미세플라스틱: 금속용 트로이 목마
(Microplastics: A Trojan Horse for Metals)
09.08.2021 | Press Release
Hereon study shows that microplastics can serve as a transport vehicle for metals in the environment
HEREON 연구에 따르면 미세플라스틱은 환경에서 금속을 운반하는 수단으로 사용될 수 있습니다.
The fact that microplastics can accumulate organic pollutants from the environment and transport them has been known for some time. What is new, however, is that metals can also be transported in this manner. In addition, the smaller the particles, the greater the metal accumulation on the plastic. This has been demonstrated by scientists at the Helmholtz-Zentrum Hereon in a new study. The results were published now in the Journal of Hazardous Materials Letters.
미세플라스틱은 환경으로부터 유기 오염물질을 축적하고 운반할 수 있습니다. 이는 오래전부터 알려져 왔습니다. 새로운 점은 금속도 이러한 방식으로 운송될 수 있다는 것입니다. 그리고: 입자가 작을수록 플라스틱에 금속이 더 많이 축적됩니다. 이것은 Helmholtz Center Hereon의 과학자들이 새로운 연구에서 보여준 것입니다. 그 결과는 현재 Journal of Hazardous Materials Letters에 게재되었습니다.
Scientists worldwide have already demonstrated the alarming ecological ubiquity and longevity of plastic particles. The particles measure between one micrometer and a half centimeter in size. They develop in part when larger plastic components break apart in the sea or wind up in the rivers and subsequently in the ocean directly from wastewater stemming from land. Microplastics are toxic in very high concentrations. In addition, they can also accumulate, transport and release other pollutants. While data has already been published on organic pollutants in this context, there is little known about the interactions between the microplastic particles floating in the water and dissolved metals. This is why scientists from the Institute of Coastal Environmental Chemistry at the Helmholtz-Zentrum Hereon have now systematically studied these interactions in the laboratory.
플라스틱 입자가 작을수록 운반할 수 있는 유해한 하중이 커 눈에 보이지 않습니다. 미세플라스틱은 유해한 금속을 환경으로 운반하고 특정 조건에서 다시 방출합니다. 이미지: Hereon / 무기환경화학
전 세계의 과학자들은 이미 놀라운 생태학적 편재성과 플라스틱 입자의 수명을 입증했습니다. 입자의 크기는 마이크로미터에서 0.5센티미터 사이입니다. 그들 중 일부는 큰 플라스틱 조각이 바다에서 부서지거나 육지에서 하수를 통해 직접 강으로 유입된 다음 바다로 유입될 때 발생합니다. 매우 높은 농도로 발생하면 미세플라스틱은 독성이 있습니다. 또한 다른 오염 물질을 축적, 운송 및 방출할 수도 있습니다. 이와 관련하여 유기 오염 물질에 대한 데이터가 이미 발표되었지만 물에 떠다니는 미세플라스틱 입자와 용해된 금속 사이의 상호 작용에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다.
The team, which includes first author Dr. Lars Hildebrandt, studied the accumulation of fifty-five different metals and semi-metals on polyethylene and polyethylene terephthalate particles, measuring 63 to 250 micrometers in size. “In regard to water polluted by plastics, the two types of plastics we studied play a vital role,” says environmental chemist Hildebrandt. “This is due to their wide range of application and the associated high production volumes. Most shopping bags, for example, are made of polyethylene (recycling code 4, LDPE), and plastic drinking bottles are almost without exception made of polyethylene terephthalate (recycling code 1, PET).”
제1저자인 Dr. Lars Hildebrandt는 63~250마이크로미터 크기의 폴리에틸렌 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 입자에 55가지 다른 금속과 반금속이 축적되어 있는 것을 조사했습니다. 환경 화학자 Hildebrandt는 "플라스틱으로 인한 수질 오염과 관련하여 우리가 조사한 두 가지 유형의 플라스틱이 중요한 역할을 합니다."라고 말합니다. “이는 다양한 응용 분야와 관련 높은 생산량 때문입니다. 예를 들어 대부분의 쇼핑백은 폴리에틸렌(재활용 코드 4, LDPE)으로 만들어지고 플라스틱 음료수 병은 거의 독점적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(재활용 코드 1, PET)로 만들어집니다."
The smaller the particle, the stronger the accumulation
입자가 작을수록 농축이 커집니다.
여기에 설명된 실험실 연구에서는 PE와 PET만 조사했지만 연구원들은 조사된 환경 샘플에서 폴리우레탄(그림 왼쪽)과 같은 수많은 다른 유형의 플라스틱을 발견했습니다. 이것들은 가장 현대적인 기기와 디지털 방법을 사용하여 직접 식별 및 측정됩니다(그림 오른쪽). 이미지: Hereon / 무기환경화학
“In the study, we determined that the accumulation becomes stronger when the particles become smaller and that there are significant differences between the various elements (metals and semi-metals) in terms of the extent of enrichment,” says coauthor Dr. Daniel Pröfrock, department head of Inorganic Environmental Chemistry at Hereon. Some metals, or more precisely their ions, such as chromium, iron, tin and the rare earths attached themselves almost entirely to the microplastics. Others, such as cadmium, zinc and cooper, showed almost no accumulation on the plastic over the entire test period. In addition, the polyethylene particles showed significantly greater accumulation than the polyethylene terephthalate particles.
"조사하는 동안, 우리는 입자가 작을수록 농축이 더 강하고 농축 정도 면에서 다양한 원소(금속 및 반금속) 사이에 상당한 차이가 있음을 발견했습니다."라고 공동 저자인 Dr. Hereon의 무기 환경 화학 부서 책임자인 Daniel Pröfrock 은 다음과 같이 말했습니다. 일부 금속, 보다 정확하게는 크롬, 철, 주석 및 희토류와 같은 이온은 미세 플라스틱에 거의 완전히 부착되었습니다. 카드뮴, 아연 및 구리와 같은 기타 물질은 전체 실험 기간 동안 플라스틱에 거의 침착되지 않았습니다. 또한, 폴리에틸렌 입자는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 입자보다 훨씬 더 풍부하였다.
Metals are almost completely released again
금속은 다시 거의 완전히 방출됩니다.
In the second phase of the test, the Hereon scientists could show that the particles loaded with metals or semi-metals almost completely released the respective metal contents again under chemical conditions, such as those that prevail in the digestive tract. “Our test set-up in the laboratory was actually simplified and without model organisms. Nonetheless, the results provide important evidence that microplastic particles, when absorbed by the body, act as a type of trojan horse for metals and that these metals can possibly be introduced into organisms to a greater extent in that way,” says Lars Heldebrandt, drawing his initial conclusion.Further studies are now being conducted to determine how other plastics frequently found in the environment behave and what influence the age of the particles and their weathering state have on the accumulation and release processes.
실험의 두 번째 부분에서 Hereon의 과학자들은 금속 또는 반금속으로 채워진 입자가 소화관에 널리 퍼져 있는 화학적 조건에서 각각의 금속 함량을 거의 완전히 방출한다는 것을 보여줄 수 있었습니다. “실험실에서의 테스트 설정은 모델 유기체 없이 단순화되었습니다. 그럼에도 불구하고 결과는 미세플라스틱 입자가 체내에 흡수될 때 일종의 금속 트로이 목마 역할을 하며 유기체에 더 많이 운반될 수 있다는 중요한 증거를 제공합니다”라고 Lars Hildebrandt는 초기 결론을 내렸습니다.
추가 테스트에서 현재 환경에서 자주 발견되는 다른 플라스틱이 어떻게 행동하는지 또는 입자의 나이와 풍화 상태가 축적 및 방출 과정에 어떤 영향을 미치는지 확인하고 있습니다.
Lars Hildebrandt는 동료와 함께 수많은 플라스틱 입자를 조사했습니다. 이렇게 하려면 먼저 샘플을 힘들게 준비한 다음 분석해야 합니다. 사진: Hereon / Steffen Niemann
원본 간행물
- https://doi.org/10.1016/j.hazl.2021.100035
- L. Hildebrandt, F.L. Nack, T. Zimmermann, D. Pröfrock, Microplastics as a Trojan horse for trace metals, Journal of Hazardous Materials Letters, 2021, 100035, ISSN 2666-9110
Website of the Department Inorganic Environmental Chemistry
연락하다
Dr. rer. nat. Daniel PröfrockHead of the Department Inorganic Environmental Chemistry
Phone: +49 (0)4152 87-2846
Institute of Coastal Environmental Chemistry Helmholtz-Zentrum Hereon
Gesa SeidelPress Officer
Phone: +49 (0)4152 87-1784
Communication and Media
Helmholtz-Zentrum Hereon
https://www.hereon.de/innovation_transfer/communication_media/news/102644/index.php.de
관련 논문 초록
음이온 결합 부위가 없다고 가정하기 때문에(대부분의 플라스틱은 비극성임) 과학자들은 오랫동안 순수 미립자 플라스틱이 금속 이온에 대해 불활성이라고 생각했습니다. 그러나 우리는 중성 pH에서 미세 플라스틱에 대한 상당한 금속 흡착과 위장 화학을 모방한 용액에서 방출이 환경 및 인간 생체 이용률에 대한 원리 증명 역할을 한다는 것을 입증했습니다.
경쟁적인 이온 교환 배양 실험은 55개의 금속과 준금속으로 구성되었습니다. 45%–75%의 As, Be, Bi, Cr, Fe, In, Pb, Th, Sn 및 희토류 원소 이온이 1시간 후에 흡착되면서 빠른 역학이 관찰되었습니다. 조사된 금속 및 준금속 양이온은 뚜렷한 분류가 가능한 수착 정도에 상당한 차이를 보였다. 미세플라스틱은 수중 및 인간의 생명에 대한 잠재적인 위험일 뿐만 아니라 - 이 백서에서 입증된 바와 같이 - 용해된 금속 양이온에 대한 트로이 목마 역할도 합니다. 해양 플라스틱 쓰레기와 미세플라스틱 흡착제의 증가가 예측됨에 따라 가까운 장래에 수생 및 인간의 건강에 대한 해당 효과의 중요성이 더 커질 것입니다.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S266691102100023X?via%3Dihub
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미세플라스틱 시험분석 기술서비스 및 시험표준개발 전문연구소
한국분석과학연구소 (KIAST)
- 시험/분석: 환경(수질/토양/대기/폐기물), 식품(음료/벌꿀/주류/소금/어패류/해조류),
화장품/치약/생활화학제품, 각종 식품용기(티백/젖병/종이컵 등) 및 관련 제품
- 표준개발: ISO/TC61/SC14, TC38, TC147/SC2&SC6 Microplastics Korean Delegate
IEC/TC 111/WG 3 & JWG 14 (RoHS/ELV/REACH SVHCs) Co-Convenor
IEC 62321-3-2(Halogen),-10 (PAHs), -13(BPA) Project leader
- 분석장비: TED-GC-MS, micro-FT-IR, C-IC, ICP-MS 광학현미경 등
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