Misurati i nanoplastici ambientali combinando TD-PTR-MS ad alta sensibilità con alpinisti addestrati che hanno campionato ghiacciai ad alta latitudine
I nanoplastici - particelle di plastica inferiori a 1 µm - sono ampiamente disperse a causa del loro basso peso. Un team di ricerca coordinato dal Centro di ricerca ambientale di Helmholtz (UFZ) ha ora pubblicato su Scientific Reports (1) un articolo sui rapporti scientifici che mostrano la misura in cui i ghiacciai ad un'altitudine di oltre 3.000 metri nelle Alpi sono inquinati da nanoplastici. I ricercatori hanno fatto affidamento sulla scienza dei cittadini per raccogliere i dati. Gli alpinisti hanno raccolto i campioni sui ghiacciai.
Le nanoplastiche vengono create principalmente attraverso la degradazione di macro e microplastiche nell'ambiente, attraverso processi di decomposizione abiotici e biotici come enzimi, ossidazione, idrolisi e abrasione meccanica. Il contributo delle macro e microplastiche all'inquinamento ambientale è stato ampiamente studiato. Tuttavia, si sa molto meno sulle particelle nanoplastiche, che possono rappresentare rischi ancora maggiori per gli esseri umani. «Le nanoplastiche sono particolarmente preoccupanti perché, a differenza delle microplastiche, non vengono filtrate. Gli esseri umani possono facilmente inalare le particelle, che, grazie alle loro piccole dimensioni, possono penetrare le membrane ed entrare nel flusso sanguigno», afferma il dottor Dušan Materić (2), responsabile scientifico del progetto e chimico presso l'Helmholtz Centre for Environmental Research - UFZ.
Grazie al loro peso ridotto, le nanoparticelle possono essere trasportate su lunghe distanze attraverso l'atmosfera. Tuttavia, mancano ancora studi globali su come raggiungano regioni remote lontane dai centri industriali e urbani. Nel loro lavoro di ricerca, Materić e i suoi colleghi hanno studiato la misura in cui i ghiacciai delle Alpi sono contaminati da nanoparticelle e le fonti da cui provengono.
I ricercatori hanno dovuto prima raccogliere campioni da oltre 3.000 metri sopra il livello del mare. «Per i ricercatori, è difficilmente possibile e spesso troppo pericoloso entrare in queste regioni. Non solo hai bisogno di tempo per lunghe escursioni e conoscenze locali specializzate, ma soprattutto, devi essere fisicamente in forma per poter trascorrere diversi giorni viaggiando sui ghiacciai con uno zaino pesante», afferma la prima autrice, la dottoressa Leonie Jurkschat.
Gli scienziati hanno quindi collaborato con un team di alpinisti. Lungo la storica Alpine Trail High Level Route (3) da Chamonix (Francia) a Zermatt (Svizzera), hanno raccolto neve e ghiaccio dai ghiacciai in 14 località in Francia, Italia e Svizzera, lontano dai sentieri escursionistici turistici, e hanno poi inviato i campioni all'UFZ per l'analisi.
«Gli scalatori hanno rimosso il ghiaccio dallo strato superiore del ghiacciaio perché volevamo analizzare l'esposizione alle nanoplastiche nelle ultime settimane», spiega Materić. Per prevenire la contaminazione, i ricercatori dell'UFZ hanno ampiamente formato gli alpinisti in workshop online in anticipo. Ad esempio, gli scalatori dovevano usare nuovi indumenti e nuove corde, il campionatore doveva essere sempre il primo della squadra di cordata e il campionamento doveva avvenire il più rapidamente possibile per prevenire la contaminazione.
Durante l'analisi dei campioni presso l'UFZ, i ricercatori hanno utilizzato uno spettrometro di massa a reazione di trasferimento protonico ad alta risoluzione, che è accoppiato al desorbimento termico e misura le concentrazioni di gas organici in tracce. Il TD-PTR-MS brucia la plastica presente nei campioni. Lo spettrometro di massa quantifica i gas rilasciati durante il riscaldamento. Poiché ogni polimero produce una sorta di impronta digitale dei gas, è possibile determinarne l'identità e la concentrazione.
I ricercatori dell'UFZ hanno trovato principalmente abrasione degli pneumatici e le plastiche polietilene e polistirene nei campioni del ghiacciaio, mentre il polietilene tereftalato (PET) è stato trovato molto meno frequentemente. In totale, sono stati in grado di rilevare nanoplastiche solo in cinque delle 14 località. «Questo dimostra che non tutte le aree di un ghiacciaio sono inquinate. Dove il vento è particolarmente forte, le nanoparticelle vengono spazzate via e si riaccumulano nelle aree del ghiacciaio che sono più riparate dal vento», afferma Materić. Le concentrazioni di nanoplastiche nei cinque siti erano comprese tra 2 e 80 ng/ml di neve sciolta.
I ricercatori dell'UFZ volevano anche sapere da dove provenissero le particelle nanoplastiche rilevate. A tal fine, hanno collaborato con i colleghi del NILU in Norvegia. Hanno utilizzato il modello di dispersione delle particelle “Flexpart” per modellare e analizzare il trasporto atmosferico delle particelle. Tenendo conto di vari parametri come vento, temperatura, copertura nuvolosa e pressione atmosferica, sono riusciti a modellare dove è più probabile che le nanoplastiche di diverse dimensioni, densità e pesi abbiano avuto origine in base al luogo in cui sono state trovate sul ghiacciaio.
«Nella modellazione, le nanoparticelle vengono virtualmente inviate al loro luogo di origine», afferma Materić. Il team di ricerca ha scoperto che è molto probabile che le nanoplastiche vengano trasportate ai ghiacciai alpini da ovest e lì vengano depositate. Nei luoghi in cui sono state trovate le nanoplastiche, oltre il 50% delle particelle proviene dall'Atlantico. «C'è molta macro e microplastica nel mare. Questa si scompone in nanoplastica e viene fatta turbinare dalle onde e dallo scoppio delle bolle e alla fine entra nell'atmosfera», spiega Materić. Per quanto riguarda la terraferma, la maggior parte delle particelle proviene dalla Francia (oltre il 10%), seguita da Spagna e Svizzera.
Per scoprire ancora di più sull'inquinamento da nanoplastiche sui ghiacciai, il dottor Materić ha assunto il ruolo di direttore scientifico nel progetto Citizen Science GAPS 2024 (4). L'obiettivo è far sì che team di alpinisti raccolgano campioni dai ghiacciai di tutto il mondo. Questi saranno poi analizzati presso l'UFZ. Alcuni, ad esempio dall'Antartide, dalla Nuova Zelanda e dall'Himalaya, sono già arrivati nei laboratori dell'UFZ e sono in attesa di essere analizzati.
Riferimenti:
(1) Using a citizen science approach to assess nanoplastics pollution in remote high-altitude glaciers
(2) Dušan Materić
(4) GAPS 2024-25
Descrizione foto: Gli alpinisti prelevano campioni da un ghiacciaio. - Credit: Zoe Salt.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Nanoplastics at lofty heights