تهدید نانوپلاستیک‌ها؛ خاک آلوده به پلاستیک با ما چه می‌کند؟
نانوپلاستیک‌ها زمانی که این ذرات وارد محیط زیست می‌شوند، می‌توانند به هوا، آب و خاک راه پیدا کنند. به بافت‌های زنده می‌چسبند، با مواد شیمیایی مضر ترکیب می‌شوند و احتمالاً در کل یک اکوسیستم جابه‌جا می‌شوند.
پلاستیک بخشی جدایی‌ناپذیر از زندگی روزمره ماست. غذایمان را در خود می‌پیچد، لباس‌هایمان را می‌سازد، گجت‌هایمان را سر پا نگه می‌دارد و حتی در ابزارهای پزشکی به درمان ما کمک می‌کند. اما یک ویژگی خطرناک دارد: پلاستیک تجزیه‌پذیر نیست. با گذشت زمان، پلاستیک به ذرات کوچک‌تر تبدیل می‌شود تا جایی که به ذرات میکروسکوپی و نانوذرات پلاستیکی می‌رسد اما هرگز به‌طور کامل به اجزای شیمیایی اولیه‌اش تجزیه نمی‌شود.
این نانوپلاستیک‌ها که قطرشان تنها بین 1 تا 100 نانومتر است، با چشم غیرمسلح دیده نمی‌شوند. با این حال، شاید یکی از جدی‌ترین تهدیدها برای حیات روی زمین باشند. زمانی که این ذرات وارد محیط زیست می‌شوند، می‌توانند به هوا، آب و خاک راه پیدا کنند. به بافت‌های زنده می‌چسبند، با مواد شیمیایی مضر ترکیب می‌شوند و احتمالاً در کل یک اکوسیستم جابه‌جا می‌شوند.
خاک، در این میان، نقش کلیدی ایفا می‌کند. خاک آب را نگه می‌دارد، گیاهان را تغذیه می‌کند و با زنجیره‌ی غذایی ما پیوند دارد. اما وقتی نانوپلاستیک‌ها وارد این دنیای زیرزمینی پیچیده می‌شوند چه می‌شود؟
در مطالعه‌ای که به‌تازگی در مجله‌ی Science of The Total Environment منتشر شده، پژوهشگران ژاپنی به بررسی حرکت نانوپلاستیک‌ها در انواع مختلف خاک پرداخته‌اند.
رهبری این تحقیق را کیوهِی تسوچیدا، دانشجوی دکترای مؤسسه ملی علوم و فناوری‌های پیشرفته صنعتی (AIST) و دانشگاه واسدا بر عهده داشته است. او با همکاری یوکاری ایموتو، تاکشی سایتو و جونکو هارا از AIST و پروفسور یوشیشیگه کاوابه از دانشکده منابع و مهندسی محیط زیست دانشگاه واسدا این تحقیق را انجام داده است.
تمرکز اصلی آنان بر چگونگی مهاجرت نانوپلاستیک‌ها در خاک بوده است؛ اینکه این ذرات چگونه به هم می‌چسبند، چگونه با ذرات خاک برهم‌کنش دارند و چه تأثیری بر رفتار خود خاک می‌گذارند.
تسوچیدا می‌گوید: ویژگی‌های تجمع نانوپلاستیک‌ها و نحوه‌ی چسبیدن آن‌ها به سطح ذرات خاک، نقش مهمی در مهاجرت آن‌ها در خاک ایفا می‌کند. ما آزمایش‌هایی طراحی کردیم تا این ویژگی‌ها را بهتر بشناسیم.
نانوپلاستیک‌ها چگونه در خاک رفتار می‌کنند؟
پژوهشگران سه پدیده‌ی کلیدی را بررسی کردند:
تجمع درون‌گونه‌ای (homo-aggregation)؛ یعنی اینکه آیا نانوپلاستیک‌ها به یکدیگر می‌چسبند یا نه.
چسبندگی به سطح خاک؛ بررسی اینکه آیا این ذرات روی ذرات خاک می‌نشینند.
تأثیر بر رفتار خاک؛ اینکه آیا نانوپلاستیک‌ها باعث چسبندگی یا تغییر ساختار خاک می‌شوند.
این سه سازوکار مشخص می‌کنند که نانوپلاستیک‌ها در خاک تا چه اندازه حرکت می‌کنند یا در محل باقی می‌مانند. اگر به خاک یا یکدیگر بچسبند، احتمالاً در محل باقی می‌مانند. اما اگر نه، می‌توانند مسافت‌های طولانی طی کنند و حتی وارد سفره‌های آب زیرزمینی یا ریشه‌ی گیاهان شوند.
برای بررسی این موارد، پژوهشگران دو نوع خاک متفاوت را انتخاب کردند: خاک آندوسول (خاک آتشفشانی غنی از مواد معدنی) و ماسه‌ی نرم که ساختاری سست و مواد آلی بسیار کمی دارد.
هارا می‌گوید: ویژگی‌های این دو خاک بسیار متفاوت است. هدف ما این بود که تأثیر ترکیب و بافت خاک را بر رفتار نانوپلاستیک‌ها بررسی کنیم.
تأثیر نوع خاک و pH
برای شبیه‌سازی پلاستیک‌های رایج در زباله، از نانوذرات پلی‌استایرن استفاده شد. این ذرات در محلول‌هایی با pH مختلف اسیدی، خنثی و قلیایی معلق شدند تا شرایط متنوع خاک شبیه‌سازی شود.
پژوهشگران اندازه‌ی ذرات، اندازه‌ی تجمعات و پتانسیل زتا (zeta potential) را اندازه‌گیری کردند؛ پتانسیلی که نشان‌دهنده‌ی بار الکتریکی سطح ذرات است.
پتانسیل زتای بالا نشان می‌دهد که ذرات یکدیگر را دفع می‌کنند و از هم جدا می‌مانند. در حالی که پتانسیل پایین، نشان‌دهنده‌ی امکان چسبندگی و تجمع آن‌هاست.
برای بررسی چسبندگی به خاک، از آزمون جذب دسته‌ای استفاده شد—آزمایشی که نشان می‌دهد ذرات چگونه در خلل و فرج خاک تجمع می‌یابند.
کاوابه توضیح می‌دهد: مطالعه‌ی تجمع ذرات در خاک هنوز در بررسی‌های ستونی (column studies) به‌خوبی توضیح داده نشده بود. ما با آزمون جذب دسته‌ای، تصویری دقیق‌تر از این فرآیند ارائه دادیم.
نتایجی غافلگیرکننده درباره‌ی پایداری ذرات
با کمک ابزارهایی مانند پراش لیزری، طیف‌سنجی UV و آنالیز پتانسیل زتا، مشخص شد که نانوذرات پلی‌استایرن برخلاف انتظار، تمایلی به تجمع ندارند وو دلیلش بار منفی شدید آن‌ها بود.
تسوچیدا می‌گوید: پتانسیل زتای بسیار منفی ذرات باعث می‌شود یکدیگر را دفع کنند و حتی تغییرات pH هم آن را تغییر نمی‌دهد اما وقتی این ذرات وارد محیط خاک شدند، ماجرا تغییر کرد. نانوپلاستیک‌ها به ذرات خاک چسبیدند، و حتی باعث تجمع خود خاک شدند.
این فرآیند وابستگی زیادی به نوع خاک و pH محیط داشت. ماسه‌ی نرم رفتاری متفاوت با خاک آندوسول نشان داد—نشان‌دهنده‌ی آنکه بافت و ترکیب سطحی خاک، رفتار نانوپلاستیک‌ها را تغییر می‌دهد.
شیمی خاک، کلید مقابله با آلودگی پلاستیکی
این پژوهش نشان می‌دهد نوع خاک و pH آن، عمق و گستره‌ی حرکت نانوپلاستیک‌ها را تعیین می‌کند. برخی خاک‌ها می‌توانند این ذرات را بهتر در خود نگه دارند، در حالی که برخی دیگر مانند صافی، آن‌ها را عبور می‌دهند.
این تفاوت برای طراحی راهکارهای مقابله با آلودگی پلاستیکی اهمیت زیادی دارد. هر خاک آلوده‌ای، پاسخ مشابهی به عملیات پاکسازی نخواهد داد. آنچه برای یک اکوسیستم مؤثر است، ممکن است برای دیگری بی‌اثر باشد.
این پژوهش با برجسته کردن تفاوت‌ها، مسیر تحقیقات آینده و سیاست‌گذاری را به سمت راهکارهای دقیق‌تر و متناسب با شرایط بومی هدایت می‌کند.
درک بهتر تعامل نانوپلاستیک‌ها با خاک، می‌تواند به بهبود کشاورزی و مدیریت آلودگی کمک کند.
نانوپلاستیک‌ها و تهدیدی که هر روز جدی‌تر می‌شود
با رشد روزافزون زباله‌های پلاستیکی، نانوپلاستیک‌ها نیز بیشتر در محیط دیده خواهند شد. حرکت آن‌ها در خاک، تنها دغدغه‌ای برای کشاورزی نیست؛ بلکه منابع آب آشامیدنی، حیات وحش و سلامت انسان را نیز تهدید می‌کند.
چنین مطالعاتی پایه‌ای برای استراتژی‌های نوین هستند هشداری درباره تهدیدهای نادیدنی زیر پای ما. و یادآوری می‌کنند که هرچند پلاستیک‌ها کوچک‌اند، اثراتشان عمیق و گسترده است.
مطالعه‌ی کامل در مجله Science of The Total Environment منتشر شده است.
منبع: تسنیم
ارسال نظرات