آلودگی پلاستیکی در آب معمولاً به شکل بطریهای شناور یا ذرات ریز پلاستیک دیده میشود. اما بخش بسیار بزرگتری از این بحران، از دید پنهان میماند. پژوهشهای جدید نشان میدهد که میکروپلاستیکها تحت تأثیر نور خورشید، ابرهایی نامرئی از مواد شیمیایی را وارد آب میکنند که میتواند پیامدهای گستردهای برای اکوسیستمهای آبی داشته باشد.
نشت مواد شیمیایی میکروپلاستیکها در محیطهای آبی
میکروپلاستیکها پس از ورود به رودخانهها، دریاچهها و اقیانوسها بهطور مداوم با آب در تماس هستند. نور خورشید باعث شکسته شدن پیوندهای شیمیایی روی سطح پلاستیک میشود و در نتیجه، مولکولهای کوچکی بهتدریج وارد آب میشوند.
دانشمندان این فرایند را «مشتقسازی» توصیف میکنند؛ یعنی آزادسازی تدریجی مواد شیمیایی، نه تجزیه ناگهانی پلاستیک.
نقش نور خورشید در آزادسازی کربن محلول
مطالعهای جدید که در نشریه علمی New Contaminants منتشر شده، به بررسی چگونگی شکلگیری و تحول مواد آلی محلول مشتقشده از میکروپلاستیکها پرداخته است.
در این پژوهش، چهار نوع پلاستیک رایج در طبیعت بررسی شد:
- پلیاتیلن
- پلیاتیلن ترفتالات
- پلیلاکتیک اسید
- پلیبوتیلن آدیپات کو-ترفتالات
دو مورد اول، پلاستیکهای نفتپایه متداول هستند. دو مورد دیگر بهعنوان پلاستیکهای زیستتخریبپذیر شناخته میشوند. هر چهار نوع، در طول زمان کربن آلی محلول را وارد آب کردند.
تابش فرابنفش، عامل اصلی تشدید آلودگی
نتایج نشان داد که نور فرابنفش بیشترین تأثیر را دارد. میزان آزادسازی مواد شیمیایی در شرایط نوری، بهمراتب بیشتر از شرایط تاریک بود.
پلاستیکهای زیستتخریبپذیر به دلیل ساختار ضعیفتر زنجیرههای پلیمری، کربن محلول بیشتری آزاد کردند.
سرعت آزادسازی مواد شیمیایی ثابت میماند
دانشمندان چندین مدل را برای توضیح سرعت آزادسازی مواد شیمیایی آزمایش کردند. نتایج نشان داد که این فرایند از رفتار «مرتبه صفر» پیروی میکند.
به بیان ساده، سرعت آزادسازی ثابت باقی میماند و با افزایش غلظت مواد در آب کاهش نمییابد. محدودیتهای فیزیکی سطح پلاستیک، کنترلکننده اصلی این فرایند هستند.
پدیده انتشار از لایه نازک آب
در شرایط تابش فرابنفش، یک لایه بسیار نازک آب در اطراف پلاستیک تشکیل میشود که حرکت مواد شیمیایی را کند میکند. این پدیده با عنوان «انتشار فیلمی» شناخته میشود.
نوع پلاستیک و میزان قرارگیری در معرض نور خورشید، اهمیت بیشتری نسبت به تجمع مواد شیمیایی در آب دارند.
تفاوت مواد شیمیایی پلاستیکی با مواد آلی طبیعی
مواد آلی طبیعی موجود در رودخانهها رفتار متفاوتی دارند. این مواد در تاریکی سریعتر کربن آزاد میکنند و واکنش کمی به نور فرابنفش نشان میدهند.
در مقابل، مواد مشتقشده از میکروپلاستیکها واکنش بسیار شدیدی به نور خورشید دارند.
نور خورشید چگونه شیمی پلاستیکها را تغییر میدهد
ابزارهای پیشرفته شیمیایی نشان دادند که ترکیبات آزادشده از میکروپلاستیکها، مخلوطی بسیار پیچیده هستند.
این ترکیبات شامل موارد زیر میشوند:
- افزودنیهای مورد استفاده در تولید پلاستیک
- واحدهای سازنده کوچک پلیمرها
- قطعاتی که در واکنشهای نوری ایجاد میشوند
افزایش ترکیبات اکسیژندار
پلاستیکهایی با ساختار حلقوی، ترکیبات پیچیدهتری آزاد کردند. با افزایش تابش نور، گروههای غنی از اکسیژن بیشتر شدند.
الکلها، اسیدها، اترها و ترکیبات کربونیل با گذشت زمان روی سطح پلاستیک تشکیل شدند. این تغییرات، جذب نور و واکنشپذیری شیمیایی را افزایش میدهد.
تحول ترکیب شیمیایی در طول زمان
تحلیل فلورسانس نشان داد که مواد آلی مشتقشده از میکروپلاستیکها، الگوهایی شبیه منابع میکروبی دارند و با مواد منشأ گرفته از خاک یا گیاهان خشکی متفاوت هستند.
در طول زمان، ترکیبات پروتئینمانند کاهش یافتند و ترکیبات هومیک یا تاننمانند برای برخی پلاستیکها افزایش پیدا کردند.
این تغییرات بهشدت به ساختار پلیمر و میزان نور خورشید وابسته بود.
افزایش تنوع مولکولی تحت تابش نور
آنالیز جرمی با وضوح بالا، هزاران مولکول منحصربهفرد را در مواد آلی مشتقشده از میکروپلاستیکها شناسایی کرد.
نور خورشید تنوع مولکولی را افزایش داد، بهویژه در پلاستیکهای مبتنی بر پلیاتیلن. شباهت این مواد با مواد آلی طبیعی، بهمرور کاهش یافت.
پیامدهای زیستی و شیمیایی
مولکولهای کوچک بهراحتی وارد زنجیره غذایی میکروبی میشوند. برخی از این ترکیبات رشد میکروبی را تحریک میکنند و برخی دیگر آن را سرکوب میکنند.
این تغییرات، چرخه کربن و تعادل اکسیژن در آب را تحت تأثیر قرار میدهد.
میکروپلاستیکها و شبکههای غذایی
مواد آلی مشتقشده از میکروپلاستیکها با فلزات و آلایندهها برهمکنش قوی دارند. تشکیل کمپلکس با عناصری مانند مس، کادمیوم و سرب میتواند تحرک و سمیت این فلزات را تغییر دهد.
ریسکهای جدید برای تصفیه آب
این مواد همچنین بر واکنشهای معدنی و انتقال مواد مغذی اثر میگذارند.
واکنشهای نوری، گونههای فعال اکسیژن تولید میکنند که میتوانند تجزیه آلایندهها، پیرشدن پلاستیکها و حتی تشکیل نانوذرات را تحت تأثیر قرار دهند.
در نتیجه، فرایندهای تصفیه آب آشامیدنی ممکن است با خطر تولید محصولات جانبی ناخواسته مواجه شوند.
«یافتههای ما نشان میدهد که باید کل چرخه عمر میکروپلاستیکها در آب را در نظر گرفت، از جمله مواد شیمیایی نامرئی که آزاد میکنند.»
— شیتینگ لیو، دانشگاه نرمال شمالشرق چین
نگاهی به آینده آلودگی پلاستیکی
زبالههای پلاستیکی همچنان بدون مقررات سختگیرانه وارد سامانههای آبی میشوند. قرارگیری مداوم در معرض نور خورشید، به معنای آزادسازی دائمی مواد شیمیایی است.
از آنجا که ترکیب این مواد در طول زمان تغییر میکند، اثرات زیستمحیطی آنها نیز ثابت نخواهد بود.
پژوهشگران پیشنهاد میکنند از ابزارهای یادگیری ماشین برای پیشبینی رفتار شیمیایی مواد آلی مشتقشده از میکروپلاستیکها استفاده شود. چنین رویکردی میتواند ارزیابی ریسک برای اکوسیستمها، تصفیه آب و چرخه کربن را بهبود دهد.
درک آلودگی شیمیایی نامرئی ناشی از میکروپلاستیکها تحت تابش نور خورشید، با افزایش مداوم تولید پلاستیک، اهمیتی حیاتی دارد.
نظر شما درباره تأثیر پنهان میکروپلاستیکها بر منابع آبی چیست؟ دیدگاه خود را در بخش دیدگاهها بنویسید یا این مقاله را با دیگران به اشتراک بگذارید.
