المياه المعبأة في زجاجات تحتوي على مئات الآلاف من قطع البلاستيك.. اللتر الواحد فيه 240 ألف قطعة بلاستيكية يمكن اكتشافها

في السنوات الأخيرة، كان هناك قلق متزايد من أن الجزيئات الصغيرة المعروفة باسم اللدائن الدقيقة تظهر بشكل أساسي في كل مكان على الأرض، من الجليد القطبي إلى التربة ومياه الشرب والغذاء.

تتشكل هذه الجسيمات عندما يتحلل البلاستيك إلى أجزاء أصغر تدريجيًا، ويستهلكها البشر والمخلوقات الأخرى، مع تأثيرات محتملة غير معروفة على الصحة والنظام البيئي.

أحد أهم مجالات البحث: المياه المعبأة، والتي ثبت أنها تحتوي على عشرات الآلاف من الأجزاء التي يمكن التعرف عليها في كل حاوية.

الآن، باستخدام التكنولوجيا المكررة حديثًا، دخل الباحثون إلى عالم بلاستيكي جديد تمامًا: عالم اللدائن النانوية غير المعروف، وهو تكاثر اللدائن الدقيقة التي تفككت بشكل أكبر.

ولأول مرة، قاموا بإحصاء وتحديد هذه الجزيئات الدقيقة الموجودة في المياه المعبأة في زجاجات.

ووجدوا، أن اللتر الواحد يحتوي في المتوسط على نحو 240 ألف قطعة بلاستيكية يمكن اكتشافها، وهو ما يزيد بمقدار 10 إلى 100 مرة عن التقديرات السابقة، التي استندت بشكل أساسي إلى أحجام أكبر.

والمواد البلاستيكية النانوية صغيرة جدًا لدرجة أنها، على عكس المواد البلاستيكية الدقيقة، يمكنها المرور عبر الأمعاء والرئتين مباشرة إلى مجرى الدم والانتقال من هناك إلى الأعضاء بما في ذلك القلب والدماغ. يمكنها غزو الخلايا الفردية، والعبور عبر المشيمة إلى أجسام الأطفال الذين لم يولدوا بعد.

ونشرت الدراسة في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، ويتسابق علماء الطب لدراسة التأثيرات المحتملة على مجموعة واسعة من الأنظمة البيولوجية.

النظر إلى عالم لم يكن مكشوفًا لنا

وقال المؤلف المشارك في الدراسة بيزان يان، الكيميائي البيئي في مرصد لامونت دوهرتي للأرض بجامعة كولومبيا: “في السابق كانت هذه مجرد منطقة مظلمة، مجهولة، وكانت دراسات السمية مجرد تخمين لما يوجد هناك”، “هذا يفتح نافذة يمكننا من خلالها النظر إلى عالم لم يكن مكشوفًا لنا من قبل.”

ويقترب الإنتاج العالمي من البلاستيك من 400 مليون طن متري سنوياً، يتم التخلص من أكثر من 30 مليون طن سنويًا في الماء أو على الأرض، والعديد من المنتجات المصنوعة من البلاستيك، بما في ذلك المنسوجات الاصطناعية، تتخلص من الجزيئات أثناء استخدامها.

على عكس المواد العضوية الطبيعية، فإن معظم المواد البلاستيكية لا تتحلل إلى مواد حميدة نسبيًا؛ فهي ببساطة تنقسم وتنقسم مرة أخرى إلى جزيئات أصغر وأصغر لها نفس التركيب الكيميائي، وبعيدًا عن الجزيئات المفردة، لا يوجد حد نظري لمدى صغر حجمها.

يتم تعريف المواد البلاستيكية الدقيقة على أنها أجزاء تتراوح من 5 ملليمتر (أقل من ربع بوصة) إلى 1 ميكرومتر، وهو جزء من مليون من المتر، أو 1/25000 من البوصة، (يبلغ عرض شعرة الإنسان حوالي 70 ميكرومترًا).

ويتم قياس الجسيمات البلاستيكية النانوية، وهي جسيمات أقل من 1 ميكرومتر، بأجزاء من المليار من المتر.

دراسات للمواد البلاستيكية الموجودة في المياه المعبأة

أصبحت المواد البلاستيكية الموجودة في المياه المعبأة قضية عامة إلى حد كبير بعد أن كشفت دراسة أجريت عام 2018 عن متوسط 325 جسيمًا لكل لتر؛ وقد ضاعفت الدراسات اللاحقة هذا العدد عدة مرات.

واشتبه العلماء في وجود عدد أكبر مما أحصوه حتى الآن، لكن التقديرات الجيدة توقفت عند أحجام أقل من 1 ميكرومتر، وهي حدود عالم النانو.

وقال المؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة، نايكسين تشيان، وهو طالب دراسات عليا في الكيمياء بجامعة كولومبيا: “لقد طور الناس طرقًا لرؤية الجسيمات النانوية، لكنهم لم يعرفوا ما الذي كانوا ينظرون إليه”.

وأشارت إلى أن الدراسات السابقة يمكن أن توفر تقديرات مجمعة لكتلة النانو، ولكن في معظمها لم تتمكن من حساب الجزيئات الفردية، ولا تحديد أي منها كان من البلاستيك أو أي شيء آخر.

تقنية مجهر رامان المحفز

تستخدم الدراسة الجديدة تقنية تسمى مجهر رامان المحفز، والتي شارك في اختراعها المؤلف المشارك في الدراسة وي مين، عالم الفيزياء الحيوية في جامعة كولومبيا، يتضمن ذلك فحص العينات باستخدام جهازي ليزر متزامنين يتم ضبطهما لجعل جزيئات معينة يتردد صداها.

ومن خلال استهداف سبعة أنواع من البلاستيك الشائع، أنشأ الباحثون خوارزمية تعتمد على البيانات لتفسير النتائج. وقال مين: “إن اكتشاف شيء ما، ولكن معرفة ما تكتشفه شيء آخر”.

اختبار ثلاث علامات تجارية مشهورة من المياه المعبأة

اختبر الباحثون ثلاث علامات تجارية مشهورة من المياه المعبأة التي تباع في الولايات المتحدة (رفضوا ذكر أي منها)، وقاموا بتحليل جزيئات بلاستيكية يصل حجمها إلى 100 نانومتر فقط.

وقد رصدوا ما بين 110.000 إلى 370.000 جزيء في كل لتر، 90% منها عبارة عن مواد بلاستيكية نانوية، وكان الباقي من اللدائن الدقيقة.

كما حددوا أيضًا أيًا من المواد البلاستيكية السبعة هم، ورسموا أشكالها، وهي صفات يمكن أن تكون ذات قيمة في أبحاث الطب الحيوي.

وكان أحدها الشائع هو البولي إيثيلين تيريفثاليت أو PET ولم يكن هذا مفاجئًا، لأن هذا هو المادة التي تُصنع منها العديد من زجاجات المياه.

(يتم استخدامه أيضًا في المشروبات الغازية المعبأة والمشروبات الرياضية ومنتجات مثل الكاتشب والمايونيز)، ومن المحتمل أن يصل إلى الماء عندما تنفصل الأجزاء الصغيرة عند الضغط على الزجاجة أو تعرضها للحرارة.

تشير إحدى الدراسات الحديثة إلى أن العديد من الجزيئات تدخل الماء عندما تفتح الغطاء أو تغلقه بشكل متكرر، وتتآكل القطع الصغيرة.

ومع ذلك، فقد فاق عدد البولي أميد مادة البولي أميد، وهو نوع من النايلون.

ومن المفارقات، كما قال بيزان يان، أن هذا ربما يأتي من المرشحات البلاستيكية المستخدمة لتنقية المياه قبل تعبئتها في زجاجات.

ووجد الباحثون مواد بلاستيكية شائعة أخرى: البوليسترين، والبولي فينيل كلورايد، والبولي ميثيل ميثاكريلات، وجميعها تستخدم في العمليات الصناعية المختلفة.

فكرة مزعجة إلى حد ما: الأنواع البلاستيكية السبعة التي بحث عنها الباحثون لا تمثل سوى حوالي 10٪ من جميع الجسيمات النانوية التي عثروا عليها في العينات؛ ليس لديهم أي فكرة عن الباقي. إذا كانت جميعها عبارة عن مواد بلاستيكية نانوية، فهذا يعني أنها يمكن أن يصل عددها إلى عشرات الملايين لكل لتر.

لكنها يمكن أن تكون أي شيء تقريبًا، “مشيرًا إلى التركيب الجزيئي المعقد داخل عينة الماء التي تبدو بسيطة”، كما يكتب المؤلفون “إن الوجود المشترك للمواد العضوية الطبيعية يتطلب بالتأكيد التمييز الحكيم.”

عالم ضخم من المواد البلاستيكية النانوية

ويصل الباحثون الآن إلى ما هو أبعد من المياه المعبأة، وقال مين: “هناك عالم ضخم من المواد البلاستيكية النانوية التي يتعين دراستها”.

وأشار إلى أنه من حيث الكتلة، فإن المواد البلاستيكية النانوية تحتوي على نسبة أقل بكثير من المواد البلاستيكية الدقيقة، ولكن “ليس الحجم هو المهم.

بل الأرقام، لأنه كلما كانت الأشياء أصغر، كلما كان من السهل دخولها إلى داخلنا”.

ومن بين أمور أخرى، يخطط الفريق للنظر في مياه الصنبور، والتي ثبت أيضًا أنها تحتوي على مواد بلاستيكية دقيقة، على الرغم من أنها أقل بكثير من المياه المعبأة في زجاجات .

يدير بيزان يان مشروعًا لدراسة المواد البلاستيكية الدقيقة والجسيمات البلاستيكية النانوية التي ينتهي بها الأمر في مياه الصرف الصحي عندما يقوم الناس بغسل الملابس، حسب إحصائياته حتى الآن، الملايين لكل حمولة تبلغ 10 أرطال، تنطلق من مواد اصطناعية تشمل العديد من العناصر، (يقوم هو وزملاؤه بتصميم مرشحات لتقليل التلوث الناتج عن الغسالات التجارية والسكنية).

الجزيئات الموجودة في الثلج

سيتعرف الفريق قريبًا على الجزيئات الموجودة في الثلج والتي يجمعها حاليًا المتعاونون البريطانيون الذين يسافرون سيرًا على الأقدام عبر غرب القارة القطبية الجنوبية.

كما أنهم يتعاونون مع خبراء الصحة البيئية لقياس المواد البلاستيكية النانوية في الأنسجة البشرية المختلفة وفحص آثارها التنموية والعصبية.

وقال تشيان: “ليس من غير المتوقع على الإطلاق العثور على الكثير من هذه الأشياء”. “الفكرة هي أنه كلما أصبحت الأشياء أصغر، كلما زاد عددها.”