Nanoplastik im Trinkwasser ist bereits ein Grund zur Sorge, weil Menschen es direkt aufnehmen können, aber neue Forschung weist auf eine weitere mögliche Gefahr hin. Diese winzigen Plastikpartikel könnten auch schädliche Bakterien schwerer kontrollierbar machen.
In einer in Water Research veröffentlichten Studie fanden Jingqiu Liao von der Virginia Tech und ein internationales Team heraus, dass Nanoplastik mit Umweltmikroben interagieren kann, was indirekte Risiken für die menschliche Gesundheit schaffen könnte, insbesondere in Trinkwassersystemen.
„Es ist sehr wichtig, die negativen Auswirkungen von Nanoplastik auf die menschliche Gesundheit besser zu verstehen, nicht nur beim Menschen, sondern auch in der Umwelt, die indirekt die menschliche Gesundheit beeinflusst“, sagte Liao, Assistenzprofessorin für Bau- und Umweltingenieurwesen. „Das Nanoplastik kann die überlebensfähigkeit von antimikrobiell resistenten Krankheitserregern erhöhen, was schädlich für die Umwelt wäre und Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit hätte.“
Die Forscher berichteten, dass Bakterien, die Nanoplastik ausgesetzt sind, resistenter gegen Desinfektionsmittel werden können. Das könnte ernste Probleme für Wasseraufbereitungsanlagen und Verteilungsnetze schaffen, die das Trinkwasser sicher halten sollen.
„Wenn das Nanoplastik mit dem Biofilm und den darin enthaltenen Bakterien interagiert, kann es den Biofilm verstärken und widerstandsfähiger gegen alle Maßnahmen machen, die das Wasser sauber halten sollen“, sagte Liao, die auch Mitglied des Global Change Center des Fralin Life Sciences Institute ist.
Nanoplastik ist eine kleinere Kategorie von Mikroplastik. Es hat eine Größe von etwa einem bis 1.000 Nanometern und ist mit bloßem Auge nicht sichtbar. In dieser Studie untersuchten die Forscher, wie diese Partikel die Bildung von Biofilmen in Trinkwassersystemen beeinflussen.
Biofilme sind Bakteriengruppen, die sich an Oberflächen anheften, einschließlich der Innenwände von Wasserrohren. Die Mikroben produzieren ein schützendes Material um sich herum, das die Gemeinschaft vor Umweltbedrohungen schützt.
Biofilme sind nicht immer schädlich. In manchen Umgebungen können sie helfen, unerwünschte Substanzen zu entfernen. In Trinkwasserverteilungssystemen können sie jedoch ein Risiko darstellen, da einige der enthaltenen Bakterien Krankheiten verursachen können.
Die Sache wird durch Bakteriophagen weiter verkompliziert, das sind Viren, die Bakterien infizieren. Vor dieser Forschung wussten Wissenschaftler relativ wenig darüber, wie Nanoplastik die Beziehungen zwischen Biofilmen, Bakterien und diesen Viren beeinflussen könnte.
„Der primäre Prozess, der uns besonders interessierte, ist, wie die Bakterien und die Bakteriophagen miteinander interagieren, während das Nanoplastik den Biofilm als Ganzes beeinflusst“, sagte Liao, die auch Mitglied des Center for Emerging, Zoonotic, and Arthropod-borne Pathogens des Fralin Life Sciences Institute ist.
Die Forscher untersuchten einen Biofilm aus E. coli und Pseudomonas aeruginosa. Wenn der Biofilm Nanoplastik ausgesetzt wurde, reagierten die Bakterien auf verschiedene Weise: Verschiedene Bakterien „sprechen“ miteinander und setzen Substanzen frei, die den Biofilm dicker, schwerer und schützender machen; Prophagen werden aktiv, zerstören Bakterienzellen und produzieren neue Viruspartikel; und die Bakterien verteidigen sich mit CRISPR als antivirales Abwehrsystem.
Die Studie ergab, dass die Exposition gegenüber Nanoplastik die physikalische Stärke des Biofilms erhöhte und ihn widerstandsfähiger gegen Desinfektionsmittel machte. Die Autoren schlussfolgern, dass „die erhöhte mechanische Festigkeit des Biofilms und seine Resistenz gegen Desinfektionsmittel eine potenzielle Herausforderung für Wasseraufbereitungs- und Verteilungssysteme darstellen, da Nanoplastik die Bildung schwer zu beseitigender Biofilme auf der Oberfläche einiger Wasseraufbereitungs- und Verteilungssysteme verstärken könnte.“
Liao sagte, dass weitere Studien notwendig seien, um die molekularen Prozesse zu identifizieren, die die Reaktionen komplexer Biofilme mit mehreren mikrobiellen Arten steuern. Sie merkte auch an, dass die Partikelgröße eine wichtige Rolle spielen könnte – Mikroplastik ist größer als Nanoplastik und könnte