Climate warming accelerates plastic degradation and secondary microplastic formation
تُظهر هذه الدراسة أن الاحتباس الحراري يسرع بشكل كبير من التحلل الضوئي وتجزؤ البلاستيك الشائع (PP وPE وPET) إلى جزيئات بلاستيكية دقيقة ثانوية، مع حدوث أبرز الزيادات النسبية في المناطق ذات خطوط العرض العليا التي تشهد ارتفاعاً سريعاً في درجات الحرارة، رغم وجود أعلى المعدلات المطلقة في المناطق الاستوائية.
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
صُمم البلاستيك ليدوم. فمن زجاجات المياه التي نحملها إلى الأنابيب التي تجلب المياه إلى منازلنا، تُختار هذه المواد لقدرتها على مقاومة العوامل الجوية دون أن تتفكك. وتعد هذه المتانة ميزة وليست خللاً في المنتجات التي نعتمد عليها يومياً. ومع ذلك، بمجرد دخول البلاستيك إلى البيئة، تصبح تلك الصلابة نفسها مشكلة؛ فبدلاً من أن يتلاشى، يتفكك البلاستيك ببطء على مدى عقود، متحطماً إلى قطع أصغر فأصغر تُعرف باسم الميكروبلاستيك (اللدائن الدقيقة). وتلوث هذه الشظايا الصغيرة الآن محيطاتنا، وتربتنا، وحتى الهواء الذي نتنفسه. ولزمن طويل، أدرك العلماء أن ضوء الشمس والتآكل الفيزيائي يسببان هذا التحلل، لكن قطعة حاسمة من اللغز ظلت غير واضحة: كيف تؤثر درجات الحرارة المرتفعة لكوكبنا على هذه العملية؟ ومع ارتفاع حرارة العالم وزيادة وتيرة موجات الحر، لم يعد السؤال فقط حول مدى صمود البلاستيك، بل حول السرعة التي قد يفشل بها ويتحول إلى تلوث تحت سماء دافئة.
عكف فريق من الباحثين في المعهد الملكي للتكنولوجيا (KTH) في السويد، بالتعاون مع زملاء من فرنسا والصين، على محاولة الإجابة عن هذا السؤال. وقد ركزوا على ثلاثة من أكثر أنواع البلاستيك استخداماً اليوم: البولي بروبيلين، الموجود غالباً في حاويات الطعام والتغليف؛ والبولي إيثيلين منخفض الكثافة، المستخدم في الأكياس والأغلفة البلاستيكية؛ والبولي إيثيلين تيريفثاليت، وهي المادة التي تُصنع منها معظم زجاجات المياه. أراد العلماء معرفة ما إذا كانت الحرارة المرتبطة بالاحتباس الحراري ستسرع من شيخوخة هذه المواد، مما يؤدي إلى جعلها هشة وتتفتت إلى ميكروبلاستيك بشكل أسرع مما كان متوقعاً سابقاً. وللوصول إلى ذلك، لم يكتفوا بالتخمين، بل أخضعوا عينات من هذه المواد لظروف مخبرية محكومة تحاكي تأثيرات ضوء الشمس والحرارة بمرور الوقت، مع قياس مدى الوقت الذي تستغرقه المواد لفقدان قوتها والتحطم بدقة.
وكشفت النتائج عن وجود رابط مباشر ومتسارع بين الحرارة وتحلل البلاستيك. ووجد الباحثون أنه مع ارتفاع درجة الحرارة، تزداد معدلات تحلل هذه المواد البلاستيكية بشكل كبير، متبعةً نمطاً يؤدي فيه حتى الارتفاع الطفيف في الحرارة إلى زيادة هائلة وغير متناسبة في الضرر. وبالنسبة لأكثر أنواع البلاستيك حساسية التي اختبروها، وهو البولي بروبيلين، كان سيناريو الاحتباس الحراري الذي يرفع درجة الحرارة بمقدار 1.5 درجة مئوية فقط فوق مستويات ما قبل الثورة الصناعية كافياً لتسريع التحلل بنسبة تقارب 16 بالمائة. وعندما قاموا بمحاكاة ظروف أكثر تطرفاً، مثل طفرات الحرارة التي تصل إلى 5 أو 10 درجات مئوية والتي أصبحت أكثر شيوعاً، أصبح التسارع أكثر حدة، حيث قفزت معدلات التحلل بأكثر من 60 بالمائة و160 بالمائة على التوالي. وهذا يعني أنه في عالم دافئ، لا تشيخ المنتجات البلاستيكية بسرعة أكبر قليلاً فحسب، بل إنها تصل إلى نهاية عمرها الافتراضي في وقت أقصر بكثير، مما يؤدي إلى فشل مبكر وطفرة في إنتاج الميكروبلاستيك.
كما كشفت الدراسة عن كيفية حدوث هذه العملية عبر العالم. ففي المناطق التي تعاني بالفعل من الحرارة، مثل المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية في شمال أفريقيا والشرق الأوسط وجنوب آسيا، يكون المعدل المطلق لتحلل البلاستيك في أعلى مستوياته. إذ تعمل الحرارة في هذه المناطق كمسرع مستمر، مما يتسبب في تفتت البلاستيك إلى ميكروبلاستيك بسرعة أكبر بكثير مما يحدث في المناخات الأبرد. ومع ذلك، وجد الباحثون نمطاً مختلفاً في المناطق التي تشهد ارتفاعاً سريعاً في درجات الحرارة عند خطوط العرض العليا، مثل أجزاء من أمريكا الشمالية وأوروبا. فبينما قد يظل إجمالي كمية التحلل هناك أقل مما هو عليه في المناطق الاستوائية، فإن "سرعة" زيادة التحلل هي الأكثر دراماتيكية. وتشهد هذه المناطق الأبرد أقوى تسارع نسبي لأنها تسخن بسرعة كبيرة، مما يحولها إلى بؤر ناشئة للانهيار الناتج عن المناخ.
ولعل الاكتشاف الأكثر إثارة للدهشة هو كيف تعمل موجات الحر كمحفز دائم للضرر. فقد قام الباحثون بمحاكاة نوبات قصيرة من الحرارة الشديدة، تشبه موجات الحر الصيفية، ووجدوا أن هذه الطفرات القصيرة لها تأثير دائم. فحتى بعد عودة درجة الحرارة إلى طبيعتها، استمر البلاستيك في الشيخوخة بشكل أسرع مما كان عليه لولا تلك الموجة. وكأن موجة الحر قد دفعت المادة نحو نقطة الانهيار، وبمجرد تجاوز ذلك الحد، أصبح البلاستيك هشاً وتفتت إلى ميكروبلاستيك فور تعرضه للاستهلاك العادي. وهذا يشير إلى أن موجات الحر المتكررة والشديدة في المستقبل قد تسبب فشلاً مفاجئاً وكارثياً للمواد البلاستيكية، بدلاً من التحلل ببطء على مدار سنوات عديدة.
وقد أوضحت التغيرات الفيزيائية داخل البلاستيك سبب حدما. فمع امتصاص البلاستيك للحرارة وضوء الشمس، تبدأ سلاسله الجزيئية الطويلة في التفكك، وهي عملية تسمى "انشطار السلسلة". وهذا يضعف البنية الداخلية للمادة، مما يجعلها تفقد مرونتها وتصبح هشة. ولاحظ الباحثون أنه بمجرد وصول البلاستيك إلى نقطة حرجة من الهشاشة، فإنه لا يتآكل ببطء فحسب، بل يتكسر تماماً. ولم تكن جزيئات الميكروبلاستيك الناتجة متجانسة؛ فقد تراوحت أحجامها من ذرات دقيقة إلى رقائق أكبر، لكنها اشتركت جميعاً في سمة واحدة: كانت معدلة كيميائياً، ذات أسطح أكثر تفاعلية وعرضة لمزيد من التحلل. وهذا يعني أن الميكروبلاستيك الناتج في عالم دافئ ليس مجرد قطع أصغر من المادة الأصلية، بل هو مختلف كيميائياً وربما أكثر ضرراً.
يسلط هذا البحث الضوء على حلقة تغذية راجعة مقلقة. فمع ارتفاع حرارة الكوكب، يتحلل البلاستيك بشكل أسرع، مما يؤدي إلى إطلاق المزيد من الميكروبلاستيك في البيئة. ويمكن لهذه الجسيمات أن تساهم بدورها في تغير المناخ من خلال التأثير على كيفية امتصاص الغلاف الجوي للحرارة وعكسها. علاوة على ذلك، إذا فشلت المنتجات البلاستيكية في وقت مبكر، فيجب استبدالها بشكل متكرر، مما يؤدي إلى زيادة الإنتاج والتخلص من النفايات، وهو ما يولد بدوره المزيد من غازات الاحتباس الحراري. وتشير الدراسة إلى أن المتانة التي كنا نعتز بها في البلاستيك أصبحت عبئاً في ظل مناخ دافئ. ومن خلال فهم أن الحرارة هي مسرع قوي لتحلل البلاستيك، يمكن للعلماء وصناع القرار البدء في إعادة التفكير في كيفية تصميم المواد وإدارة النفايات. وتوضح النتائج أنه بدون مراعاة التأثيرات المتسارعة لارتفاع درجات الحرارة، فإن نماذجنا الحالية بشأن التلوث البلاستيكي وصمود البنية التحتية قد تسيء تقدير حجم المشكلة. إن الحرارة لا تكتفي بتدفئة الهواء فحسب، بل إنها تعمل بنشاط على تسريع تفكك المادة الأكثر انتشاراً في العالم الحديث.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.