Двадцать четыре образца мозга, собранные в начале 2024 года, содержали в среднем около 0,5% пластика по весу.

Все больше научных данных свидетельствуют о том, что микропластик накапливается в важнейших органах человека, в том числе в мозге, что заставляет исследователей призывать к более срочным мерам по борьбе с пластиковым загрязнением.

Исследования выявили крошечные осколки и частицы пластика в легких, плаценте, репродуктивных органах, печени, почках, коленных и локтевых суставах, кровеносных сосудах и костном мозге человека.

По словам Седата Гюндогду, изучающего микропластик в Университете Кукурова (Турция), учитывая результаты исследований, «сейчас необходимо объявить чрезвычайную ситуацию глобального масштаба», чтобы справиться с загрязнением окружающей среды пластиком.

Люди подвергаются воздействию микропластика, который определяется как фрагменты диаметром менее 5 мм, и химических веществ, используемых для производства пластика, из-за широко распространенного загрязнения пластиком воздуха, воды и даже пищи.

Опасность микропластика для здоровья человека пока не известна. Последние исследования только начинают говорить о том, что они могут повышать риск развития различных заболеваний, таких как окислительный стресс, который может привести к повреждению клеток и воспалению, а также сердечно-сосудистых заболеваний.

Исследования на животных также связывают микропластик с проблемами фертильности, различными видами рака, нарушением работы эндокринной и иммунной систем, а также ухудшением обучения и памяти.

В настоящее время не существует государственных стандартов на содержание частиц пластика в пище или воде. Агентство по охране окружающей среды работает над созданием рекомендаций по их измерению и с 2018 года выделяет гранты на разработку новых способов их быстрого обнаружения и количественного определения.

Обнаружение микропластика во все большем количестве человеческих органов «вызывает серьезные опасения», учитывая то, что мы знаем о влиянии на здоровье животных, лабораторные исследования человеческих клеток и новые эпидемиологические исследования, говорит Бетани Карни Альмрот, экотоксиколог из Гетеборгского университета в Швеции. «Я бы сказала, что это пугает».

В одном из последних исследований в Национальным институтом здравоохранения, - ученые обнаружили особенно тревожное накопление микропластика в образцах мозга.

Исследование печени, почек и мозга вскрытых тел показало, что все они содержат микропластик, но в 91 образце мозга его было в среднем в 10-20 раз больше, чем в других органах. По словам ведущего автора исследования Мэтью Кэмпена, токсиколога и профессора фармацевтических наук из Университета Нью-Мексико, результаты оказались шокирующими.

Исследователи обнаружили, что 24 образца мозга, которые были взяты в начале 2024 года, содержали в среднем около 0,5% пластика по весу.

«Это очень тревожно», - сказал Кэмпен. «В нашем мозгу гораздо больше пластика, чем я когда-либо мог себе представить или смириться с этим».

В исследовании мозг назван «одной из самых загрязненных пластиком тканей, которые когда-либо были исследованы».

Исследования мозга, проведенного под руководством Кэмпена, также намекает на связь. В ходе исследования ученые изучили 12 образцов мозга людей, умерших от деменции, включая болезнь Альцгеймера. Эти мозги содержали в 10 раз больше пластика по весу, чем здоровые образцы.

«Я не знаю, сколько еще пластика может вместить наш мозг, не вызывая при этом проблем», - говорит Кэмпен.

Авторы также обнаружили, что количество микропластика в образцах мозга, взятых в 2024 году, примерно на 50% выше, чем в образцах, взятых в 2016 году, что говорит о том, что концентрация микропластика в человеческом мозге растет такими же темпами, как и в окружающей среде. Большинство органов поступило из офиса медицинского следователя в Альбукерке, штат Нью-Мексико, который занимается расследованием случаев несвоевременной или насильственной смерти.

«Вы можете провести линию - она увеличивается с течением времени. Это соответствует тому, что вы наблюдаете в окружающей среде», - сказал Кэмпен.

Во многих других работах микропластик был обнаружен в мозге других видов животных, поэтому нет ничего удивительного в том, что то же самое может происходить и с людьми, говорит Альмрот из Университета Гетеборга, который не принимал участия в работе над статьей.

Когда дело доходит до этих коварных частиц, «гематоэнцефалический барьер не является такой защитой, как нам хотелось бы думать», - говорит Альмрот, имея в виду ряд мембран, которые не позволяют многим химическим веществам и патогенам проникнуть в центральную нервную систему.

В прошлом месяце в журнале Journal of Hazardous Materials было опубликовано исследование, в котором микропластик был обнаружен во всех 16 исследованных образцах костного мозга, что стало первой работой такого рода. Все образцы содержали полистирол, используемый для упаковки арахиса и электроники, и почти все - полиэтилен, используемый в прозрачной пищевой пленке, бутылках со стиральным порошком и других обычных бытовых товарах.

В другой недавней работе, посвященной исследованию 45 пациентов, перенесших операцию на тазобедренном или коленном суставе в Пекине (Китай), микропластик был обнаружен в мембранной оболочке каждого обследованного тазобедренного или коленного сустава.

Исследование, опубликованное 15 мая в журнале Toxicological Sciences, обнаружило микропластик во всех 23 человеческих и 47 собачьих яичках, причем в образцах, взятых у людей, его концентрация была почти в три раза выше, чем в образцах, взятых у собак. Большее количество некоторых видов пластиковых частиц - в том числе полиэтилена, основного компонента пластиковых бутылок для воды, - коррелировало с меньшим весом яичек у собак.

В другой работе, опубликованной 19 июня в International Journal of Impotence Research, частицы пластика были обнаружены в пенисах четырех из пяти мужчин, которым были установлены пенильные имплантаты для лечения эректильной дисфункции.

«Потенциальное воздействие на здоровье вызывает беспокойство, особенно учитывая неизвестные долгосрочные последствия накопления микропластика в таких чувствительных тканях, как репродуктивные органы», - сказал Ранджит Рамасами, ведущий автор исследования, медицинский исследователь и уролог из Университета Майами.

Между тем, в мае китайская группа опубликовала исследование, в котором показала наличие небольшого количества микропластика в сперме всех 40 участников. В итальянской работе, опубликованной несколькими месяцами ранее, сообщалось об аналогичных результатах.

Несколько исследований также обнаружили загрязнение в плаценте человека. В исследовании, опубликованном в майском номере журнала Toxicological Sciences, микро- и нанопластики были обнаружены во всех 62 образцах плаценты, хотя их концентрация варьировалась в широких пределах.

В Италии исследователи наблюдали за 312 пациентами, у которых из сонной артерии были удалены жировые отложения, или бляшки. Почти у шести из 10 были обнаружены микропластики, и состояние этих людей было хуже, чем у тех, у кого их не было: В течение следующих 34 месяцев они в 2,1 раза чаще сталкивались с сердечным приступом, инсультом или умирали.

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов заявляет на своем сайте, что «существующие научные данные не свидетельствуют о том, что уровни микропластика или нанопластика, обнаруженные в продуктах питания, представляют риск для здоровья человека».

Тем не менее, исследователи утверждают, что люди должны стараться снизить уровень воздействия, избегая использования пластика при приготовлении пищи, особенно в микроволновой печи; пить воду из-под крана вместо бутилированной; и стараться не накапливать пыль, которая загрязнена пластиком. Некоторые исследователи советуют есть меньше мяса, особенно обработанных продуктов.

Леонардо Трасанде, медицинский исследователь из Нью-Йоркского университета, говорит, что о последствиях накопления микропластика в организме человека еще многое неизвестно. Однако негативное воздействие на здоровье химических веществ, используемых в пластике, таких как фталаты, изучено лучше, сказал он. Исследование, соавтором которого он является, показало, что воздействие фталатов повышает риск сердечно-сосудистых заболеваний и смертности в США, а также приводит к потере производительности труда на 39 млрд долларов в год или более.

Частицы микропластика могут быть загрязнены и переносить такие химические вещества в организм. «Микро- и нанопластики могут быть эффективными системами доставки токсичных химических веществ», - сказал Трасанде.

Два года назад Ассамблея ООН по окружающей среде приняла решение начать работу над глобальным договором о прекращении загрязнения окружающей среды пластиком, и этот процесс продолжается.

Исследователи из Медицинского университета Гуанчжоу и Университета Цзинань в Китае обнаружили эффективный метод удаления микропластика из питьевой воды. В ходе экспериментов специалисты добавили нано- и микропластики в образцы мягкой и жесткой водопроводной воды, а затем подвергли их кипячению и фильтрации.

Результаты показали, что в некоторых случаях этот метод позволяет удалить до 90% микропластиковых частиц, хотя эффективность варьировалась в зависимости от типа воды. Главное преимущество заключается в том, что для этого не требуется специального оборудования — достаточно использовать обычные кухонные принадлежности.

Ученые отметили, что наибольшее количество микропластика было удалено из жесткой воды, где при нагревании образуется накипь из карбоната кальция. Эта корка задерживает фрагменты пластика, что упрощает их фильтрацию. Даже в мягкой воде, где содержание карбоната ниже, удалось удалить около 25% микропластиковых частиц.

Микропластик представляет собой маленькие пластиковые частицы, которые могут попадать в организм человека через воду, пищу и воздух. Исследователи подчеркивают, что питье кипяченой воды может стать долгосрочной стратегией для снижения воздействия микропластиков на здоровье человека. Несмотря на то что влияние пластика на организм до конца не изучено, он уже связывается с изменениями в микробиоме кишечника и устойчивостью к антибиотикам.

Команда надеется на дальнейшие исследования, которые помогут лучше понять, как кипяченая вода может уменьшить влияние микропластиков на организм человека.

По данным Государственного доклада за 2022 год, объемы твердых коммунальных отходов (ТКО) в России составили почти 46 млн тонн, из них 5 млн тонн – пластиковый мусор. При этом ежегодно только 14–18% от его общего количества собирается для повторного использования. Все остальное отправляется на захоронение. Частицы микропластика обнаружены во всех сферах природной среды, а также в живых организмах, что ухудшает экологическую ситуации на планете. Чтобы своевременно предпринимать меры по защите окружающей среды, во всем мире ищут способы быстро и точно находить пластиковые частицы в почве, воде и воздухе. Ученые ПНИПУ разработали технологию определения микропластика с помощью нейронных сетей и машинного зрения.

Исследование опубликовано в материалах всероссийской научно-практической конференции «Химия. Экология. Урбанистка» 2024 год. Работа проводилась в рамках программы «Сириус. Лето».

Полимерные материалы разлагаются в среднем от 400 до 700 лет. Под воздействием природных факторов, например, прямого ультрафиолетового излучения, они распадаются на частицы микропластика размером менее 5 мм и встраиваются в сложные среды, смешиваясь с ними. Его находят в воде, почве и некоторых видах пищевых продуктов, например, морской рыбе или растениях.

Микропластик принимает различные формы и имеет разнородный состав, поэтому определение его количества и свойств требует много времени. Сейчас все образцы изучают вручную с помощью фильтрации, микроскопов, спектрального анализа и некоторых физико-химических методов. Такой процесс весьма трудоемкий.

Ученые Пермского Политеха разработали способ определения частиц микропластика в компонентах природной среды с применением компьютерного зрения и нейронных сетей. Обучили нейросеть выделять и определять вид микропластика. Методы машинного обучения повышают точность результатов и скорость обработки образцов в несколько раз. Это значительно сократит время и затраты, связанные с ошибками.

– Для проведения исследований мы использовали искусственно подготовленные пробы путем дробления нескольких видов пластика: полиэтилентерефталат, полипропилен, полиэтилен низкой плотности. Предварительно полимерные отходы промывали, измельчали и просеивали через сито с величиной ячеек 1 мм. После этого пластик смешивали с песком для имитации условий в окружающей среде. Для определения частиц использовали метод микроскопирования c увеличением в 40 раз. Так мы собрали массив обучающей выборки из 100 изображений, и применили его для обучения нейронной сети, – поделился магистр кафедры «Охраны окружающей среды» ПНИПУ Кирилл Аристов.

Полученный набор данных разделили на три выборки: 89% изображений использовались для обучения нейронной сети, 6% – для валидации, на ее основе производится промежуточная проверка, и 5% для теста, которая нужна для окончательной проверки.

– Для эффективного обучения нужно много повторений, иначе нейронная сеть работает неточно. Поэтому обучение проводится в несколько циклов. Чем их больше, тем лучше натренирована нейросеть. Мы производили обучение для 30 циклах. По результатам средняя точность распознавания микропластика составила 82,63%, что считается довольно высокой, – поделился магистр кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ Ростислав Кокоулин.

– Использование компьютерного зрения и нейронных сетей являются многообещающими и перспективным методами в решении многих экологических задач, в том числе идентификации загрязнителей в объектах окружающей среды. Наши исследования в этой области будут продолжены, и мы надеемся получить достойные результаты – дополнила доктор технических наук, профессор кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ Наталья Слюсарь.

Ученые Пермского Политеха разработали технологию определения микропластика с помощью нейросети. Она автоматизирует процесс обнаружения и классификации пластиковых частиц, ускорит обработку информации и позволит контролировать состояние окружающей среды.