Advancing Microplastic Analysis in Complex Matrices Towards Harmonization: Insights from an Interlaboratory Study Supporting the Development of a Standardized Extraction Protocol
تُظهر هذه الدراسة المختبرية المشتركة أن بروتوكول استخلاص موحد للمواد البلاستيكية الدقيقة في السماد هو أمر ممكن وفعال عبر تقنيات تحليلية متنوعة، مع تحديد أن التباين في التقدير الكمي ينبع أساساً من طرق أخذ العينات والتحليل وليس من عملية الاستخلاص نفسها، مما يوفر رؤى نقدية لتطوير معيار الآيزو 24899.
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
تُعد النفايات البلاستيكية ضيفاً مستمراً في بيئتنا، حيث تتفكك بمرور الوقت إلى شظايا صغيرة تُعرف باسم الميكروبلاستيك (اللدائن الدقيقة). هذه الجزيئات صغيرة جداً لدرجة أنها يمكن أن تختبئ داخل التربة والمياه، وحتى في السماد الذي نستخدمه لزراعة الغذاء. ولأنها غير مرئية بالعين المجردة ومختلطة بمواد معقدة مثل الأتربة وأوراق الأشجار المتحللة، فإن العثور عليها وعدّها أمر صعب للغاية. لقد حاول العلماء الاتفاق على طريقة واحدة موثوقة لاستخراج هذه القطع البلاستيكية من الأرض حتى يتمكنوا من قياس كميتها. وبدون وجود طريقة مشتركة، قد يجد مختبر ما كمية كبيرة من البلاستيك بينما يجد مختبر آخر كمية قلي جداً، مما يجعل من المستحيل مقارنة النتائج أو فهم الحجم الحقيقي للمشكلة.
ولحل هذه المشكلة، تكاتفت مجموعة كبيرة من الباحثين من الجامعات والوكالات الحكومية والشركات الخاصة عبر أوروبا والولايات المتحدة. أرادوا اختبار "وصفة" محددة لاستخراج الميكروبلاستيك من السماد. كان الهدف هو معرفة ما إذا كانت المختبرات المختلفة، باستخدام معدات مختلفة، يمكنها اتباع نفس الخطوات والحصول على إجابات متشابهة. قاموا بإعداد دفعة خاصة من السماد، وهو تربة غنية بالمغذيات مصنوعة من المواد النباتية المتحللة، وخلطوا فيها كمية معروفة من نوعين من البلاستيك: بلاستيك مرن شائع يُسمى البولي إيثيلين منخفض الكثافة، وبلاستيك قابل للتحلل الحيوي يُستخدم غالباً في التغليف. وزعوا هذه العينات على عشرة مختبرات، وطلبوا من كل فريق اتباع نفس التعليمات بدقة لتنظيف السماد وفصل البلاستيك عن الأتربة.
تضمنت العملية التي اختبروها ثلاث مراحل رئيسية. أولاً، قاموا بتفتيت أي تكتلات في السماد وخلطوه بالماء. بعد ذلك، استخدموا تفاعلاً كيميائياً، يشبه الطريقة التي ينظف بها بيروكسيد الهيدروجين الجرح، لإذابة المواد النباتية العضوية حتى لا يتبقى سوى البلاستيك والتراب. وأخيراً، أضافوا محلول ملحي ثقيل لجعل البلاستيك يطفو إلى الأعلى بينما يغوص التراب الأثقل، مما سمح لهم بغرف البلاستيك. وبمجرد عزل البلاستيك، استخدم كل مختبر أفضل أدواته لعد الجسيمات وتحديد ماهيتها. استخدمت بعض المختبرات مجاهر ذات ليزرات خاصة لرؤية البلاستيك، بينما قامت مختبرات أخرى بتسخين العينات لتحويل البلاستيك إلى غاز وقياس بصمته الكيميائية.
أظهرت النتائج أن الطريقة نجحت بشكل جيد بما يكفي للعثور على البلاستيك. فقد تمكن كل مختبر بنجاح من اكتشاف كلا النوعين من البلاستيك في السماد. كانت هذه خطوة مهمة للأمام، حيث أثبتت أنه من الممكن استخراج الميكروبلاستيك من مواد معقدة تشبه التربة باستخدام نهج معياري. ومع ذلك، كشفت الدراسة أيضاً أن الأرقام لم تكن متساوية دائماً. فعندما نظر الباحثون في جزيئات البلاستيك الأصغر، تلك التي تقل عن حجم معين، تباينت الأعداد بشكل كبير من مختبر لآخر. فقد وجدت بعض المختبرات قطعاً صغيرة أكثر بك كثيراً من غيرها. وقد أشارت التحقيقات في سبب حدوث ذلك إلى بعض المشكلات الرئيسية. واتضح أن المشكلة لم تكن في عملية التنظيف الكيميائي نفسها، بل في كيفية التعامل مع العينات قبل أو بعد عملية الاستخراج.
كان أحد المصادر الرئيسية للخطأ هو ببساً طريقة خلط السماد. ولأن جزيئات البلاستيك صغيرة جداً ويمكن أن تتكتل معاً أو تلتصق بالتراب، فإن الحصول على عينة متجانسة تماماً أمر صعب. فإذا أخذ مختبر ما ملعقة صغيرة من السماد تحتوي بالصدفة على تكتلات بلاستيكية أكثر، فسيكون عده أعلى من مختبر أخذ ملعقة تحتوي على تكتلات أقل. وظهرت مشكلة أخرى عندما حاولت المختبرات عد الجسيمات؛ حيث كانت القطع الأصغر أصعب في الرؤية والعد بدقة، خاصة إذا كانت ملتصقة ببعضها أو مختبئة خلف جزيئات التراب الأخرى. ووجدت الدراسة أن الطريقة التي يتصرف بها البلاستيك في الماء مقابل سلوكه في السماد كانت مهمة أيضاً. فعلى سبيل المثال، مال أحد أنواع البلاستيك إلى الطفو والالتصاق بجوانب الأوعية، مما جعل من السهل فقدانه أثناء عملية العد.
رغم هذه الاختلافات، وجد الباحثون نمطاً مطمئناً. فبينما اختلف العدد الإجمالي للجسيمات، ظل الحجم النسبي للجسيمات ثابتاً. وهذا يعني أنه إذا وجد مختبر ما قطعاً كبيرة في الغالب، فإن المختبرات الأخرى ستجد الشيء نفسه. ظل توزيع الأحجام مستقراً حتى لو تغير العدد الإجمالي. وهذا يشير إلى أن الطريقة جيدة في إظهار الصورة العامة لما يوجد في التربة، حتى لو كان من الصعب تحديد الرقم الدقيق. كما سلطت الدراسة الضوء على أن الأدوات المستخدمة لعد البلاستيك تحتاج إلى تحسين؛ فقد عانت بعض المختبرات من رؤية أصغر الجسيمات لأن "الضجيج" الناتج عن التراب كان مرتفعاً جداً، أو لأن المرشحات (الفلاتر) التي استخدموها لم تكن مثالية لرصد القطع المتناهية الصغر.
استخدم الفريق هذه النتائج لتطوير الوصفة للاستخدام المستقبلي. أدركوا أن طريقة إضافة المواد الكيميائية تحتاج إلى تعديل لمنع تكون بلورات غير مرغوب فيها قد تحجز البلاستيك. كما قرروا أن الشطف النهائي بنوع معين من الكحول قد يساعد في استعادة البلاستيك الطافي الذي كان يُفقد أثناء العملية. هذه التغييرات الصغيرة، التي ولدت من الأخطاء والتحديات التي واجهت التجربة، تُكتب الآن في معيار دولي جديد. سيساعد هذا المعيار العلماء حول العالم على التحدث بلغة واحدة عندما يتحدثون عن الميكروبلاستيك في التربة.
لم تدّعِ الدراسة أنها حلت كل المشكلات. بل أظهرت أنه بينما تعتبر طريقة الاستخراج ممكنة، فإن رحلة الوصول إلى الدقة المثالية لا تزال مستمرة. لم يكن التباين في النتائج ناتجاً عن فشل في الكيمياء، بل عن صعوبة التعامل مع عينة واقعية معقدة مثل السماد. وخلص الباحثون إلى أنه للحصول على أرقام موثوقة حقاً في المستقبل، يحتاج العالم إلى مواد مرجعية أفضل — وهي عينات معيارية من البلاستيك تحتوي على عدد معروف من الجسيمات — لتعمل بمثابة "مسطرة" تقيس عليها جميع المختبرات. وحتى ذلك الحين، يوفر هذا العمل أساساً متيناً، يثبت أنه يمكننا استخراج هذه الجسيمات المخفية من الأرض والبدء في فهم حجم التلوث، ملعقة مقاسة بعناية تلو الأخرى.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.