تسرب المواد البلاستيكية الدقيقة سحبًا كيميائية غير مرئية إلى الأنهار والمحيطات

رسم الباحثون خريطة للتغيرات الجزيئية التي تتكشف عندما يتسبب ضوء الشمس في تسرب المواد البلاستيكية من المواد العضوية الذائبة، وهي نتائج يمكن أن تعيد تشكيل فهم صحة النظام البيئي، ونوعية المياه، ودورة الكربون العالمية.

لقد وجد العلماء أن المواد البلاستيكية الدقيقة التي تنجرف عبر الأنهار والبحيرات والمحيطات تطلق بشكل ثابت مجموعة واسعة من المواد الكيميائية العضوية الذائبة في الماء. تتغير هذه المواد الكيميائية بمرور الوقت، حيث يلعب ضوء الشمس دورًا رئيسيًا في كيفية تكوينها وتحللها. ويقدم البحث النظرة الجزيئية الأكثر تفصيلاً حتى الآن حول كيفية تطور المواد العضوية الذائبة المشتقة من البلاستيك الدقيق، والمعروفة باسم MPs DOM، وتغيرها في البيئات المائية الطبيعية.

الدراسة التي نشرت في ملوثات جديدةقام بفحص أربعة أنواع من البلاستيك شائعة الاستخدام وقارن المواد الكيميائية التي تطلقها مع المواد العضوية الذائبة الموجودة بشكل طبيعي في الأنهار. من خلال الجمع بين النمذجة الحركية والتحليل الطيفي الفلوري، وقياس الطيف الكتلي عالي الدقة، وتحليل الأشعة تحت الحمراء، أظهر الفريق أن كل مادة بلاستيكية تنتج توقيعها الكيميائي الخاص. تتغير هذه التوقيعات عندما يغير ضوء الشمس سطح البوليمرات.

وقال المؤلف الرئيسي جيونيان جوان من جامعة نورث إيست نورمال: “الجسيمات البلاستيكية الدقيقة لا تلوث البيئات المائية كجزيئات مرئية فحسب، بل إنها تخلق أيضًا عمودًا كيميائيًا غير مرئي يتغير مع تغير الطقس”. “تظهر دراستنا أن ضوء الشمس هو المحرك الأساسي لهذه العملية، وأن الجزيئات المنبعثة من البلاستيك تختلف تمامًا عن تلك المنتجة بشكل طبيعي في الأنهار والتربة.”

يعمل ضوء الشمس على تسريع إطلاق الكربون المرتبط بالبلاستيك

ولاستكشاف هذه العملية، وضع الباحثون جزيئات بلاستيكية دقيقة مصنوعة من البولي إيثيلين والبولي إيثيلين تيريفثاليت والبولي لاكتيك. حامض، والبولي بيوتيلين أديبات تيريفثاليت في الماء تحت كل من الظروف المظلمة والضوء فوق البنفسجي لفترات تصل إلى 96 ساعة. أدى التعرض لأشعة الشمس إلى زيادة حادة في كمية الكربون العضوي المذاب المنبعث من جميع المواد البلاستيكية الأربعة. أطلقت المواد المصممة لتكون قابلة للتحلل الحيوي، مثل PLA وPBAT، أعلى المستويات، والتي ربطها الباحثون ببنيتها الكيميائية الأقل استقرارًا.

باستخدام النماذج الحركية، وجد الفريق أن الإطلاق يتبع سلوكًا صفريًا، مما يعني أن العملية تم التحكم فيها من خلال القيود الفيزيائية والكيميائية على السطح البلاستيكي بدلاً من تركيز المادة الموجودة بالفعل في الماء. تم تحديد انتشار الفيلم باعتباره خطوة تحديد المعدل تحت الضوء فوق البنفسجي.

مزيج غني كيميائيًا من المواد المضافة والمونومرات والأجزاء المؤكسدة

كشف التحليل الطيفي المتقدم ومقياس الطيف الكتلي أن MPs DOM يحتوي على مجموعة متنوعة من الجزيئات الناشئة من المواد المضافة والمونومرات والأوليجومرات والشظايا المؤكسدة ضوئيًا. أنتجت المواد البلاستيكية العطرية مثل PET وPBAT مخاليط معقدة بشكل خاص.

ومع تجوية البلاستيك، زادت المجموعات الوظيفية المحتوية على الأكسجين، مما يشير إلى تكوين الكحوليات، والكربوكسيلات، والإثيرات، والكربونيلات. ظهرت أيضًا إضافات مثل الفثالات، وهو ما يتوافق مع ضعف ارتباطها داخل مصفوفات البوليمر.

أظهرت تحليلات الفلورسنت أن MPs DOM تشبه المواد التي ينتجها النشاط الميكروبي وليس عن طريق المصادر الأرضية، في تناقض حاد مع المواد العضوية الذائبة الطبيعية. مع مرور الوقت، تغير التركيب الكيميائي، مع تغير المساهمات النسبية للمواد الشبيهة بالبروتين، واللجنين، والتانين اعتمادًا على نوع البوليمر والتعرض لأشعة الشمس.

يمكن أن تشتد التأثيرات البيئية مع تزايد التلوث البلاستيكي

يمكن أن تؤثر الخلائط الكيميائية المتطورة المنبعثة من المواد البلاستيكية الدقيقة على النظم البيئية المائية بعدة طرق. يتكون MPs DOM عمومًا من جزيئات صغيرة متاحة بيولوجيًا قد تحفز أو تمنع النشاط الميكروبي، أو تغير دورة المغذيات، أو تتفاعل مع المعادن والملوثات. وقد أظهرت الدراسات السابقة أن MPs DOM يمكنها توليد الأكسجين التفاعلي صِنف، تؤثر على تكوين المنتجات الثانوية للتطهير، وتعديل امتصاص الملوثات.

وقال المؤلف المشارك شيتينغ ليو: “تسلط النتائج التي توصلنا إليها الضوء على أهمية النظر في دورة الحياة الكاملة للمواد البلاستيكية الدقيقة في الماء، بما في ذلك المواد الكيميائية الذائبة غير المرئية التي تطلقها”. “مع استمرار ارتفاع إنتاج البلاستيك العالمي، قد يكون لهذه المركبات الذائبة أهمية بيئية متزايدة.”

نحو أدوات تنبؤية لكيمياء التلوث البلاستيكي

نظرًا لتعقيد MPs DOM وطبيعته الديناميكية، يقترح الفريق ذلك التعلم الآلي يمكن أن تساعد الأساليب في التنبؤ بكيفية تطور هذه المادة في البيئة. يمكن للنماذج المستقبلية أن تدعم تقييمات المخاطر المتعلقة بالصحة المائية، وسلوك الملوثات، ودورة الكربون.

ويشير المؤلفون إلى أن المدخلات البلاستيكية الدقيقة في الأنهار والمحيطات لا تزال خارج نطاق السيطرة إلى حد كبير. مع استمرار تفتيت البلاستيك وتعرضه للعوامل الجوية تحت أشعة الشمس، من المتوقع أن يتزايد إطلاق MPs DOM، مما يجعل من الضروري فهم سلوكه الكيميائي عبر مراحل مختلفة من التحلل.

المرجع: “رؤى على المستوى الجزيئي في ديناميكيات اشتقاق المواد العضوية الذائبة المشتقة من البلاستيك الدقيق” بقلم Shiting Liu، Xiamu Zelang، Chao Ma، Zhuoyu Li، Xinyue Wang، Hanyu Ju، Jingjie Zhang و Jiunian Guan، 5 ديسمبر 2025، ملوثات جديدة.
دوى: 10.48130/newcontam-0025-0016

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.