Показатели загрязнения микропластиком (МП)

Для определения степени загрязнения микропластиком молочной продукции применяются такие метрики, как фактор загрязнения (CF), индекс нагрузки загрязнения (PLI), индекс загрязнения по Немерову (NPI) и индекс полимерной опасности (PHI). Эти показатели необходимы для оценки возможных угроз здоровью и формирования стратегий по снижению негативного воздействия.

Фактор загрязнения (CF) позволяет установить уровень загрязнения в каждой отдельной пробе, сравнивая фактическую концентрацию МП с фоновым значением.

Это соотношение выражается формулой (1) [1]:

(1)

где:

– Apx обозначает измеренное количество частиц МП,

– Bpx — фоновую концентрацию МП.

Значения CF распределяются по категориям: низкий (CF < 1), средний (1 < CF < 3), значительный (3 < CF < 6) и крайне высокий (CF > 6).

Молочные продукты выступают в качестве среды, через которую происходит поступление загрязнений МП из окружающей среды. Для оценки общей нагрузки загрязнения сначала рассчитывается коэффициент концентрации для каждого образца по уравнению (2), а затем на его основе (CFi) определяется PLI (уравнение (3)) [2].

(2)

(3)

где:

– Ci — обозначает концентрацию микропластика в пробе,

– C ₀ — минимальное среднее содержание МП в продуктах переработки, составляющее 1,68 н/кг [3].

Для интерпретации значений индекса загрязнения (PLI) используются критерии категорий опасности нагрузки МП-загрязнения, установленные Xu P. и др. (2018) [4] и Lin Q. и др. (2022) [5]. Согласно PLI, уровни риска классифицируются так: PLI >10 (Риск I), >20 (Риск II), >30 (Риск III) и >40 (Риск IV).

Индекс неметрического загрязнения (NPI) , рассчитываемый по формуле (4), определяет класс качества на основе степени распространённого загрязнения. Данный метод даёт обоснованное объяснение совокупного присутствия токсикантов в каждой точке отбора проб, поскольку на каждую такую точку может влиять комбинация различных вредных веществ. NPI представляет собой интегральный показатель загрязнения, учитывающий как средний коэффициент загрязнения (CF), так и максимальный CF, зафиксированный в образце.

(4)

Для исследуемых микропластиков (МП) средний показатель фактора загрязнения обозначается как CF, а его максимальное значение в образце — как CFmax [6]. Индекс NPI классифицирует уровень загрязнения: NPI <0,7 (безопасный), 0,7–1,0 (требует внимания), 1,0–2,0 (слабое загрязнение), 2,0–3,0 (умеренное загрязнение) и >3,0 (сильное загрязнение).

Далее, индекс полимерной опасности (PHI) рассчитывается по формуле (5):

(5)

где:

– Tpx обозначает содержание конкретного полимерного материала МП в пробе,

– Qy — показатель полимерного риска согласно определению Лигнера и соавт. (2011) [7]. Индекс PHI классифицируется следующим образом: PHI <10 (Низкий I), 10–100 (Умеренный II), 101–1000 (Значительный III) и 1001–10000 (Высокий IV).

Оценка предполагаемого суточного потребления

Воздействие частиц МП через пищу оценивается путем расчета предполагаемого суточного потребления (EDI, выраженного в МП/(кг × день)) для двух возрастных групп — детей и взрослых. Формула для расчета (уравнение (6)) основана на данных Линга и др. (2024) [8]:

(6)

где:

– ρ — концентрация частиц МП на единицу обработанного пищевого продукта (МП/кг).

– U — норма потребления данного продукта на человека (кг/день).

В этом контексте U обозначает рекомендованное ежедневное потребление различных продуктов переработки. Средняя масса тела (BW) принимается равной 50 кг для взрослых и 15 кг для детей [9]. Согласно данным Международной организации молочной промышленности за 2020 год, потребление молока составляет 0,219 кг в день на человека.

Индекс разнообразия

Разнообразие физических характеристик частиц МП, таких как размер, форма, цвет и тип полимеров, в образцах молочной продукции оценивается с помощью индекса разнообразия Симпсона (SDI) (уравнение (7)) и интегрального индекса разнообразия (DII) (уравнение (8)).

SDI вычисляется по формуле:

(7)

где:

– Pi — количество объектов, обладающих i-м свойством МП (например, определенной формой, размером, цветом или полимером),

– P — общее количество частиц МП.

Интегральный индекс DII объединяет разнообразие по всем изученным свойствам и рассчитывается следующим образом:

(8)

Значения SDI и DII варьируются в пределах от 0 до 1, причем чем ближе показатель к единице, тем выше разнообразие [10].

Литература:

1. Dietary exposure and risk assessment of plastic particles in cow's milk stored in various packaging materials / A. Binelli, M. Tognetto, C. Cremonesi [и др.]. — Текст: непосредственный // J. Hazard Mater. — 2025. — № 492. — С. 138052.

2. Problems in the assessment of heavy-metal levels in estuaries and the formation of a pollution index / D. L. Tomlinson, J. G. Wilson, C. R. Harris, D. W. Jeffrey. — Текст: непосредственный // Helgol. Meeresunters. — 1980. — № 33 (1). — С. 566–575.

3. Fadare, O. O. Microparticles and microplastics contamination in African table salts / O. O. Fadare, E. D. Okoffo, E. F. Olasehinde. — Текст: непосредственный // Mar. Pollut. Bull. — 2021. — № 164. — С. 112006.

4. Microplastic risk assessment in surface waters: a case study in the Changjiang Estuary, China / P. Xu, G. Peng, L. Su [и др.]. — Текст: непосредственный // Mar. Pollut. Bull. — 2018. — № 133. — С. 647–654.

5. Potential risk of microplastics in processed foods: preliminary risk assessment concerning polymer types, abundance, and human exposure of microplastics / Q. Lin, S. Zhao, L. Pang [и др.]. — Текст: непосредственный // Ecotoxicol. Environ. Saf. — 2022. — № 247. — С. 114260.

6. Receptor model-based source apportionment and ecological risk of metals in sediments of an urban river in Bangladesh / R. Proshad, T. Kormoker, M. A. Al [и др.]. — Текст: непосредственный // J. Hazard Mater. — 2022. — С. 127030.

7. Lithner, D. Environmental and health hazard ranking and assessment of plastic polymers based on chemical composition / D. Lithner, Å. Larsson, G. Dave. — Текст: непосредственный // Sci. Total Environ. — 2011. — № 18. — С. 3309–3324.

8. Identification and visualization of polystyrene microplastics/nanoplastics in flavored yogurt by raman imaging / X. Ling, J. Cheng, W. Yao [и др.]. — Текст: непосредственный // Toxics. — 2024. — № 5. — С. 330.

9. Human health risk assessment of elevated and variable iron and manganese intakewith arsenic-safe groundwater in Jashore, Bangladesh / G. C. Ghosh, M J H Khan, T. K. Chakraborty [и др.]. — Текст: непосредственный // Sci. Rep. — 2020. — № 10 (1). — С. 5206.

10. Using Simpson's diversity index to examine multidimensional models of diversity in health professions education / J. E. McLaughlin, G. W. McLaughlin, J. S. McLaughlin, C. Y. White. — Текст: непосредственный // Int. J. Med. Educ. — 2016. — С. 1.