В Швейцарии частицы износа шин и дорожного покрытия являются одним из крупнейших источников микропластика, выбрасываемого в окружающую среду, однако химические соединения, содержащиеся в этих частицах, и их воздействие остаются в значительной степени загадкой. Чтобы восполнить этот пробел в знаниях, ученые из EPFL и двух других швейцарских исследовательских институтов проводят исследование токсичности соединений, содержащих частицы шин, и того, насколько легко они усваиваются живыми организмами. Первый этап исследования только что был завершен.

Исследование, которое стартовало в апреле 2020 года, спонсируется консорциумом ведущих производителей шин. Двумя другими исследовательскими институтами, работающими с EPFL, являются Швейцарский центр прикладной экотоксикологии (Ecotox Centre), который координирует проект, и Швейцарский федеральный институт водных наук и технологий (Eawag). Первый этап завершился двумя статьями, опубликованными в журнале Environmental Science & Technology (в конце ноября 2021 года и в конце октября 2022 года). Тибо Массе, постдок CEL, является ведущим автором обеих статей. В этих статьях конкретно рассматриваются солюбилизация и биодоступность соединений с частицами шин в пищеварительной системе радужной форели.

Влияние совместного употребления пищи

Для проведения своего исследования ученые использовали инновационный подход in vitro, основанный на моделировании желудочных и кишечных жидкостей. Они проанализировали одиннадцать соединений и обнаружили, что скорость солюбилизации в желудочно-кишечных жидкостях колеблется от 0,06% до 44,1%, и что эта скорость может варьироваться в зависимости от того, употребляется ли пища совместно.

Одним из конкретных соединений, которые они изучали, был 6PPD-хинон (6PPD-Q), который является токсичным побочным продуктом окисления 6PPD — антиоксиданта, широко используемого в шинной промышленности. Если частицы шин, содержащие 6PPD-Q, попадут в организм вместе с амфиподами, количество соединения, солюбилизуемого в кишечнике рыбы, увеличится. Однако совместное употребление оказывает противоположный эффект с другими химическими соединениями. Проводятся дополнительные эксперименты по оценке токсичности многих других веществ, входящих в состав частиц шин.

"Эти соединения более сложны, чем стандартные полимеры, такие как полистирол и ПЭТ, и их, вероятно, сотни", — говорит Флориан Брейдер, руководитель Центральной лаборатории окружающей среды EPFL (CEL) и автор двух статей.

"Большинство исследований сегодня сосредоточено на загрязнении микропластиком упаковки и отходов, но микропластики из шин составляют 30-40% пластикового загрязнения окружающей среды. Так что этот вид загрязнения тоже стоит изучить".

Побочные продукты и как они стареют

Конечной целью исследования является определение биодоступности, биоаккумуляции и токсичности соединений с частицами шин и связанных с ними добавок. Завершив фазу 1, ученые приступят к фазе 2, которая будет включать изучение того, как соединения передаются по пищевой цепочке — например, от личинки насекомого к радужной форели.

Ученые также планируют изучить побочные продукты соединений частиц шин и то, как эти соединения разлагаются с течением времени. 6PPD-Q является одним из примеров, образующимся, когда 6PPD (добавляемый в резиновую смесь при изготовлении шин) вступает в контакт с окружающими O2 и O3. Согласно исследованию 2021 года, опубликованному в журнале Science, 6PPD-Q был причиной острой смертности лосося в заливе Эллиотт в Сиэтле. "Производителям шин необходимо более целостно подходить к своей продукции и учитывать нестабильный характер некоторых химических веществ, которые они используют", - говорит Брейдер. "Эти химические вещества могут разлагаться и образовывать непреднамеренные побочные продукты, которые иногда токсичны".

Резина, сажа и тяжелые металлы

В швейцарском федеральном докладе о пластмассах в окружающей среде, опубликованном 23 сентября 2022 года, было установлено, что износ шин и дорог является одной из ведущих причин загрязнения микропластиком в стране. Образующиеся частицы состоят на 60% из резины, на 30% из сажи и на 10% из тяжелых металлов. Более 13 500 метрических тонн этих частиц образуется в Швейцарии каждый год, и около 8 900 метрических тонн из этого количества выбрасывается в наш воздух, почву и воду.

Исследование EPFL, опубликованное в журнале TrAC Trends in Analytical Chemistry в 2018 году, показало, что, по оценкам, на износ шин и дорог приходится до 61% микропластика, попадающего в Женевское озеро. Ученые пока не имеют четкого представления ни о всех химических соединениях, содержащихся в этих частицах, ни о том, какими могут быть последствия.