1 godzina temu
Substancje chemiczne wykorzystywane do produkcji ekranów ciekłokrystalicznych (LCD) mogą gromadzić się w organizmach ssaków morskich. Nowe badanie chińskich naukowców pokazuje, iż tzw. monomery ciekłokrystaliczne (LCM), stosowane w produkcji telewizorów, komputerów i telefonów, trafiają do środowiska wodnego i akumulują się w tkankach zwierząt, co może stanowić poważne zagrożenie dla ich zdrowia.
Elektronika jako źródło nowych zanieczyszczeń
Ekrany ciekłokrystaliczne należą do najpopularniejszych elementów współczesnej elektroniki. Do ich produkcji wykorzystuje się monomery ciekłokrystaliczne, czyli związki chemiczne nadające wyświetlaczom odpowiednie adekwatności optyczne. Skala ich zastosowania jest ogromna. Szacuje się, iż do 2030 r. do strumienia elektroodpadów będzie trafiać choćby 74 mln ton urządzeń z ekranami LCD rocznie.
Problem pojawia się przy utylizacji tych urządzeń. Substancje chemiczne zawarte w ekranach mogą przedostawać się do środowiska. LCM charakteryzują się dużą trwałością, zdolnością do bioakumulacji i potencjalną toksycznością. Oznacza to, iż mogą utrzymywać się w środowisku przez długi czas i gromadzić w organizmach.
Delfiny i morświny jako wskaźnik zanieczyszczenia oceanu
Badanie, którego wyniki opublikowano w czasopiśmie Environmental Science & Technology, przeprowadzono w rejonie ujścia Rzeki Perłowej do północnej części Morza Południowochińskiego, jednym z najbardziej uprzemysłowionych obszarów świata. Region ten jest jednocześnie ważnym siedliskiem zagrożonych gatunków waleni, takich jak garbogrzbiet chiński (Sousa chinensis) oraz morświnek bezpłetwy (Neophocaena phocaenoides).
Naukowcy przeanalizowali próbki tkanek 16 delfinów i 26 morświnów, pozyskane z martwych osobników znalezionych w regionie. Badano m.in. mięśnie, mózg, wątrobę, nerki i tłuszcz podskórny. Wyniki pokazały, iż monomery ciekłokrystaliczne są powszechnie obecne w tkankach tych zwierząt. Spośród 62 analizowanych związków LCM aż 38 wykryto w co najmniej jednej próbce. Jest to pierwsze bezpośrednie potwierdzenie, iż substancje stosowane do produkcji ekranów elektronicznych mogą gromadzić się w organizmach dzikich ssaków morskich.
Zanieczyszczenia odkładają się w tłuszczu i mózgu
Stężenia sumy monomerów ciekłokrystalicznych w badanych tkankach wahały się od wartości poniżej granicy oznaczalności do 203 ng/g suchej masy. Średnie stężenie wynosiło 53,6 ą 65,3 ng/g w tkankach delfinów oraz 32,7 ą 41,8 ng/g u morświnów.
Największe ilości tych związków wykryto w tkankach bogatych w tłuszcz. U delfinów najwyższe poziomy stwierdzono w tłuszczu podskórnym oraz mięśniach, gdzie średnie stężenia wynosiły odpowiednio 57,9 ą 70,8 ng/g oraz 66,6 ą 68,5 ng/g. U morświnów najwyższe stężenia odnotowano w tłuszczu podskórnym (45,7 ą 53,5 ng/g), a także w mózgu (38,7 ą 36,8 ng/g).
Szczególnie niepokojąca jest obecność LCM w tkance mózgowej. kilka zanieczyszczeń środowiskowych potrafi przenikać przez barierę krew–mózg, dlatego odkrycie to budzi obawy dotyczące możliwości wystąpienia skutków ubocznych w układach nerwowych tych zwierząt.
Kilka związków odpowiada za większość zanieczyszczeń LCM
Analiza składu chemicznego wykazała, iż cztery związki odpowiadają za ponad 80 proc. wszystkich wykrytych monomerów ciekłokrystalicznych. Są to MPCB, PPB, PeCHPrB oraz MOPrCHB – substancje powszechnie stosowane w ekranach telewizorów, komputerów i telefonów.
W tkance tłuszczowej delfinów dominował związek PPB, który stanowił około 45 proc. wszystkich wykrytych LCM. W mózgu delfinów najczęściej występował natomiast MOPrCHB, odpowiadający za 75 proc. zawartości tych związków. U morświnów najczęściej wykrywano PPB oraz PeCHPrB.
Badacze zaobserwowali także silną zależność między stężeniami LCM w tłuszczu i mięśniach. Współczynnik korelacji wynosił 0,77 dla tłuszczu oraz 0,96 dla mięśni, co sugeruje podobne drogi narażenia u obu gatunków, najprawdopodobniej związane z dietą.
Telewizory i komputery głównym źródłem LCM
Aby ustalić źródła zanieczyszczeń, naukowcy przeprowadzili analizę statystyczną profili chemicznych LCM. Wyniki wskazują na bardzo silne podobieństwo między składem związków w tkankach waleni a profilem chemicznym ekranów elektronicznych. Współczynnik korelacji wyniósł 0,96, co wskazuje na wyraźne powiązanie między emisją związków z urządzeń elektronicznych a zanieczyszczeniem środowiska morskiego.
Największy udział w emisji tych zanieczyszczeń mają telewizory LCD, które odpowiadają za około 56,8 proc. wykrytych LCM. Kolejne miejsca zajmują monitory komputerowe z udziałem wynoszącym 23,7 proc., telefony – 11 proc. oraz inne ekrany komputerowe (8,5 proc).
Zmiany technologiczne wpływają na poziom zanieczyszczeń
Badacze przeanalizowali także zmiany stężeń LCM w tkankach morświnów w latach 2007–2021. Okazało się, iż średnie wartości były wyraźnie wyższe w okresie 2007–2017 niż w latach 2018–2021. Trend czasowy wskazuje na wzrost poziomu LCM w latach 2007–2015, stabilizację w latach 2015–2017, a następnie spadek po 2017 r. Naukowcy wiążą te zmiany z rosnącym udziałem technologii LED, która stopniowo zastępuje tradycyjne wyświetlacze LCD.
Badania komórkowe wskazują na potencjalne skutki zdrowotne
Aby ocenić potencjalne skutki biologiczne akumulacji LCM, przeprowadzono eksperymenty na komórkach skóry i nerek waleni. Testowano osiem związków występujących najczęściej w badanych tkankach.
Dwa z nich – MOPrCHB i EDFPPB – obniżały przeżywalność komórek przy wyższych stężeniach. Efekt ten pojawiał się przy poziomach 258 ng/ml w przypadku MOPrCHB oraz 51 ng/ml dla EDFPPB.
Analiza aktywności genów wykazała, iż LCM mogą wpływać na wiele procesów biologicznych, w tym rozwój tkanek, funkcjonowanie układu krążenia, reakcje zapalne oraz cykl komórkowy i replikację DNA. Szczególnie MOPrCHB hamował aktywność genów odpowiedzialnych za podział komórek i kopiowanie materiału genetycznego, co było zgodne z obserwowanym spadkiem żywotności komórek w eksperymencie.
Problem rośnie wraz z ilością elektroodpadów
Choć stężenia LCM w tkankach waleni są w tej chwili niższe niż poziomy klasycznych zanieczyszczeń, takich jak DDT czy PCB, autorzy badania podkreślają, iż ich znaczenie może się zwiększyć wraz z narastającą ilością elektroodpadów.
Monomery ciekłokrystaliczne mogą także współoddziaływać z innymi zanieczyszczeniami środowiska, takimi jak związki PFAS, metale ciężkie czy mikroplastik. Taka kombinacja czynników prawdopodobnie zwiększy presję na organizmy morskie. Zdaniem autorów konieczne są dalsze badania nad toksycznością LCM oraz działania ograniczające emisję tych zanieczyszczeń związanych z rosnącą górą elektroodpadów.
Źródło:
Liquid Crystal Monomers Released from LCD Displays Accumulate in Endangered Marine Cetaceans Triggering Health Concerns,Danyang Tao, Chengzhang Li, Yajing Sun, Yuefei Ruan, Qianqian Jin, Jiaji Sun, Yichun Lu, Brian C. W. Kot, Paul K. S. Lam, Fengchang Wu, Jia He, John P. Giesy, Kurunthachalam Kannan, Bo Liang, Wenhua Liu, Lin Zhang, Yunsong Mu, Kenneth M. Y. Leung, and Yuhe He, Environmental Science & Technology Article ASAP, DOI: 10.1021/acs.est.5c17767
