Microplastiche nel mare e anche nell’aria!

Microplastiche nel mare e anche nell’aria!

 

Microplastiche introduzione e definizioni

Il tema delle microplastiche sta assumendo un interesse sempre maggiore per via dei possibili effetti avversi legati alla loro presenza in ambiente. Le microplastiche derivano principalmente dal non corretto smaltimento o riciclo di materiali plastici, che soggetti a fenomeni di frammentazione e abrasione si degradano in frammenti sempre più piccoli.

 

Inoltre, possono essere già presenti in dimensioni microscopiche in alcuni prodotti. I materiali plastici presentano una forte resistenza alla biodegradazione e se rilasciati in ambiente possono permanere per centinaia di anni; le microplastiche per via di peso e dimensioni ridotte possono essere facilmente trasportate da acqua e vento, infatti sono riscontrate in modo ubiquitario in tutte le matrici ambientali e praticamente in tutto il globo.

Gli effetti avversi si possono ripercuotere sugli organismi animali e anche sulla salute umana; le microplastiche possono essere ingerite o inalate ed entrare nella catena alimentare, inoltre, possono adsorbire sulla superficie sostanze tossiche o batteri.

 

 

Le microplastiche sono definite come particelle di plastica in un range dimensionale tra i 100 nm e i 5 mm. Più recentemente, vengono distinte in microplastiche (1 micrometro – 5 mm) e nanoplastiche (tutte le particelle plastiche di dimensione inferiore a 1 micrometro).

Per avere un’idea delle dimensioni, il diametro di un capello umano è di circa 50-70 micrometri e la particella più piccola che può essere osservata ad occhio nudo è di circa 40 micrometri. In base alla loro origine, si dividono in primarie e secondarie.

Le microplastiche primarie sono quelle originate da tessuti (microfibre) o contenute in prodotti quali i cosmetici, vengono definite primarie perché sono già in un range dimensionale microscopico.

Le microplastiche secondarie invece sono originate per abrasione e/o frammentazione di oggetti plastici più grandi.

La presenza ubiquitaria in ambiente ed i potenziali effetti avversi sulla salute umana, sugli organismi e sull’ecosistema rendono le microplastiche oggetto di forte interesse.

Questo tema è però molto complesso, per via delle caratteristiche come la forma e il tipo di polimero, infatti le microplastiche si riscontrano in differenti forme, come fibre, granuli, sfere, film, pellet (Huang et al., 2020); e differenti composizioni chimiche, per via dei diversi polimeri o miscele.

I polimeri più riscontrati sono il PP, PE, PET, PVC, PS e PA. Le principali criticità legate a questo tema sono il numero di studi ancora limitato, soprattutto per quanto riguarda il comparto aria e la mancanza di una norma o di un metodo standard per il campionamento e l’analisi.

Nella seguente figura (da Huang et al., 2020) sono riportate le fotografie di alcune microplastiche riscontrate in aria (le immagini corrispondono: a,b,c fibre; d,e frammenti; f granuli).

 

Campionamento e analisi delle microplastiche in aria

Nonostante la mancanza di una norma standard, la procedura per il campionamento e l’analisi delle microplastiche in ambiente segue in linea generale i seguenti step: campionamento, preparazione e separazione, identificazione e analisi (Chen et al., 2020; Zhang et al., 2020). Uno schema più dettagliato è mostrato nella figura seguente (Enyoh et al., 2019).

 

 

Il campionamento atmosferico e la preparazione del campione

Le microplastiche disperse in aria sono ad oggi molto poco studiate ma è necessaria la caratterizzazione di tutti gli aspetti che coinvolgono le microplastiche anche in questo comparto ambientale. Le particelle disperse in aria possono essere trasportate anche per lunghe distanze e in base alle dimensioni possono essere inalate con la respirazione e, nel caso di quelle nanometriche, possono essere accumulate all’interno dei tessuti.

Ad oggi vi sono due metodi per il campionamento delle microplastiche in aria, quelli attivi (che utilizzano pompe) e quelli passivi (che sfruttano la deposizione delle particelle per gravità). Il campionamento può essere fatto indoor o outdoor, campionando l’aria attraverso campionatori dotati di filtri (che raccolgono il particolato e le particelle sospese) o può essere campionata la polvere che si deposita per gravità tramite mezzi aspiranti o con spazzole.

Il campionamento che sfrutta metodi attivi permette di campionare le particelle aerodisperse, quelli passivi permettono di campionare quelle che si depositano, per gravità o a seguito del “dilavamento” dell’atmosfera tramite pioggia o neve, quindi raccogliere le particelle che vengono intrappolate o che agiscono da nuclei di condensazione.

Anche per il campionamento delle microplastiche in aria è necessario trattare il campione raccolto prima di analizzarlo. È necessario quindi rimuovere tutto ciò che non è di interesse, pretrattare il campione è necessario per renderlo il più possibile rappresentativo ed evitare nella fase di analisi di sottostimare la quantità di microplastiche o avere delle interferenze.

Per prima cosa è necessario rimuovere la sostanza organica, questo processo viene fatto utilizzando ossidanti, acidi o basi. Per fare questo vengono utilizzati: H2O2, HNO3, HCl, KOH, NaOH. Anche per questo procedimento non è presente un metodo standard da seguire e nella letteratura di riferimento vi sono delle differenze metodologiche tra i vari studi.

Si riscontra l’utilizzo principalmente di H2O2 al 30%, ZnCl2 1,6 g/cm3, NaClO concentrato al 6-14%. Possono essere utilizzati anche i reagenti tipo Fenton (mix di H2O2 e ioni di ferro Fe2+) che sono più efficienti nella digestione del materiale organico. In questa fase è comunque necessario non utilizzare sostanze troppo aggressive per non compromettere le particelle e non degradarle.

Successivamente le microplastiche possono essere separate per gravità in una soluzione, in base alla loro densità quindi si porteranno sulla superficie o depositeranno. Il polietilene, ad esempio, ha densità in un range di 0,92-0,97 g/cm3, quindi leggermente inferiore a quello dell’acqua, mentre polimeri quali il PVC e il PET hanno rispettivamente una densità in un range di 1,15-1,70 e 1,30-1,60.

Nella letteratura di riferimento viene riportato l’utilizzo di soluzioni di cloruro di zinco concentrate al 1,6-1,7 g/cm3, soluzioni di cloruro di sodio 1,2 g/cm3, soluzioni di ioduro di sodio 1,8 g/cm3. Dopo la separazione delle microplastiche dal campione devono essere essiccate e conservate fino all’analisi.

Per quanto riguarda l’impatto sulla salute umana, le microplastiche in aria (come tutte le particelle di dimensioni microscopiche aerodisperse) possono essere introdotte nell’organismo attraverso la respirazione. Nello studio di Vianello et al., (2019), gli autori campionano l’aria indoor utilizzando un manichino e simulando la respirazione umana.

Le microplastiche sono state campionate su filtri con diametro dei pori di 0,8 micrometri. L’esposizione massima riscontrata è stata di 16,2 N_MP/m³ (numero di microplastiche per m³), che corrisponde ad un rateo di inalazione di 11,3 MP per ora; con questo rateo attraverso la respirazione, un uomo con un livello leggero di attività può potenzialmente inalare fino a 272 MP in 24 ore.

L’importanza di questo tema si scontra con la necessità di avere un metodo standard per il campionamento e l’analisi delle microplastiche, per avere risultati più affidabili e maggiormente confrontabili tra loro. Lo sviluppo di un metodo permetterebbe di ampliare lo studio e di conseguenza le conoscenze su questo argomento, ancora molto limitate soprattutto per quanto riguarda il comparto aria.

L’interesse di TCR Tecora è rivolto ad intraprendere un percorso teorico e pratico specifico con la volontà di migliorare uno dei punti più critici ma allo stesso tempo più importanti, quello del campionamento.

Ad oggi TCR Tecora è alla ricerca di partner per approfondire questa tematica e sta progettando una soluzione per migliorare la tecnica di campionamento.

 

Per approfondire, di seguito sono riportati alcuni articoli di letteratura scientifica specifica:

Chen, G., Fu, Z., Yang, H., & Wang, J. (2020). An overview of analytical methods for detecting microplastics in the atmosphere. TrAC – Trends in Analytical Chemistry, 130, 115981. https://doi.org/10.1016/j.trac.2020.115981

Enyoh, C. E., Verla, A. W., Verla, E. N., Ibe, F. C., & Amaobi, C. E. (2019). Airborne microplastics: a review study on method for analysis, occurrence, movement and risks. Environmental Monitoring and Assessment, 191(11). https://doi.org/10.1007/s10661-019-7842-0

Huang, Y., Qing, X., Wang, W., Han, G., & Wang, J. (2020). Mini-review on current studies of airborne microplastics: Analytical methods, occurrence, sources, fate and potential risk to human beings. TrAC – Trends in Analytical Chemistry, 125, 115821. https://doi.org/10.1016/j.trac.2020.115821

Vianello, A., Jensen, R. L., Liu, L., & Vollertsen, J. (2019). Simulating human exposure to indoor airborne microplastics using a Breathing Thermal Manikin. Scientific Reports, 9(1), 1–11. https://doi.org/10.1038/s41598-019-45054-w

Zhang, Y., Kang, S., Allen, S., Allen, D., Gao, T., & Sillanpää, M. (2020). Atmospheric microplastics: A review on current status and perspectives. Earth-Science Reviews, 203(December 2019), 103118. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103118

 

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