Are bio-sourced nanoplastics inert for aquatic species? A toxicity study on three micro-algae species and a freshwater bivalve
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि विभिन्न पॉलिमर से प्राप्त जैव-स्रोत नैनोप्लास्टिक निष्क्रिय नहीं हैं, क्योंकि वे सूक्ष्म शैवाल (माइक्रो-एल्गी) की वृद्धि को महत्वपूर्ण रूप से बाधित करते हैं, मीठे पानी के द्विकपाटी (बाइवेलव) के निस्यंदन (फिल्ट्रेशन) को नुकसान पहुँचाते हैं, और जलीय प्रजातियों में ऑक्सीडेटिव तनाव एवं प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं को सक्रिय करते हैं।
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प्लास्टिक प्रदूषण हमारे महासागरों और नदियों में एक परिचित दृश्य है, लेकिन इन सामग्रियों के साथ क्या होता है, इसकी कहानी केवल छोटे टुकड़ों में टूटने से कहीं अधिक जटिल है। दशकों से, वैज्ञानिक इस बात का अध्ययन कर रहे हैं कि कैसे जीवाश्म ईंधन से बने पारंपरिक प्लास्टिक, सूक्ष्म (microscopic) और यहाँ तक कि नैनोस्कोपिक कणों में टूट जाते हैं जो पानी में तैरते हैं और जीवित जीवों में प्रवेश करते हैं। हाल ही में, एक नया वर्ग की सामग्रियां एक संभावित समाधान के रूप में उभरी हैं, जिन्हें अक्सर बायो-सोर्स्ड प्लास्टिक या बायोप्लास्टिक्स कहा जाता है। ये पेट्रोलियम के बजाय पौधों, वनस्पति तेलों या लकड़ी के डेरिवेटिव जैसे नवीकरणीय संसाधनों से बनाए जाते हैं। उम्मीद यह है कि चूंकि वे प्रकृति से आते हैं, इसलिए वे पर्यावरण के लिए सुरक्षित होंगे और शायद आसानी से टूट जाएंगे। हालांकि, केवल इसलिए कि कोई सामग्री प्राकृतिक स्रोत से प्राप्त की गई है, इसका मतलब यह नहीं है कि पानी में प्रवेश करने के बाद वह हानिरहित होगी। जब ये बायोप्लास्टिक्स विघटित होते हैं, तो वे भी सूक्ष्म कण बन सकते हैं, जो नग्न आंखों से अदृश्य हो सकते हैं लेकिन सूक्ष्म जीवन द्वारा निगलने और शेलफिश द्वारा फिल्टर किए जाने के लिए पर्याप्त बड़े होते हैं। महत्वपूर्ण प्रश्न यह बना हुआ है: यदि ये बायो-सोर्स्ड कण हमारे जलमार्गों में पहुँच जाते हैं, तो क्या वे अपने जीवाश्म-ईंधन वाले समकक्षों की तरह व्यवहार करते हैं, या वे वास्तव में निष्क्रिय और सुरक्षित हैं?
शोधकर्ताओं की एक टीम ने पांच अलग-अलग प्रकार के बायो-सोर्स्ड नैनोप्लास्टिक्स के एक संग्रह का जीवित जलीय जीवों पर परीक्षण करके इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए हाथ मिलाया। उन्होंने दो बहुत ही अलग प्रकार के जीवन को देखने का विकल्प चुना जो खाद्य जाल (food web) का आधार बनते हैं: सूक्ष्म एककोशिकीय शैवाल (algae) और मीठे पानी के क्लैम (clams)। शैवाल, जो जलीय पारिस्थितिक तंत्र में प्राथमिक उत्पादक के रूप में कार्य करते हैं, उन्हें कणों के संपर्क में लाया गया ताकि यह देखा जा सके कि क्या उनकी वृद्धि बाधित होती है। क्लैम, जो फिल्टर फीडर हैं और भोजन पकड़ने के लिए लगातार अपने शरीर के माध्यम से पानी पंप करते हैं, उनका परीक्षण यह देखने के लिए किया गया कि क्या कण उनके खाने की क्षमता में हस्तक्षेप करते हैं और उनके आंतरिक कोशिकाओं पर क्या प्रतिक्रिया होती है। शोधकर्ताओं ने पांच विशिष्ट प्रकार के बायो-सोर्स्ड पॉलिमर का उपयोग किया: कुछ पहले से ही बाजार में मौजूद हैं, जैसे पॉलीलैक्टिक एसिड (PLA) और पॉलियामाइड 11 (PA11), जबकि अन्य अभी भी विकास के चरण में हैं, जिनमें आवश्यक तेल (essential oil) घटकों से बना एक पॉलिमर और एक नए प्रकार का पॉलीयुरेथेन शामिल है। उन्होंने इन कणों को लैब में लगभग एक ही आकार का बनाया, जिससे यह सुनिश्चित हो सके कि कोई भी अंतर कण के आकार के बजाय स्वयं सामग्री के कारण है।
अध्ययन के परिणामों से पता चला कि ये बायो-सोर्स्ड कण निर्leven (inert) होने से बहुत दूर हैं। जब शैवाल को विभिन्न प्रकार के बायो-सोर्स्ड नैनोप्लास्टिक्स के संपर्क में लाया गया, तो लगभग हर मामले में उनकी वृद्धि बाधित हुई। मीठे पानी की शैवाल प्रजाति सबसे संवेदनशील थी, जिसने बहुत कम सांद्रता (concentration) पर भी विकास में स्पष्ट गिरावट दिखाई। परीक्षण किए गए पांच सामग्रियों में से, पॉलीलैक्टिक एसिड और पॉलियामाइड 11 शैवाल के लिए सबसे अधिक हानिकारक थे, जबकि आवश्यक तेल से प्राप्त पॉलिमर सबसे कम हानिकारक था, हालांकि इसने अभी भी कुछ अल्पकालिक प्रभाव डाले। दिलचस्प बात यह है कि शोधकर्ताओं ने पाया कि सबसे विषाक्त प्रभाव उच्च सांद्रता के बजाय कम सांद्रता पर अक्सर देखे गए। यह सुझाव देता है कि बहुत उच्च सांद्रता पर, कण आपस में जुड़कर गुच्छे बना सकते हैं और जीवों के लिए कम उपलब्ध हो सकते हैं, जबकि कम, अधिक वास्तविक पर्यावरणीय स्तरों पर, वे बिखरे रहते हैं और कोशिकाओं के साथ परस्पर क्रिया करने की अधिक संभावना रखते हैं।
मीठे पानी के क्लैम पर प्रभाव भी उतना ही महत्वपूर्ण था। एक सप्ताह के संपर्क के बाद, पांचों बायो-सोर्स्ड नैनोप्लास्टिक्स के संपर्क में आए क्लैम ने फिल्ट्रेशन दर में उल्लेखनीय कमी दिखाई, जिसका अर्थ है कि वे पानी पंप करने और भोजन इकट्ठा करने में कम कुशल थे। यह प्रभाव एक माइक्रोग्राम प्रति लीटर जैसी कम सांद्रता पर भी देखा गया, जो एक बहुत ही छोटा स्तर है लेकिन पर्यावरण के लिए प्रासंगिक हो सकता है। क्लैम ने इन कणों को केवल खारिज नहीं किया; इसके बजाय, उनके शरीर उच्च सतर्कता की स्थिति में चले गए। जब शोधकर्ताओं ने क्लैम के ऊतकों के भीतर जीन की जांच की, तो उन्होंने पाया कि इस संपर्क ने एक व्यापक जैविक प्रतिक्रिया को सक्रिय किया। क्लैम ने विदेशी कणों को लेने, अपने सिस्टम को डिटॉक्सिफाई करने और ऑक्सीडेटिव स्ट्रेस (जो सेलुलर क्षति का एक रूप है) से लड़ने से संबंधित जीन को सक्रिय किया। उन्होंने प्रतिरक्षा प्रणाली की सक्रियता और यहाँ तक कि प्रोग्राम्ड सेल डेथ (एक प्रक्रिया जहाँ शरीर पूरे जीव की रक्षा के लिए क्षतिग्रस्त कोशिकाओं का बलिदान देता है) की शुरुआत के संकेत भी दिखाए।
अध्ययन ने रेखांकित किया कि विभिन्न सामग्रियों ने अलग-अलग प्रकार के तनाव पैदा किए। उदाहरण के लिए, आवश्यक तेल से प्राप्त पॉलिमर और नए पॉलीयुरेथेन ने निम्नतम सांद्रता पर क्लैम के आंतरिक अंगों में सबसे मजबूत प्रतिक्रिया उत्पन्न की, जबकि पॉलीलैक्टिक एसिड और पॉलियामाइड 11 विशेष रूप से शैवाल के लिए कठोर थे। यह भिन्नता बताती है कि बायो-सोर्स्ड प्लास्टिक की रासायनिक संरचना इस बात में बड़ी भूमिका निभाती है कि वह कितना जहरीला है, ठीक वैसे ही जैसे पारंपरिक प्लास्टिक के मामले में होता है। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि ये प्रभाव तेजी से, एक सप्ताह के भीतर, और उन सांद्रता से बहुत कम स्तर पर हुए जो पिछले कई अध्ययनों में उपयोग की गई थीं। यह इंगित करता है कि यदि शोधकर्ता केवल उच्च सांद्रता या कम समय सीमा को देखते हैं, तो इन सामग्रियों के संभावित खतरे को कम करके आंका जा सकता है।
अंततः, निष्कर्ष पारंपरिक प्लास्टिक के मुकाबले बायो-सोर्स्ड प्लास्टिक को एक हानिरहित विकल्प मानने की धारणा को चुनौती देते हैं। हालांकि ये सामग्रियां नवीकरणीय संसाधनों से बनी हैं, अध्ययन यह प्रदर्शित करता है कि एक बार पानी में सूक्ष्म कणों में टूटने के बाद, वे अभी भी शैवाल की वृद्धि और फिल्टर करने वाले जानवरों के स्वास्थ्य को बाधित कर सकते हैं। क्लैम के शरीर ने ऐसे व्यवहार किया जैसे कि वे हमले के अधीन हों, जिससे जटिल रक्षा तंत्र सक्रिय हो गए जो उनकी ऊर्जा को सोख सकते हैं और उनके दीर्घकालिक अस्तित्व को प्रभावित कर सकते हैं। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि हालांकि ये बायो-सोर्स्ड प्लास्टिक जीवाश्म-ईंधन वाले प्लास्टिक की तुलना में तेजी से विघटित हो सकते हैं, लेकिन जलीय जीवन पर उनका प्रारंभिक प्रभाव वास्तविक और महत्वपूर्ण है। जैसे-जैसे इन सामग्रियों का उत्पादन बढ़ रहा है, उनके विशिष्ट जोखिमों को समझना आवश्यक है। अध्ययन सुझाव देता है कि केवल बायो-आधारित सामग्रियों पर स्विच करना कोई रामबाण इलाज (silver bullet) नहीं है; इसके बजाय, इन नई सामग्रियों को भी उसी सावधानी और सूक्ष्म जांच के साथ डिजाइन और मूल्यांकित किया जाना चाहिए जैसा कि किसी भी अन्य पदार्थ के लिए किया जाता है जो हमारे पर्यावरण में प्रवेश करता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि एक समस्या का समाधान दूसरी समस्या पैदा न करे।
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