Occurrence and Distribution of Microplastics in Hydrologically Connected River–Reservoir Systems: Tepeji–Requena and Tula–Endhó, Mexico
تتقصى هذه الدراسة الجسيمات البلاستيكية الدقيقة في نظامين من الأنهار والخزانات المائية المترابطة هيدرولوجياً في وسط المكسيك، كاشفةً أن الخزانات تعمل كمناطق تراكم للملوثات ذات الشكل الليفي بشكل سائد، ومسلطةً الضوء على ضرورة تفسير ظهور الجسيمات البلاستيكية الدقيقة جنباً إلى جنب مع الظروف الهيدرولوجية وظروف جودة المياه المحلية.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
لقد أصبح البلاستيك مقيماً دائماً في مجارينا المائية، حيث يتفكك بمرور الوقت إلى قطع صغيرة غالباً ما تكون غير مرئية بالعين المجردة. يطلق العلماء على هذه الشظايا اسم "الميكروبلاستيك" (اللدائن الدقيقة)، وهي موجودة الآن في كل مكان، من أعمق خنادق المحيطات إلى أعلى البحيرات الجبلية. وبينما ركزت الأبحاث المبكرة بشكل كبير على المحيطات، فقد بات من الواضح أن الأنهار والخزانات تلعب دوراً حاسماً في كيفية حركة هذه الجزيئات وتغيرها واستقرارها. تعمل الأنهار كطرق سريعة رئيسية تنقل البلاستيك من المدن والمزارع نحو البحر، ولكن على طول مسارها، غالباً ما تصب في مسطحات مائية كبيرة بطيئة الحركة تسمى الخزانات. وهذه الخزانات ليست مجرد خزانات تخزين سلبية؛ فمياهها الهادئة يمكن أن تتسبب في ترسب الجزيئات بعيداً عن التدفق، مما يجعلها تعمل فعلياً كمصائد يتراكم فيها التلوث. إن فهم كيفية انتقال البلاستيك من نهر سريع الجريان إلى خزان هادئ أمر ضروري لمعرفة أين ينتهي هذا التلوث وكيف قد يؤثر على المياه التي نستخدمها وعلى الأنظمة البيئية التي تعتمد عليها.
في وسط المكسيك، قرر فريق من الباحثين تتبع هذه الرحلة من خلال نظامين متصلين: نهر تيبيجي الذي يتدفق إلى خزان ريكوينا، ونهر تولا الذي يغذي خزان إنده. هذه المناطق متأثرة بشدة بالنشاط البشري، حيث تستقبل كميات هائلة من مياه الصرف الصحي من منطقة مدينة المكسيك الحضرية والمناطق الصناعية المحيطة بها. أراد العلماء معرفة ما إذا كانت الخزانات تعمل كمناطق تراكم، تحجز بلاستيك أكثر من الأنهار التي تغذيها، وفهم شكل هذه الجزيئات ومما تتكون. وللقيام بذلك، جمعوا عينات مياه من كل من الأنهار والخزانات، وقاموا بترشيح المياه لالتقاط الجزيئات الصغيرة واستخدام معالجات كيميائية لإذابة المواد العضوية مثل أوراق الشجر أو الطحالب، تاركين البلاستيك وحده خلفهم. ثم فحصوا هذه البقايا تحت مجاهر قوية لعدها وقياسها، واستخدموا تقنية ليزر خاصة لتحديد الأنواع المحددة من البلاستيك، مثل تلك المستخدمة في الزجاجات أو التغليف أو الملابس.
ما وجده الباحثون كان مشهداً يهيمن عليه الصغير جداً. ففي كل جسم مائي اختبروه، كانت الجسيمات الأكثر وفرة هي الشظايا المتناهية الصغر، والعديد منها أصغر من عرض شعرة الإنسان. وبينما كانت القطع البلاستيكية الأكبر نادرة، كانت المياه تعج بالشظايا والألياف المجهرية. وكشفت الدراسة أن الخزانات عملت بالفعل كمصائد، ولكن ليس بنفس الطريقة لكل نوع من الجزيئات. فقد زاد تركيز ألياف البلاستو الدقيقة، التي تأتي غالباً من الملابس والمنسوجات الاصطناعية، بشكل ملحوست عند انتقال المياه من النهر إلى الخزان. ففي نهر تيبيجي، كان هناك ما يقرب من 4000 ليفة في كل لتر من الماء، لكن هذا الرقم قفز إلى حوالي 8000 في خزان ريكوينا المتصل به. وكان التأثير أكثر دراماتيكية في النظام الثاني: حيث احتوى نهر تولا على حوالي 6000 ليفة لكل لتر، بينما احتوى خزان إنده على رقم مذهل يصل إلى 14,000 ليفة لكل لتر. يشير هذا إلى أن المياه الأبطأ في الخزانات تسمح لهذه الألياف خفيفة الوزن والمستطيلة بالترسب والتراكم بدلاً من التدفق مباشرة عبرها.
كما حكت تركيبات البلاستيك قصة عن أصولها. فباستخدام مطيافية الليزر، حدد الفريق أنواع البلاستيك الشائعة مثل البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET)، والبولي بروبيلين (PP)، والبولي إيثيلين (PE)، والبوليميد (PA). وهذه هي المواد المستخدمة في كل شيء، من زجاجات المياه وأكياس البقالة إلى الملابس الاصطناعية والحبال. وأظهر التحليل أن الجزيئات كانت مزيجاً من هذه المواد، ولكن مع اختلاف ملحوظ بين النظامين. فقد احتوت العينات من موقعي تولا وإنده على كمية نسبية أعلى من البولي إيثيلين، وهو بلاستيك معروف بدرجة انصهار أقل من غيره. وبدا أن هذا الاختلاف الكيميائي كان مهماً عندما اختبر الباحثون عينات المياه بنبضات ليزر مكثفة. فقد تفاعلت العينات من نظامي تولا وإنده بشكل مختلف مع الليزر، حيث أظهرت تغيراً مفاجئاً في كيفية تمرير الضوء عبرها عند مستوى طاقة محدد. ومن المرجح أن هذا الاستجابة حدثت لأن التركيز العالي للبولي إيثيلين جعل الجزيئات أكثر حساسية للحرارة الناتجة عن الليزر، مما تسبب في تليينها أو تغيير حالتها بسهولة أكبر من الجزيئات في النظام الآخر.
وبعيداً عن البلاستيك نفسه، روت المياه في هذه الأنظمة قصة بيئتين مختلفتين تماماً. فقد كان موقعا تيبيجي وريكوينا غنيين بالأكسجين وقلويين نسبياً، وهي ظروف نموذجية للمياه الجارية. وفي المقابل، كان خزان إنده فقيراً بالأكسجين وكيميائياً مختزلاً، مما يعني أنه يفتقر إلى الأكسجين اللازم لدعم العديد من أشكال الحياة، ومن المرجح أنه كان مشبعاً بالنفايات العضوية. وقد احتوى هذا الخزان، الذي يستقبل حمولة هائلة من مياه الصرف الصحي، على أعلى تركيز من الألياف الدقيقة وأكثر الظروف الكيميائية تطرفاً. لاحظ الباحثون أنه بينما كانت الخزانات تحجز المزيد من البلاستيك بوضوح، فإن الطريقة المحددة التي فعلت بها ذلك اعتمدت على نوع الجزيء وظروف المياه المحلية. لم تثبت الدراسة أن البيئة الكيميائية هي التي سببت تراكم البلاستيك، لكنها أظهرت أن هذه الخزانات هي مناطق استقبال معقدة حيث يتفاعل التلوث وجودة المياه والهيدرولوجيا.
كما سلط العمل الضوء على تحدٍ كبير في دراسة هذا التلوث: وهو أن حجم الجزيئات يهم للغاية. ولأن الباحثين بحثوا عن جزيئات صغيرة بحجم ميكرومتر واحد، فقد وجدوا تركيزات أعلى بعدة مراتب من الدراسات التي تبحث فقط عن القطع الأكبر. فإذا اكتفت دراسة ما بالترشيح للجسيمات الأكبر من 100 ميكرومتر، فإنها ستفقد الغالبية العظمى من البلاستيك الموجود في الماء. وهذا يعني أن التقديرات السابقة للتلوث البلاستيكي في هذه الأنهار ربما كانت أقل بكثير من الواقع. إن وجود مثل هذه الأعداد الهائلة من الألياف والشظايا المجهرية يشير إلى أن المياه أكثر تلوثاً بكما تبدو عليه للعين المجردة. وتخلص الدراسة إلى أنه لفهم مخاطر التلوث البلاستيكي حقاً، يجب على العلماء النظر إلى النطاق الكامل لأحجام الجزيئات والنظر في كيفية عمل الأنهار والخزانات معاً كنظام واحد. فالخزانات لا تحتفظ بالبلاستيك فحسب، بل تعمل على تركيزه، وخاصة الألياف الدقيقة التي يصعب إزالتها وسهل ابتلاعها، مما يخلق مخزناً خفياً من التلوث يتطلب طرقاً جديدة للتفكير في كيفية قياس وإدارة مواردنا المائية.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.