Potrivit lui Jingqiu Liao , profesor asociat la catedra de construcții civile și ecologie de la Universitatea Politehnică din Virginia, acest lucru creează probleme suplimentare în protejarea sănătății umane, deoarece prezența nano-plasticului nu numai că expune direct oamenii la substanțe toxice poluante, dar contribuie și la supraviețuirea microorganismelor patogene din mediu, capabile să reziste proceselor obișnuite de dezinfecție, ceea ce poate afecta răspândirea bolilor.
Studiul, publicat în revista Water Research și realizat de un grup internațional condus de Liao, este dedicat studierii influenței nanoplasturilor asupra formării biofilmelor bacteriene în sistemele de alimentare cu apă potabilă. Studiul subliniază că rezistența mecanică crescută a biofilmului și capacitatea acestuia de a rezista la dezinfectanți reprezintă o amenințare pentru eficiența stațiilor de epurare , deoarece contribuie la conservarea microbilor patogeni în conductele de apă.
Studiul arată că interacțiunea nano-plasticului cu microorganismele contribuie la conservarea microbilor patogeni în conductele de apă, ceea ce reprezintă un obstacol suplimentar pentru eficiența măsurilor sanitare aplicate în stațiile de epurare.
Ca urmare, sarcina controlului sanitar constă nu numai în eliminarea directă a plasticului sau a agenților patogeni, ci și în depășirea rezistenței care apare ca urmare a interacțiunii acestor materiale în mediul acvatic, a remarcat Liao într-o discuție cu reprezentanții Universității Politehnice din Virginia .
Nanoplasticul , o fracțiune minusculă de microplastic, are dimensiuni cuprinse între unu și o mie de nanometri, ceea ce îl face imposibil de detectat cu ochiul liber. Spre deosebire de particulele mai mari de microplastic, aceste fragmente minuscule pot penetra barierele fizice și chimice ale sistemelor de purificare, facilitând contactul lor cu comunitățile biologice care populează conductele și suprafețele canalelor de apă potabilă.
Cercetătorii au studiat modul în care aceste particule contribuie la formarea și consolidarea biofilmelor — comunități în care supraviețuiesc și interacționează diferite tipuri de bacterii, creând o matrice protectoare care le protejează de mediul ostil.
Biofilmele, cunoscute pentru capacitatea lor de a adera la suprafețele interioare ale țevilor, pot fi utile în anumite situații pentru eliminarea contaminanților. Cu toate acestea, dacă conțin bacterii patogene, cum ar fi Escherichia coli sau Pseudomonas aeruginosa, ele reprezintă o amenințare directă pentru consumul uman. În plus, aceste agregate bacteriene servesc drept refugiu pentru virusuri cunoscute sub numele de bacteriofagi, a căror interacțiune cu nanoplasticul nu a fost studiată în detaliu până la prezentul studiu.
Rezultatele studiului evidențiază o serie de reacții complexe în interiorul biofilmelor expuse la nano-plastic. Pe de o parte, bacteriile intensifică comunicarea între specii și secretă compuși care consolidează integritatea și densitatea biofilmului.
Pe de altă parte, se observă că „profagii se activează, distrugând celulele bacteriene în care se află și generând noi particule virale”, așa cum se descrie în raportul principal. Acest ciclu viral sporește dinamica genetică și adaptabilitatea comunității bacteriene.
În același timp, bacteriile activează sisteme de apărare, cum ar fi CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), care le permit să atace bacteriofagii, făcând tăieturi precise în ADN-ul sau ARN-ul lor genetic. Acest tip de protecție antivirală contribuie la rezistența biofilmului, îngreunând și mai mult distrugerea acestuia.
Interacțiunea nanoplasticului cu microorganismele crește semnificativ riscurile microbiene, deoarece, potrivit lui Liao, „nanoplasticul poate contribui la formarea biofilmelor, care sunt dificil de îndepărtat de pe suprafața unor sisteme de tratare și distribuție a apei”. Pentru stațiile de epurare, acest lucru înseamnă că metodele tradiționale de dezinfecție bazate pe clorinare sau ozonizare pot fi insuficiente, ceea ce va necesita revizuirea protocoalelor de curățare.
După cum a declarat Liao într-un interviu acordat Universității Politehnice din Virginia, mai sunt multe de făcut pentru a înțelege mecanismele moleculare exacte care determină aceste reacții ecologice în biofilmele multispecifice atunci când interacționează cu nanoplasticul. În acest sens, el subliniază diferența esențială față de microplastic, care are o dimensiune mai mare și al cărui impact asupra microorganismelor și virusurilor integrate în biopelicule poate fi semnificativ diferit de impactul nanoplasticului. „Dimensiunea particulelor de plastic poate determina tipul și amploarea consecințelor asupra dinamicii comunităților bacteriene și virale din apă”, a remarcat Liao.
În domeniul științific, experiența lui Liao în ecologia microbiană și analiza metagenomică îi permite să rezolve aceste noi probleme. Recent, ea a primit o bursă Scaling-Up la Facultatea de Inginerie, care susține cercetările sale privind influența proceselor determinate și stochastice asupra structurii ecotipurilor bacteriene din sol, așa cum este descris în publicația sa din revista Nature Communications .
Concluziile principale ale noii cercetări, după cum subliniază autorii, publicate în revista Water Research , evidențiază necesitatea urgentă de a lua în considerare riscurile microbiene asociate cu nanoplastice conținute în apă , pe lângă pericolul direct deja cunoscut al acestor substanțe pentru sănătatea umană.
În special, creșterea rezistenței biofilmelor la dezinfectanți complică atingerea obiectivului de a asigura apă potabilă fără agenți patogeni și sporește necesitatea cercetării unor tehnologii de purificare mai perfecționate sau mai specifice.
„Rezultatele noastre oferă o nouă înțelegere a interacțiunii dintre nanoplastice și dinamica interacțiunii dintre bacterii și fagi, subliniind riscurile microbiene mai mari asociate cu nanoplasticele conținute în apă”, a concluzionat Liao.
Grupul de cercetători a ajuns la concluzia că o înțelegere mai profundă a mecanismelor moleculare va permite dezvoltarea de strategii mai eficiente atât pentru dezinfectarea apei, cât și pentru combaterea microorganismelor periculoase.
În același timp, ei notează că persistența și acumularea nanoplasticelor în ecosistemele acvatice reprezintă una dintre cele mai îngrijorătoare probleme ecologice, deoarece interacțiunea acestora cu microbiota poate avea consecințe care nu au fost încă pe deplin evaluate, atât pentru sănătate, cât și pentru sistemele tehnologice de alimentare cu apă.
