání se, hrabání, vytváření chodbiček).
Každá plastová částice ve vodním prostředí představuje nový prostor k osídlení a je
proto velmi rychle obsazena organismy. Společenstvo bakterií na takové částici bývá jinak
diverzifikované a má odlišné taxonomické složení než společenstvo na přirozených
substrátech.7
Převažují organismy rozkládající plasty a také patogeny (např. Pseudomonas,
Aeromonas, Arcobacter). Mikroplasty tedy mohou sloužit i jako vektor těchto organismů,
včetně invazivních druhů.7, 8
Na základě poznatků přímo z terénu i z laboratorních výzkumů byl prokázán příjem
mikroplastů u alespoň 16 sladkovodních či brakických živočichů.3
Příkladem může být
výzkum populací hrouzka obecného ve francouzských řekách, kdy u 12 % jedinců byly
v trávicím traktu nalezeny mikroplasty. 9
Právě kvůli malé velikosti mikroplastů dochází
k záměně s přirozenou potravou (nejvíce studií je z mořských ekosystémů, např. u korálů10
nebo planktonních organismů. 11, 12
Příjem mikroplastů pak může danému jedinci způsobit
různé problémy: poranění vnitřních orgánů, přerušení průchodnosti trávicí trubice, stres
nebo poškození organismu přes chemické látky, které jsou buď na mikroplastech uchycené
(těžké kovy, polycyklické aromatické uhlovodíky, endokrinní disruptory) či jsou obsažené
přímo v plastech (bisfenol A, ftaláty). Všechna tato poškození či působení toxických látek
často vedou ke snížení fitness jedince až k úhynu.3
Ve srovnání s makroplasty mají
mikroplasty větší povrch, takže jsou schopné adsorbovat vyšší množství škodlivých látek, což
jen podtrhuje jejich nebezpečnost.13
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
5
Obrázek 3: Potenciální cesty přenosu mikroplastů ve sladkovodním ekosystému.
3
Mikroplasty a člověk
Jak píší Mendoza & Jones: „Znečištění mikroplasty je všudypřítomné a nebezpečné.“13
A nejsou nebezpečné pouze pro vodní organismy, ale i pro člověka. Ještě se neví o
potenciálních účincích mikroplastů jako takových na lidské zdraví, ale už jen to, že jsou
schopné adsorbovat či uvolňovat různé toxické látky, u kterých se již prokázal negativní vliv,
je alarmující a je třeba tomu věnovat pozornost.
V Číně testovali na přítomnost mikroplastů kuchyňskou sůl a bylo zjištěno, že všechny
vzorky soli (jak mořské, tak jezerní či kamenné) obsahovaly částice mikroplastů (hlavně
fragmenty a vlákna), nejčastěji polyethylen tereftalát (PET), polyethylen (PE) či celofán
(CP).14
Mikroplasty (zejména vlákna pocházející nejspíš ze syntetického oblečení) byly
zjištěny i v německé minerální vodě a pivu.18
Také u mlžů komerčně pěstovaných pro lidskou
spotřebu (slávky jedlé a ústřice velké) byla prokázána přítomnost mikroplastů.15
Řešení problému s mikroplasty
Výzkumy posledních let ukazují, že mikroplasty jsou opravdu všude. Pravděpodobně
již není možné je z vodních ekosystémů zcela odstranit, proto je kladen důraz na prevenci,
tedy aby se do vod již žádné plastové odpady nedostávaly.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
6
Na konci listopadu
(23. –24. 11.) roku 2015 se v Německu v Kolíně nad Rýnem konala konference „Microplastic
in the Environment - Sources, Impacts & Solutions“ (Obr. 4). Své příspěvky k problematice
představilo více než 30 odborníků.19
Cílem bylo především identifikovat zdroje mikroplastů
končících ve slaných i sladkých
vodách, diskutovat jejich vliv na
organismy včetně člověka a
navrhnout řešení problému s mikroplasty či jakým způsobem omezit přísun tohoto typu
odpadů do vod.
Problematika mikroplastů se stále více dostává i do povědomí veřejnosti. Např.
kampaň „Beat the Microbead“ proti mikrokuličkám v kosmetických výrobcích zahájená
v Nizozemsku běží od roku 2012 a již se k ní připojilo téměř 80 organizací z 35 zemí (včetně
Polska, Německa či Rakouska).20
Na základě této kampaně některé firmy již upustily od
používání mikrokuliček ve svých produktech nebo alespoň přislíbily do daného roku přestat
s jejich používáním.
A jak my sami můžeme snížit množství mikroplastů končících v akvatických
ekosystémech? (podle Gregga Treinishe)21
:
- nekupovat přípravky s tzv. mikrokuličkami (microbeads)
- prát fleecové a další syntetické oblečení méně často
- zvážit nákup filtru do
pračky
- používat méně plastů,
např. omezit nákupní
tašky
- podpořit zákaz prodeje výrobků s mikrokuličkami ve státě, ve kterém žijeme.
Obrázek 4: Logo konference „Microplastic in the Environment - Sources,
Impacts & Solutions“.
19
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
7
Reference
(1) WAGNER M., SCHERER C., ALVAREZ-MUÑOZ D., BRENNHOLT N., BOURRAIN X., BUCHINGER S., FRIES E.,
GROSBOIS C., KLASMEIER J., MARTI T., RODRIGUEZ-MOZAZ S., URBATZKA R., VETHAAK A D., WINTHERNIELSEN
M. & REIFFERSCHEID G. 2014: Microplastics in freshwater ecosystems: what we know
and what we need to know. Environmental Sciences Europe 26: 12.
(2) FREE C. M., JENSEN O. P., MASON S. A., ERIKSEN M., WILLIAMSON N. J. & BOLDGIV B. 2014: Highlevels
of microplastic pollution in a large, remote, mountain lake. Marine Pollution Bulletin
85 (1): 156–163.
(3) EERKES-MEDRANO D., THOMPSON R. C. & ALDRIDGE D. C. 2015: Microplastics in freshwater
systems: A review of the emerging threats, identification of knowledge gaps and
prioritisation of research needs. Water Research 75: 63–82.
(4) FENDALL L. S. & SEWELL M. A. 2009: Contributing to marine pollution by washing your face:
Microplastics in facial cleansers. Marine Pollution Bulletin 58: 1225–1228.
(5) DRIS R., GASPERI J., ROCHER V., SAAD M., RENAULT N. & TASSIN B. 2015: Microplastic
contamination in an urban area: a case study in Greater Paris. Environmental Chemistry 12
(5): 592–599.
(6) WRIGHT S. L., THOMPSON R. C. & GALLOWAY T. S. 2013: The physical impacts of microplastics
on marine organisms: A review. Environmental Pollution 178: 483–492.
(7) MCCORMICK A., HOELLEIN T., MASON S. A., SCHLUEP J. & KELLY J. J. 2014: Microplastic is an
abundant and distinct microbial habitat in an urban stream. Environmental Science &
Technology 48: 11863–11871.
(8) DERRAIK J. G. B. 2002: The pollution of the marine environment by plastic debris: a review.
Marine Pollution Bulletin 44: 842–852.
(9) SANCHEZ W., BENDER C. & PORCHER J.-M. 2014: Wild gudgeons (Gobio gobio) from French
rivers are contaminated by microplastics: Preliminary study and first evidence.
Environmental Research 128: 98–100.
(10) HALL N. M., BERRY K. L. E., RINTOUL L. & HOOGENBOOM M. O. 2015: Microplastic ingestion by
scleractinian corals. Marine Biology 162 (3): 725–732.
(11) COLE M., LINDEQUE P., FILEMAN E., HALSBAND C., GOODHEAD R., MOGER J. & GALLOWAY T. S. 2013:
Microplastic ingestion by zooplankton. Environmental Science & Technology 47: 6646–6655.
(12) KAPOSI K. L., MOS B., KELAHER B. P. & DWORJANYN S. A. 2014: Ingestion of microplastic has
limited impact on a marine larva. Environmental Science & Technology 48: 1638–1645.
(13) MENDOZA L. M. R. & JONES P. R. 2015: Characterisation of microplastics and toxic
chemicals extracted from microplastic samples from the North Pacific Gyre. Environmental
Chemistry 12 (5): 611–617.
(14) YANG D., SHI H., LI L., LI J., JABEEN K. & KOLANDHASAMY P. 2015: Microplastic Pollution in Table
Salts from China. Environmental Science & Technology 49: 13622–13627.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
8
(15) VAN CAUWENBERGHE L. & JANSSEN C. R. 2014: Microplastics in bivalves cultured for human
consumption. Environmental Pollution 193: 65–70.
(16) SETÄLÄ O., FLEMING-LEHTINEN V. & LEHTINIEMI M. 2014: Ingestion and transfer of
microplastics in the planktonic food web. Environmental Pollution 185:77–83.
Internetové zdroje:
(16) http://www.plasticseurope.org/documents/document/20150227150049-
final_plastics_the_facts_2014_2015_260215.pdf
(18) http://www.nwoo.org/2015/05/10/mikroplast-v-mineralni-vode-a-pivu/
(19) http://microplastic-conference.eu/
(20) http://www.beatthemicrobead.org/en/
(21) http://voices.nationalgeographic.com/2015/08/10/fleece-to-food-explorer-gregg-
treinish-on-microplastics/
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)