نتایج یک تحقیق علمی جدید نشان میدهد ریزپلاستیکها در رودخانهها، دریاچهها و اقیانوسها تنها ذرات جامد معلق نیستند، بلکه با کمک نور خورشید به طور مداوم ابرهایی نامرئی از ترکیبات شیمیایی محلول را وارد آب میکنند که میتواند بر اکوسیستمهای آبی و شیمی آب اثر بگذارد.
پژوهشگران دریافتهاند ریزپلاستیکهایی که در آبهای سطحی و دریایی شناور هستند به طور پیوسته مجموعهای پیچیده از ترکیبات آلی محلول را به محیط آبی آزاد میکنند، فرآیندی که با تابش نور خورشید به شکل چشمگیری تشدید میشود و با گذشت زمان تغییر میکند. این یافتهها که در نشریه علمی New Contaminants منتشر شدهاند، دقیقترین تصویر مولکولی تاکنون از چگونگی شکلگیری و تحول «مواد آلی محلول مشتق از ریزپلاستیکها» یا MPs DOM در محیطهای طبیعی آبی را ارائه میدهد.
در این تحقیق چهار نوع رایج پلاستیک شامل پلیاتیلن، پلیاتیلن ترفتالات، پلیلاکتیک اسید و پلیبوتیلن آدیپات-کو-ترفتالات بررسی و ترکیبات آزادشده از آنها با مواد آلی محلول طبیعی موجود در رودخانهها مقایسه شد. تیم تحقیق با استفاده از مدلسازی سینتیکی، طیفسنجی فلورسانس، طیفسنجی جرمی با وضوح بالا و تحلیل فروسرخ نشان داد هر نوع پلاستیک الگوی شیمیایی خاص خود را آزاد میکند و این الگوها با تخریب تدریجی سطح پلاستیک تحت تابش نور خورشید تغییر میکنند.
به گفته «جیونیان گوان» نویسنده اصلی پژوهش از دانشگاه نرمال شمال شرق چین، ریزپلاستیکها فقط به صورت ذرات قابل مشاهده محیطهای آبی را آلوده نمیکنند، بلکه یک ابر شیمیایی نامرئی ایجاد میکنند که با فرسایش پلاستیک دگرگون میشود و نور خورشید محرک اصلی این فرایند است، ضمن آنکه مولکولهای آزادشده از پلاستیکها تفاوت بنیادینی با مواد آلی طبیعی خاک و رودخانه دارند. در بخش آزمایشگاهی، ریزپلاستیکها به مدت حداکثر ۹۶ ساعت در شرایط تاریک و تحت تابش فرابنفش در آب قرار گرفتند و نتایج نشان داد نور خورشید مقدار کربن آلی محلول آزادشده از همه انواع پلاستیک را به طور محسوسی افزایش میدهد.
پلاستیکهایی که به عنوان زیستتخریبپذیر شناخته میشوند، از جمله PLA و PBAT، بیشترین میزان آزادسازی را داشتند که به ساختار شیمیایی کمپایدارتر آنها نسبت داده میشود. مدلسازی سینتیکی نشان داد این فرایند از رفتار مرتبه صفر پیروی میکند، به این معنا که سرعت آزادسازی به محدودیتهای فیزیکی و شیمیایی سطح پلاستیک وابسته است نه به غلظت مواد حلشده در آب، و در شرایط تابش فرابنفش، انتشار از لایه نازک اطراف ذره پلاستیک عامل اصلی محدودکننده سرعت است. تحلیلهای شیمیایی دقیق آشکار کرد MPs DOM شامل طیف گستردهای از افزودنیهای پلاستیکی، مونومرها، الیگومرها و قطعاتی است که در اثر واکنشهای فتواکسیداسیون ایجاد میشوند و پلاستیکهای دارای ساختار آروماتیک مانند PET و PBAT ترکیبات شیمیایی پیچیدهتری تولید میکنند.
با ادامه فرسایش، تعداد گروههای عاملی حاوی اکسیژن افزایش یافت که نشاندهنده شکلگیری الکلها، کربوکسیلاتها، اترها و کربونیلهاست و حضور موادی مانند فتالاتها نیز مشاهده شد که به دلیل اتصال ضعیفترشان به ماتریس پلاستیک بهراحتی آزاد میشوند. اندازهگیریهای فلورسانس نشان داد مواد آلی محلول حاصل از ریزپلاستیکها شباهت بیشتری به مواد آلی تولیدشده توسط میکروارگانیسمها دارند تا مواد آلی منشأگرفته از گیاهان خشکی و خاک، موضوعی که آنها را بهطور محسوسی از مواد آلی طبیعی رودخانهای متمایز میکند.
با گذشت زمان، نسبت ترکیبات پروتئینمانند، لیگنینمانند و تاننمانند بسته به نوع پلاستیک و شدت نور تغییر میکند. پژوهشگران هشدار میدهند این مخلوطهای شیمیایی پویا میتوانند پیامدهای متعددی برای اکوسیستمهای آبی داشته باشند، زیرا بیشتر این ترکیبات کوچک و از نظر زیستی در دسترس هستند و ممکن است رشد میکروبی را تحریک یا مهار کنند، چرخه مواد مغذی را مختل سازند یا با فلزات و آلایندههای دیگر برهمکنش داشته باشند. تحقیقات پیشین نشان دادهاند MPs DOM قادر به تولید گونههای فعال اکسیژن، تأثیرگذاری بر تشکیل محصولات جانبی گندزدایی آب و تغییر رفتار اتصال آلایندهها به ذرات معلق است.
به گفته «شیتینگ لیو» از نویسندگان همکار، توجه به کل چرخه عمر ریزپلاستیکها در آب، از جمله ترکیبات محلول نامرئی آنها، برای ارزیابی خطرات زیستمحیطی ضروری است، بهویژه در شرایطی که تولید جهانی پلاستیک همچنان رو به افزایش است. محققان پیشنهاد میکنند به دلیل پیچیدگی و تغییرپذیری شیمیایی MPs DOM، استفاده از ابزارهای یادگیری ماشین میتواند به پیشبینی رفتار این ترکیبات در آبهای طبیعی و بهبود ارزیابی ریسک در حوزه سلامت اکوسیستم، انتقال آلایندهها و چرخه کربن کمک کند. همچنین با توجه به نبود مقررات مؤثر برای ورود ریزپلاستیکها به رودخانهها و اقیانوسها، انتظار میرود با ادامه خردشدن و تخریب پلاستیکها تحت نور خورشید، میزان این آلودگی شیمیایی نامرئی افزایش یابد و درک چگونگی تحول آن در مراحل مختلف تجزیه پلاستیک برای سنجش اثرات بلندمدت زیستمحیطی اهمیت فزایندهای پیدا کند.
