من أعماق خندق ماريانا إلى ثلوج جبل إيفرست.. جزئيات البلاستيك تصل أكثر البيئات نقاءً على الأرض
رصد العلماء جزيئات بلاستيكية دقيقة، وهي قطع بلاستيكية صغيرة يقل حجمها عن 5 ملليمترات، في بعض أكثر البيئات نقاءً على وجه الأرض، من أعماق خندق ماريانا إلى الثلوج على جبل إيفرست إلى سحب قمم الجبال في الصين واليابان.
كما تم اكتشاف جزيئات بلاستيكية دقيقة في أدمغة البشر وبطون السلاحف البحرية وجذور النباتات.
والآن، يكشف بحث جديد أجراه علماء من جامعة ولاية بنسلفانيا أن المواد البلاستيكية الدقيقة الموجودة في الغلاف الجوي قد تؤثر على الطقس والمناخ.
وأظهرت الدراسة، التي نشرت اليوم مجلة ACS ES&T Air ، أن المواد البلاستيكية الدقيقة تعمل كجزيئات نواة جليدية، وهي عبارة عن هباء جوي مجهري يسهل تكوين بلورات الجليد في السحب.
وهذا يعني أن الجسيمات البلاستيكية الدقيقة يمكن أن تؤثر على أنماط هطول الأمطار، والتنبؤ بالطقس، والنمذجة المناخية، وحتى سلامة الطيران من خلال التأثير على كيفية تشكيل بلورات الجليد الجوية للسحب، كما أوضحت ميريام فريدمان، أستاذة الكيمياء في ولاية بنسلفانيا والمؤلفة الرئيسية للدراسة.
كما قال فريدمان، “خلال العقدين الماضيين من الأبحاث حول البلاستيك الدقيق، وجد العلماء أنه موجود في كل مكان، لذا فإن هذا جزء آخر من هذا اللغز”، “من الواضح الآن أننا بحاجة إلى فهم أفضل لكيفية تفاعله مع نظامنا المناخي، لأننا تمكنا من إظهار أن عملية تكوين السحب يمكن أن تحفزها البلاستيك الدقيق”.
في بيئة المختبر الخاضعة للرقابة، درس الباحثون نشاط التجميد لأربعة أنواع مختلفة من البلاستيك الدقيق: البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، والبولي بروبيلين (PP)، وكلوريد البولي فينيل (PVC)، والبولي إيثيلين تيريفثالات (PET).
علق الفريق الأنواع الأربعة من البلاستيك في قطرات صغيرة من الماء وقاموا بتبريد القطرات ببطء لمراقبة كيفية تأثير البلاستيك الدقيق على تكوين الجليد.
ووجد الباحثون أن متوسط درجة الحرارة التي تجمدت عندها القطرات كانت أعلى بمقدار 5 إلى 10 درجات من القطرات الخالية من البلاستيك الدقيق. وأوضحت هايدي بوس، طالبة الدراسات العليا في جامعة ولاية بنسلفانيا والمؤلفة الرئيسية للدراسة، أنه عادة ما تتجمد قطرة الماء في الغلاف الجوي دون أي عيوب عند حوالي -38 درجة مئوية.
إن أي عيب في قطرات الماء، سواء كان غبارًا أو بكتيريا أو جزيئات بلاستيكية دقيقة، يمكن أن يعطي للجليد شيئًا ليتشكل حوله. وهذا الهيكل الضئيل يكفي لتحفيز قطرات الماء على التجمد عند درجات حرارة أعلى.
“في حالة المواد البلاستيكية الدقيقة التي درسناها، تجمدت 50% من القطرات عند درجة حرارة -22 درجة مئوية لمعظم المواد البلاستيكية التي تمت دراستها”، كما قال بوسي. “اتضح أنه إذا قمت بإضافة شيء غير قابل للذوبان، فإنك بذلك تقوم بإدخال عيب في تلك القطرة ويمكنها تكوين جليد عند درجات حرارة أعلى”.
وأوضحت فريدمان أن ما يعنيه هذا الاكتشاف بالنسبة للطقس والمناخ ليس واضحا تماما، لكنه يشير إلى أن المواد البلاستيكية الدقيقة ربما تكون قد أحدثت تأثيرا بالفعل.
وأضافت أن السحب المختلطة، مثل السحب الركامية المنتفخة والطبقات الشبيهة بالبطانية والسحب الداكنة المشؤومة، تحتوي جميعها على مزيج من السائل والماء المتجمد.
ويمكن أن تنتشر هذه السحب على نطاق واسع في جميع أنحاء الغلاف الجوي، بما في ذلك السحب الكلاسيكية على شكل “سندان” والتي يمكن أن تتشكل أثناء العواصف الرعدية.
وقال فريدمان، الذي يعمل أيضًا بقسم الأرصاد الجوية وعلوم الغلاف الجوي في ولاية بنسلفانيا: “عندما تكون أنماط الهواء بحيث ترتفع قطرة ماء إلى الغلاف الجوي وتبرد، فهذا هو الوقت الذي يمكن فيه للجسيمات البلاستيكية الدقيقة أن تؤثر على أنماط الطقس وتشكل الجليد في السحب”.
“في بيئة ملوثة بالمزيد من جزيئات الهباء الجوي، مثل البلاستيك الدقيق، فإنك توزع المياه المتاحة بين المزيد من جزيئات الهباء الجوي، وتشكل قطرات أصغر حول كل من تلك الجزيئات.
وعندما يكون لديك المزيد من القطرات، تحصل على كمية أقل من الأمطار، ولكن لأن القطرات لا تمطر إلا عندما تصبح كبيرة بما يكفي، فإنك تجمع المزيد من المياه الإجمالية في السحابة قبل أن تصبح القطرات كبيرة بما يكفي للسقوط، ونتيجة لذلك، تحصل على أمطار غزيرة عندما تهطل”.
وبشكل عام، تعمل السحب على تبريد الأرض عن طريق عكس الإشعاع الشمسي، ولكن بعض السحب على ارتفاعات معينة يمكن أن يكون لها تأثير تدفئة من خلال المساعدة في حبس الطاقة المنبعثة من الأرض، كما أوضح فريدمان.
إن كمية الماء السائل مقابل كمية الجليد مهمة في تحديد مدى تأثير السحب في الاحترار أو التبريد. وقال فريدمان إنه إذا كانت المواد البلاستيكية الدقيقة تؤثر على تكوين السحب المختلطة، فمن المحتمل أن تؤثر على المناخ أيضًا، ولكن من الصعب للغاية نمذجة تأثيرها الإجمالي.
وقال بوسي “نعلم أن حقيقة أن الجسيمات البلاستيكية الدقيقة يمكنها أن تكوّن نواة للجليد لها تأثيرات بعيدة المدى، لكننا لسنا متأكدين تمامًا بعد من ماهية هذه التأثيرات”.
“يمكننا التفكير في هذا على العديد من المستويات المختلفة، ليس فقط من حيث العواصف الأكثر قوة ولكن أيضًا من خلال التغيرات في تشتت الضوء ، والتي قد يكون لها تأثير أكبر بكثير على مناخنا”.
ووجد الباحثون أيضًا أن الشيخوخة البيئية، وهي العمليات الكيميائية الضوئية الطبيعية التي تمر بها جزيئات الهباء الجوي بمرور الوقت، يمكن أن تغير بشكل كبير كيفية تفاعل الجزيئات مع الغازات والأبخرة في الغلاف الجوي.
قام الفريق بمحاكاة الشيخوخة البيئية من خلال تعريض المواد البلاستيكية الدقيقة للضوء والأوزون والأحماض لمعرفة ما إذا كان ذلك يغير قدرتها على تكوين الجليد.
وجد الباحثون أن جميع المواد البلاستيكية التي تم اختبارها يمكنها تكوين الجليد، ولكن الشيخوخة عمومًا تقلل من قدرة البولي إيثيلين منخفض الكثافة والبولي بروبلين والبولي إيثيلين تيرفثالات على تكوين الجليد، وعلى النقيض من ذلك، أدت الشيخوخة إلى زيادة قدرة البولي فينيل كلوريد على تكوين الجليد بسبب التغيرات الطفيفة على سطحه الناجمة عن الشيخوخة.
بعد ذلك، سيقوم الفريق بدراسة مجموعة متنوعة من المواد المضافة التي يتم إضافتها عادة إلى البلاستيك، مثل الملدنات، للحصول على فكرة أفضل عن كيفية تأثير البلاستيك المستخدم بشكل شائع على الغلاف الجوي للأرض.
وقال بوسي “نحن نعلم أن دورة الحياة الكاملة لهذه العناصر البلاستيكية التي نستخدمها كل يوم يمكن أن تؤدي إلى تغيير الخصائص الفيزيائية والبصرية لسحب الأرض، وبالتالي تغيير المناخ بطريقة ما، ولكن لا يزال أمامنا الكثير لنتعلمه عن ما تفعله بالضبط”.
