כל מה שאנו אוכלים, לובשים או מורחים על הגוף מגיע בסופו של דבר לנחלים ולמקורות המים - גם הננו-חלקיקים שבהם. מחקר חדש בוחן את השפעתם על יצורים חיים

השימוש בננו-חלקיקים ברפואה ובמוצרי צריכה כמו טקסטיל, מזון וקוסמטיקה גדל והולך. וכמו כל החלקיקים הקטנים, גם הם אינם נשארים במקום אחד: הם חודרים לסדקים קטנים, נשטפים במים ומגיעים בסופו של דבר לסביבה: לנחלים, לאוקיינוסים ולאקוויפרים בבטן האדמה. איזה תהליכים עוברים עליהם בדרך לשם? מחקר שהתפרסם לפני כמה חודשים מנסה לתת תשובה ראשונית לשאלה.

יש סוגים שונים של ננו-חלקיקים, אך לכולם תכונה יסודית משותפת: הם קטנים מאוד, בטווח של עשרות ננומטרים, כלומר מיליארדית המטר, או פחות. גודלם הזעיר מעניק לחומר תכונות ייחודיות, כמו למשל יכולת לחדור למקומות בסביבה או בגוף שחלקיקים גדולים יותר אינם יכולים להגיע אליהם.

בתנאים מסוימים, ננו-חלקיקים יכולים גם להידבק זה לזה וליצור גושים גדולים יותר, הקרויים אגרגטים. שיש להם תכונות פיזיקליות וכימיות שונות מאלה של החלקיקים הגולמיים. לפיכך, כשננו-חלקיקים מגיעים לביוב, משתתפים בתהליכי טיהור השפכים ומגיעים לנחלים או לים, הם עוברים שינויים שהשפעתם על יצורים בטבע אינה ידועה עדיין במלואה.

בדרך אל הים

במחקר שנערך במכון הנורבגי לחקר המים בדקו אנסטסיה גיאורגנצופולו (Georgantzopoulou) ועמיתיה את אותם שינויים שעוברים ננו-חלקיקים של כסף וטיטניום במהלך טיהור שפכים, ואת ההשפעה שלהם על יצורים ימיים ויצורי מים מתוקים. החוקרים בנו במעבדה דגם של מכון טיהור שפכים והכניסו אליו בוצה: החומר האורגני המוצק ששוקע במהלך הטיפול הראשוני במפעל הטיהור, כמו גם חיידקים שמפרקים את החומר האורגני.

במשך חמישה שבועות הוסיפו החוקרים לבוצה ננו-חלקיקים מכמה סוגים נפוצים. הם כללו חלקיקי כסף, שהשימוש בהם מקובל מאוד בתעשייה הביו-רפואית ובקוסמטיקה בשל כושר החיטוי שלהם, וכן טיטניום דו-חמצני – שמשתמשים בו כמלבין בתעשיות המזון, הקוסמטיקה והטואלטיקה.

כשהחוקרים בחנו את הרכב המים המטופלים התברר להם שחלקיקי הטיטניום הדו-חמצני נצמדו זה לזה ויצרו אגרגטים, ואילו ננו-חלקיקי כסף נצמדו לחלקיקי גופרית, נחושת ואבץ. לאחר מכן הם חשפו יצורי מים כמו אצות, סרטנים וקרובי משפחתם למים האלה, וגם בחנו את השפעת הננו-חלקיקים על תאי זימים של דג טרוטה במבחנה.

ההשפעות שהתגלו היו מגוונות. למשל, החשיפה למים עם החומרים שעברו שינוי העלתה ב-45-20 אחוז את שיעורי התמותה של סרטנאים ימיים קטנטנים בשם קופפודים בהשוואה לחשיפה לחלקיקים גולמיים, אך כמעט שלא השפיעה על דפניות – סרטנאי מים מתוקים. ההבדל נובע כנראה מהתזונה השונה של כל מין. גם תאי הזימים נפגעו – החשיפה לחומרים שעברו שינוי פגמה בשלמות הריקמה (מה שאיפשר ליותר חומרים מזיקים לחדור פנימה) וכן השפיעה על מנגנוני ההגנה הטבעיים שלהם, בכך שעודדה ייצור חלבונים שקשורים לעמידות לחומרים זרים.

קופפודים | קרדיט: Shutterstock
שיעורי התמותה שלהם עלו עם החשיפה לחומרים שעברו שינוי. קופפודים | קרדיט: Shutterstock

"ביצענו את המחקר עם ננו-חלקיקים שעברו שינוי במהלך טיהור השפכים והשווינו את התוצאות להשפעת ננו-חלקיקים גולמיים, מפני שהראשונים משקפים טוב יותר את מה שמתרחש בסביבה",  סיכמה גיאורגנצופולו. "הרעילות המוגברת של הננו-חלקיקים שעברו שינוי מעידה שאי אפשר לחזות את השפעתם רק על סמך בדיקות שנערכות על הננו-חלקיקים הגולמיים, ומדגישה את החשיבות של הבנת השינויים שהם עוברים והשפעותיהם על יצורים חיים. מחקרים בעתיד צריכים לקחת בחשבון את השינויים שעוברים הננו-חלקיקים וליצור ניסויים בתנאים רלוונטיים, שיאפשרו להעריך את השפעות שלהם בטווח הארוך",על פי המשרד להגנת הסביבה בישראל, שפכים עירוניים הם מזהם המים הגדול ביותר. מכוני הטיהור בארץ מתקשים לשאת בנטל, כך שלא מעט שפכים גולמיים או מטופלים למחצה מוזרמים ישירות לנחלים ולוואדיות או לים. המחקר החדש מפנה את תשומת ליבנו לחומרים נוספים שיש לחקור את נוכחותם ואת השפעתם על הסביבה, כדי לשמור על מערכת אקולוגית בריאה ועל בריאותנו שלנו.