Autoři
František Kožíšek, Helena Kazmarová
Úvod
Problematika mikroplastů ve vztahu ke zdraví člověka je v médiích hojněji diskutována od léta 2017, kdy světové i české deníky a zpravodajské servery převzaly zprávu o výsledcích malé pilotní studie neziskové organizace Orb Media, která nechala vyšetřit několik vzorků pitné vody z různých kontinentů. Ve většině vzorků byla nalezena vlákna plastů v počtu jednotek na litr a o velikosti od 2,5 mikrometru do cca 1 milimetru.
Od té doby se objevila celá řada studií (a následně zpráv v médiích) o možné nebo prokázané expozici člověka mikroplastům a spekulací o souvisejícím zdravotním riziku. Tento vědecký a novinářský boom nebyl vyvolán (podložen) nějakou vážnou domněnkou o poškození zdraví, ale především touhou objevovat nové věci a informovat o nich.
Zkoumání problematiky mikroplastů má původ v mořské biologii a ekologii. Výskyt mikročástic i makročástic plastů ve světových mořích a některých povrchových sladkých vodách je totiž v posledních pár letech vnímán a diskutován jako environmentální problém. Nikoliv z hlediska dopadu na člověka, ale především na vodní živočichy (mikročástice pro drobné korýše, větší kousky plastů pro ryby a vodní ptactvo), kteří tyto plasty nevědomky (či vědomky, protože si myslí, že se jedná o potravu) požijí, a ony jim pak mechanicky škodí v jejich zažívacím traktu, protože narušují další příjem a zpracování potravy. Vzhledem k akumulaci mikroplastů např. v ústřicích se začala diskutovat také expozice člověka skrze potravní řetězec a její možný zdravotní účinek.
Výskyt mikroplastů v prostředí
Výskyt či zdroje mikroplastů v prostředí můžeme rozdělit na primární a sekundární. Sekundárním zdrojem je mechanická nebo chemická degradace vyrobených plastových předmětů. Vzhledem k enormnímu a stále rostoucímu objemu výroby a způsobu použití (ročně se ve světě vyrobí více než 320 milionů tun plastů, z nichž 40 % tvoří obaly na jedno použití, které se záhy stávají odpadem) se tak „přirozeně“ do prostředí dostává ohromné kvantum plastového materiálu, který časem degraduje, za spolupůsobení vody, větru, UV záření a dalších vlivů, rozkládá se a vytváří těžko představitelné množství mikročástic. Mechanická degradace vzniká např. při otěru pneumatik, praní výrobků ze syntetických vláken a manipulaci s nimi, používání plastových předmětů apod.
Primárním zdrojem jsou záměrně vyráběné mikroplasty přidávané do kosmetických přípravků, zubních past, léčiv či některých potravin nebo používané pro mnohé technické účely. Odhaduje se, že i když čistírny odpadních vod zachytí až 98 % mikroplastů z odpadní vody, jen v USA se každý den skrze vyčištěnou odpadní vodu dostává do vodního prostředí až 8 bilionů plastových mikrokuliček, které pocházejí převážně z primárních zdrojů.
Přes řadu publikovaných prací není ve výskytu (kvantifikaci) mikročástic plastů v prostředí dosud moc jasno. To má několik příčin:
Zatím ani není ujednoceno, co se pod pojmem „mikroplast“ vlastně skrývá, protože není žádná obecně schválená definice. Různí autoři pod mikroplasty proto zařazují částice plastů v různém velikostním rozmezí, obvykle v řádu mikrometrů, ale někteří i menší (v řádu nanometrů) i větší (až do 5 mm).
Zatím neexistují žádné standardizované metody pro stanovení mikroplastů, a proto různí autoři používají různé analytické metody, které zachycují různé velikostní frakce. Výsledky jednotlivých studií jsou proto jen obtížně porovnatelné. Jedná-li se o částice menší než 1 mikrometr, nelze už prakticky rozlišit kvalitu materiálu – tedy jedná-li se o mikroplasty (částice z organického materiálu) nebo o anorganické částice přírodního původu nebo člověkem záměrně vyrobené.
Počet prací (provedených měření) je dosud stále nízký, ve výsledcích bývají velké rozdíly dané nejen rozdílnou metodou, ale i místem odběru vzorků toho kterého média (vody, vzduchu) či komodity (potraviny). Proto není možné následně určit, jaká je typická expozice člověka či typický interval expozice. Dosavadní odhady se často liší o mnoho řádů a nelze je dosud považovat za přesné a objektivní.
Vzhledem k výše uvedenému masivnímu použití plastů člověkem a dlouhé době jejich používání nemůže být masivní výskyt mikroplastů v některých částech životního prostředí překvapující.
Podobně jako u expozice chemickým látkám představují specifický případ (vysoké) expozice mikroplastům některé druhy pracovního prostředí. Např. na pracovišti, kde se zpracovávají polyesterová vlákna, může jejich koncentrace v 1 m3 vzduchu dosáhnout až milion vláken.
Expozice člověka mikroplastům
U člověka existují i pro mikroplasty dvě základní expoziční cesty: inhalace vzduchu a ingesce (požití) vody a potravin, popř. zbytků zubní pasty. Pomíjíme nyní úmyslné požití některých léčiv, kde jsou mikro- či nanočástice použity jako nosič účinné látky, nebo speciální případy degradace plastových protetických implantátů.
V červnu 2019 publikovaný odborný článek se pokusil na základě 26 vybraných studií odhadnout celkovou expozici člověka mikroplastům z potravy (včetně vody) a ovzduší. Základním problémem tohoto odhadu je, že dosud je znám výskyt mikroplastů jen v několika potravních komoditách (pitná voda, mořští živočichové, cukr, med a některé alkoholické nápoje), takže celkový příjem z potravy je neznámý. Autoři tedy přiznávají, že jimi odhadované množství požitých mikroplastů odpovídá jen 15 % kalorického příjmu u průměrného Američana, tedy že je velmi podhodnocené. Podle tohoto odhadu dochází ročně k požití mezi 39 a 52 tisíci mikroplastů z potravin (rozdíly jsou dané věkem a pohlavím, které ovlivňují potravní zvyklosti) a pokud přičteme ještě inhalační expozici, pak množství vzroste celkem na 74 až 121 tisíc mikroplastů. Pokud by někdo konzumoval výhradně balenou vodu oproti vodovodní, tak jeho roční příjem vzroste o dalších 90 tisíc mikroplastů (oproti 4 tisícům z vody vodovodní) – tento odhad z pitné vody však neodpovídá novějším studiím, které naznačují, že v některých pitných vodách vyrobených z povrchové vody se nacházejí až stovky mikroplastů na litr, což by dávalo roční expozici až stovek tisíc částic.
Kdybychom provedli velmi hrubou aproximaci, pak by člověk mohl za rok pozřít a inhalovat řádově několik milionů mikroplastů. Nezapomínejme však, že základní vstupní data tohoto odhadu jsou stále velmi nespolehlivá.
Vstřebávání mikroplastů v lidském organismu
Mikroplasty se v prostředí vyskytují v různých velikostech, tvarech (vlákna, sférické a nepravidelné tvary) i materiálech (celá škála vyráběných polymerů). Tyto proměnné, spolu s mnoha dalšími (elektrický potenciál povrchu částic, množství atd.), někdy zásadně ovlivňují, zda a jak se budou mikroplasty dostávat do organismu, resp. zda se budou dále vstřebávat.
I když dýchací cesty člověka jsou vybaveny obrannými mechanismy, které mají zabránit průniku částic do dolních cest dýchacích, určitá velikostní frakce částic se tam dostává a v závislosti na množství může negativně ovlivnit zdraví. Jedná se především o frakci označovanou jako PM2,5 a PM1,0 (aerosol o velikosti do 2,5, resp. do 1,0 mikrometru). Pokud jsou mikroplasty ve vhodné velikosti a tvaru, budou se chovat jako prašný aerosol; budou tedy pronikat až do alveolů.
Ze zažívacího traktu se podle publikovaných prací vstřebávají mikroplasty poměrně obtížně (desetiny procenta a méně), bude opět záležet na velikosti a dalších vlastnostech těchto částic. Naprostá většina částic tedy projde zažívacím traktem a je vyloučena stolicí, část může být deponována – podobně jako nerozpuštěné anorganické částice – v některých buňkách střevního epitelu. Jsou navrhovány dva možné mechanismy vstřebání: endocytóza prostřednictvím M buněk v Peyerových plátech nebo parabuněčná persorpce. Po vstřebání se mikroplasty vrací žlučí zpět do střeva a jsou vyloučeny stolicí, nebo se dostávají dál do krevního oběhu a jsou poměrně rychle vyloučeny močí. Vzhledem k inertním vlastnostem plastů a krátké době zdržení v organismu zde nebude pravděpodobně docházet k žádné jejich degradaci. Zatím není žádný důkaz o tom, že by někde v organismu docházelo ke kumulaci mikroplastů vstřebaných ze zažívacího traktu.
Zdravotní účinky mikroplastů
I když přímé důkazy o účincích vdechnutých mikroplastů (máme nyní na mysli oblast životního, ne pracovního prostředí) chybí, vzhledem k tomu, že některé z nich se budou chovat podobně jako polétavý prach, bude i jejich zdravotní účinek podobný: zánětlivá akutní i chronická onemocnění dýchacích cest, nepříznivé účinky na kardiovaskulární systém, snížení plicních funkcí. Protože ale mikroplasty se podílejí na celkovém počtu vdechovaných částic pravděpodobně jen malým podílem, nelze jejich účinek oddělit od účinku celkového polétavého prachu ve venkovním ovzduší, a tedy ani určit, zda mohou být považovány za významný zdroj inhalační expozice. Zatím se však zdá, že nikoliv.
Jiná je v tomto směru situace u některých průmyslových provozů, především textilních továren, kde se pracuje výhradně se syntetickými vlákny a kde bylo zjištěno, že mezi pracovníky je vyšší výskyt kašle, pískotů či dušnosti než u běžné populace.
V případě požití nejsou zatím žádné negativní zdravotní účinky mikroplastů u člověka prokázány. Hypoteticky se uvažuje o těchto možných mechanismech, kterými by mohlo být zdraví ohroženo:
Z mikroplastů by se mohly uvolňovat některé toxické látky – ať už přímo ze samotného plastu (monomery či přídatné látky jako ftaláty či bromované zpomalovače hoření) nebo z povrchu, na který by se mohly sorbovat organické látky typu PAU či PCB, pokud by částice předtím procházela prostředím s vysokým obsahem těchto látek. Zatím však tento účinek nebyl prokázán ani u drobných vodních živočichů, které – na jednotku své tělesné hmotnosti – přijímají mnohonásobně vyšší dávku mikroplastů než člověk. A např. u pitné vody, když se provádí stanovení těchto látek, se stanovuje jak jejich podíl rozpuštěný ve vodě, tak podíl sorbovaný na tyto částice. Přesto i tam, kde se ve vodě vyskytují stovky mikroplastů v litru vody, nejsou tyto látky ve vodě detekovány. Evropský úřad pro bezpečnost potravin (EFSA) ve své zprávě z roku 2016 odhadl, že požitím jedné porce mušlí (slávek) ani při tom nejhorším scénáři nepřijme člověk více než 0,2 % obvyklého dietárního příjmu tří obávaných toxických látek (bisfenolu A, polychlorovaných bifenylů a polycyklických aromatických uhlovodíků). Pokud jsou tedy mikroplasty nosiči některých chemických látek, jedná se o množství toxikologicky nevýznamná.
Mikroplasty jako tělu cizorodé částice by mohly v místě jejich kumulace vyvolávat zánětlivou reakci a nežádoucí imunitní odpověď organismu. Zatím však nejsou důkazy, že by ke kumulaci požitých mikroplastů někde významně docházelo a že by vyvolané reakce překračovaly běžný rámec obranné imunitní odpovědi organismu. Musíme si uvědomit, že člověk vedle mikroplastů požívá – po celou dobu své evoluce – rovněž mnohonásobně vyšší počty anorganických nerozpustných částic, které představují pro organismus podobné cizorodé tělísko jako částice mikroplastu. Ty mohou pocházet buď z přírody (mikroskopické částice křemičitanů či jiných hornin apod.) nebo jsou do potravin záměrně přidávány člověkem při jejich zpracování (látky typu křemičitanů a hlinitokřemičitanů či oxidu titaničitého, např. E554, E556 či E559, které se používají např. jako protispékavé přísady do rýže, mouky, soli, cukru, práškového mléka, ale i žvýkaček apod.). Odhaduje se, že ve Velké Británii člověk denně zkonzumuje asi 40 mg těchto látek, což představuje počet asi 1012–14 částic – tedy řádově biliony (tisíce miliard). Zdá se velmi nepravděpodobné, že by nepatrný zlomek tohoto počtu – byť ve formě organického materiálu (mikroplastu) – mohl významně ovlivnit lidské zdraví.
Uvažuje se také o přímém toxickém účinku mikročástic na buňku – poškození až zánik buňky prostřednictvím tzv. oxidačního stresu. I tento mechanismus se může jistě uplatnit, ale v organismu každý den přirozeně zanikají a zase vznikají miliony nových buněk a zatím nejsou žádné signály, že by příjem mikroplastů ze životního prostředí tento proces vychyloval na nežádoucí stranu.
Konečně se zvažuje i teorie, že mikrobiální oživení povrchu mikroplastů „tělu neznámými bakteriemi“, mechanický účinek mikročástic nebo imunitní odezva na tyto částice by mohly negativně ovlivnit fyziologické složení mikrobiomu, tedy přirozeného osídlení dýchacích cest a zažívacího traktu bakteriemi, které jsou velmi důležitým prvkem imunitního systému. Ani zde však nejsou zatím žádné důkazy, že by se tento jev v praxi nějak projevoval, což je vzhledem k početní síle mikrobiomu i očekávané.
Některé tyto představy jsou opřené o výsledky laboratorních pokusů na zvířatech nebo na buněčných kulturách, které byly za specifických podmínek vystaveny velmi vysokým dávkám nano- nebo mikroplastů. Takové dávky jsou ale u člověka, který je vystaven mikroplastům ze životního prostředí, zcela nereálné. Pokud také u mikroplastů platí jako u většiny chemických látek staré pravidlo (a zatím není žádný důvod se domnívat, že je tomu jinak), že dávka činí látku jedovatou, pak vše nasvědčuje tomu, že existující expozice nedosahuje oné kritické dávky.
V polovině srpna 2019, pár týdnů před zveřejněním tohoto článku, vydala Světová zdravotnická organizace první souhrnnou zprávu o výskytu a zdravotních účincích mikroplastů v pitné vodě. V podstatě se shoduje s tím, co je uvedeno v tomto článku. Konstatuje, že o výskytu mikroplastů v pitné vodě je dosud málo spolehlivých údajů, nicméně nelze pochybovat, že se ve vodě vyskytují – ovšem v množství, které zřejmě, podle všech dostupných informací, nepředstavuje pro člověka zdravotní riziko. Nedoporučuje, aby se v této fázi zařazovaly mikroplasty mezi povinně a rutinně sledované ukazatele pitné vody, ale vybízí k dalšímu výzkumu v této oblasti.
Závěr
Masové užití plastů a způsob nakládání s nimi vede k tomu, že nezanedbatelná část plastů končí jako odpad v životním prostředí, kde podléhají časem degradaci a rozpadají se na mikročástice. Další mikročástice jsou generovány opotřebením při běžném používání plastových výrobků (otěry pneumatik, nošení a praní oblečení ze syntetických materiálů apod.). A konečně mnoho mikroplastů je záměrně přímo vyráběno a přidáváno do různých výrobků (např. kosmetických). Jedná se o přirozené důsledky vědomého lidského rozhodnutí a chování – nemělo by nás proto překvapovat, když pomocí nových mikroskopických metod zjišťujeme, co jsme dosud na vlastní oči neviděli: že životní prostředí je „zamořeno“ mikroplasty.
Výzkum tohoto fenoménu je poměrně mladý, jedná se o posledních cca deset let, a přes exponenciální nárůst odborných publikací nerostou stejně exponenciálně naše znalosti. Stále není ujednocena metoda stanovení mikroplastů ani jejich definice. O skutečném příjmu mikroplastů potravou máme dosud jen velmi omezené představy, protože bylo zatím prozkoumáno jen málo potravních komodit.
Na druhou stranu tato vědomostní mezera o výskytu a expozici mikroplastům není zatím důvodem pro nějakou paniku ohledně možných zdravotních důsledků pro zdraví člověka, protože nic nenasvědčuje tomu, že by tato expozice převyšovala nějakou kritickou denní dávku. I tam, kde je chování mikroplastů podobné chování např. polétavého prachu (který má prokazatelné negativní účinky na zdraví), zjišťujeme podle předběžných informací, že podíl mikroplastů na celkové expozici poletavému prachu je minimální, na úrovni max. jednotek procent. Podobně v případě dietární expozice: člověk denně požije biliony anorganických mikročástic, které mají v mnohém podobné chování jako mikroplasty (kterých požijeme denně snad řádově statisíce), aniž by byly známé nějaké jejich škodlivé účinky; také případný vnos toxických látek do organismu skrze mikroplasty se odhaduje na zlomek procenta běžného příjmu.
Výzkum bude a musí samozřejmě pokračovat a musíme být otevření tomu, co může přinést za nová zjištění. Nicméně jak z hlediska principu předběžné opatrnosti, tak z hlediska prokázaných negativních vlivů na životním prostředí (hlavně mořské organismy) je již dnes odůvodněné a správné, aby společnost činila urgentní kroky k tomu, aby se objem vznikajícího plastového odpadu a přímá výroba a použití mikroplastů začaly snižovat.
Literatura/References
[1] Cox K. D.; Covernton, G. A.; Davies, H. L. et al. Human consumption of microplastics. Environ. Sci. Technol. 2019, 53(12): 7068–7074.
[2] Galloway, T. S. Micro- and nano-plastic and human health. In: Marine Anthropogenic Litter, Bergmann M.; Gutow L.; Klages M (Eds.), Springer International Publishing: 2015; pp 343–366.
[3] Koelmans, A. A.; Nor, N. H. M.; Hermsen, E. et al. Microplastics in freshwaters and drinking water: Critical review and assessment of data quality. Wat. Res. 2019, 155: 410–422.
[4] Pivokonsky, M.; Cermakova, L.; Novotna, K. et al. Occurrence of microplastics in raw and treated drinking water. Sci. Total Environ., 2018, 643: 1644–1651
[5] Powell, J. J.; Faria, N.; Thomas-McKay, E.; Pele LC. Origin and fate of dietary nanoparticles and microparticles in the gastrointestinal tract. J. Autoimmun., 2010, 34(3): J226–33.
[6] Prata, J. C. Airborne microplastics: Consequences to human health? Environ. Pollution, 2018, 234: 115–126.
[7] SAPEA, Science Advice for Policy by European Academies. A Scientific Perspective on Microplastics in Nature and Society. Berlin: SAPEA 2018.
[8] Wang, F.; Wong, Ch. S.; Chen, D. et al. Interaction of toxic chemicals with microplastics: A critical review. Water Res., 2018, 139: 208–219.
[9] Microplastics in drinking-water. Geneva: World Health Organization; 2019; 124 str.
[10] Wright, S. L.; Kelly F. J. Plastics and human health: a micro issue? Environ. Sci. Technol. 2017, 51(12): 6634–6647.
MUDr. František Kožíšek, CSc.
voda()szu.cz
MUDr. Helena Kazmarová
