Научные сотрудники Университета Байройта в Гемании исследовали две стандартные дисперсионные краски и обнаружили, что они содержат множество вредоносных твердых частиц размером всего несколько микро- или нанометров. Об этом сообщает портал SciTechDaily. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Дисперсионные краски часто используются в домах для окраски стен и потолков. Междисциплинарная исследовательская группа из Университета Байройта с помощью современных методик изучила химический состав двух распространенных дисперсионных красок и выявила значительное количество твердых частиц размером всего в несколько микро- или нанометров.
Содержание твердых веществ в двух красках составляет 49 и 21 вес.% соответственно, тогда как содержание органических веществ составляет 57 и 7 вес.%. Характерными твердыми компонентами в микро- или нанометровом диапазоне являются частицы диоксида кремния, диоксида титана и карбоната кальция, а также частицы различных видов пластика, особенно полиакрилата.
Проверки на биологических тест-системах показали, что эти частицы вредны для живых организмов. Однако, такие частицы можно отфильтровать из воды перед попаданием в окружающую среду с помощью новой мембраны, разработанной в том же Байройтском университете.
«Многие из этих крошечных частиц попадают в окружающую среду, например, в результате истирания слоев краски или выветривания. Наше исследование выявило, что когда кисти, валики, скребки и ведра, используемые для покраски стен и потолков, очищаются путем вымывания остатков краски, частицы дисперсионных красок могут попасть в сточные воды и, следовательно, в окружающую среду. Это потребовало тщательного изучения, что тем более актуально, учитывая всемирное распространение дисперсионных красок и их разнообразный состав материалов», – отметил профессор Андреас Грайнер из Совместного исследовательского центра «Микропластики».
Для своих исследований ученые из Байройта выбрали две тест-системы, хорошо зарекомендовавшие себя в исследованиях: водяные блохи вида Daphnia magna и линию клеток мыши.
Водяных блох тестировали в соответствии с рекомендациями ОЭСР по тестированию химических веществ. В этом тесте учитывается подвижность организмов. Выявлено, что подвижность дафний значительно снижается при содержании в воде высокой доли растворенных и нерастворенных частиц неорганического нано- и микропластика.
В клетках мышей наблюдалось снижение клеточной активности, которое, как правило, было вызвано частицами в нанометровом диапазоне. Метаболизм в клетках мыши значительно нарушался наночастицами диоксида титана и, в частности, пластика.
«Наши исследования показывают, что ингредиенты дисперсионных красок могут вызывать реакции разной степени в организмах и клетках. Поэтому такие ингредиенты могут нанести вред окружающей среде», – объяснил профессор Кристиан Лафорш.
«Во многом остается нерешенным и вопрос о том, как ингредиенты дисперсионных красок взаимодействуют с другими веществами в различных средах – например, в воздухе, в почве или в реках. Однако уже сейчас ясно, что дисперсионные краски не следует небрежно выбрасывать в окружающую среду», подчеркнула профессор Рут Фрайтаг, заведующая кафедрой технологической биотехнологии в Университете Байройта.
Параллельно с изучением дисперсионных красок и их возможных эффектов исследователи дополнительно разработали новый техпроцесс – удаления потенциально вредных частиц дисперсионных красок для стен из сточных вод путем фильтрации. Это предполагает использование мембраны из функционализированных волокон, полученных методом электропрядения, с целью улавливать микро- и наночастицы.
С одной стороны, поры мембраны настолько малы, что микрочастицы не могут пройти через них. С другой стороны, взаимодействие между волокнами мембраны и наночастицами приводит к тому, что они прилипают к поверхности мембраны, даже если бы они входили в поры. В обоих случаях фильтрующий эффект не связан с быстрой и масштабной закупоркой пор. Поэтому вода, например, может легко проходить через мембрану и стекать.
Как показали испытания, мембрана оказалась способна удерживать типичные красящие компоненты – в частности, наночастицы диоксида титана и полиакрилата, а также микрочастицы карбоната кальция.
«В повседневной жизни все эти компоненты вместе сбрасываются в сточные воды. Там они смешиваются, а в некоторых случаях даже меняют свою структуру и свойства за счет взаимодействия. Поэтому мы специально протестировали фильтрующую способность нашей электропрядной мембраны на таких смесях. Достигнутые нами высокие фильтрующие эффекты показывают, что этот процесс имеет большой потенциал, когда речь идет о очистке воды от частиц микро- и нанометрового диапазона, таких как те, которые содержатся в широко используемых красках во всем мире», – отметил Грейнер.