Skittles: A Multicolor Flow Cytometric Workflow for High-Throughput Characterization of Micro- and Nano-plastics
यह शोध पत्र "Skittles" प्रस्तुत करता है, जो एक उच्च-थ्रूपुट, मल्टीकलर फ्लो साइटोमेट्रिक वर्कफ़्लो है जो तरल सस्पेंशन में माइक्रो- और नैनो-प्लास्टिक्स के सटीक, मानकीकृत और मात्रात्मक लक्षण वर्णन को सक्षम बनाता है, जो माइक्रोस्कोपी और रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी के विरुद्ध मान्य प्रतिदीप्ति-आधारित भेदभाव, गणना और आकार वितरण विश्लेषण प्रदान करता है।
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प्लास्टिक आधुनिक दुनिया का एक स्थायी हिस्सा बन गया है, जिसे इसके स्थायित्व और हल्केपन के लिए सराहा जाता है, फिर भी यही लचीलापन इसे सदियों तक पर्यावरण में बने रहने की अनुमति देता है। एक बार फेंके जाने के बाद, ये सामग्रियां केवल गायब नहीं होतीं; वे सूरज, हवा और लहरों के प्रभाव में टूटकर छोटे और छोटे टुकड़ों में बदल जाती हैं। जबकि समुद्र तटों को घुटने वाले और समुद्री जीवन को नुकसान पहुँचाने वाले दृश्य मलबे के बारे में अच्छी तरह से जाना जाता है, सूक्ष्म (microscopic) और नैनोस्कोपिक कणों के रूप में प्रदूषण की एक छिपी हुई परत मौजूद है। ये नन्हे टुकड़े, जो अक्सर नग्न आंखों से अदृश्य होते हैं, महासागरों और नदियों में प्रचुर मात्रा में हैं, लेकिन वैज्ञानिक उन्हें गिनने या उनकी संरचना पहचानने में संघर्ष करते रहे हैं क्योंकि वर्तमान विधियाँ धीमी, श्रमसाध्य हैं और अक्सर सबसे छोटे कणों को पूरी तरह से छोड़ देती हैं। इस अदृश्य प्रदूषण को तेजी से और सटीक रूप से मापने का तरीका उपलब्ध न होने के कारण, जलीय पारिस्थितिक तंत्रों के लिए यह किस स्तर का खतरा पैदा करता है, इसे समझना कठिन बना हुआ है।
इस समस्या को हल करने के लिए, यूनिवर्सिटी ऑफ सदर्न मिसिसिपी के शोधकर्ताओं ने 'Skittles' नामक एक नई विधि विकसित की है, जो इन नन्हे प्लास्टिक कणों को उल्लेखनीय गति और सटीकता के साथ गिनने और पहचानने के लिए डिज़ाइन किया गया एक वर्कफ़्लो है। टीम ने रेत के दाने के आकार से लेकर वायरस के आकार तक के कणों पर ध्यान केंद्रित किया, एक ऐसा पैमाना जहाँ पारंपरिक गिनती उपकरण अक्सर विफल हो जाते हैं। उनके दृष्टिकोण का मुख्य आधार एक विशेष डाई (रंजक) है जो प्लास्टिक से चिपक जाती है लेकिन अन्य सामग्रियों से नहीं, जिससे विशिष्ट प्रकाश के संपर्क में आने पर प्लास्टिक चमक उठता है। इस चमकने वाली डाई को एक ऐसी मशीन के साथ जोड़कर, जो तरल धारा में प्रति सेकंड हजारों व्यक्तिगत कणों का विश्लेषण कर सकती है, शोधकर्ताओं ने एक प्रणाली बनाई है जो एक उच्च गति वाले सॉर्टर (छंटनी करने वाली मशीन) की तरह कार्य करती है। यह मशीन, जिसे फ्लो साइटोमीटर कहा जाता है, लेजर का उपयोग करके प्रत्येक कण द्वारा बिखरे हुए प्रकाश और डाई द्वारा उत्सर्जित विशिष्ट चमक के रंग का पता लगाती है, जिससे यह प्रत्येक कण को सूक्ष्मदर्शी (माइक्रोस्कोप) के नीचे देखे बिना ही विभिन्न प्रकार के प्लास्टिक के बीच अंतर करने और उनके आकार का अनुमान लगाने में सक्षम होती है।
शोधकर्ताओं ने इस विधि का परीक्षण प्रकृति में पाए जाने वाले विभिन्न प्रकार के प्लास्टिकों का उपयोग करके किया, जिसमें पॉलीइथाइलीन, पॉलिस्टायरीन, पॉलीप्रोपाइलीन और पॉलीइथाइलीन टेरेफ्थेलेट शामिल हैं, जो बोतलों, पैकेजिंग और सिंथेटिक रेशों में सामान्य हैं। उन्होंने पहले इस प्रक्रिया को अनुकूलित किया ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि डाई पूरी तरह से काम करे, जिसमें उन्होंने डाई की सही मात्रा और नमूनों को तैयार करने के सर्वोत्तम तरीके का निर्धारण किया ताकि प्लास्टिक लगातार चमक सके। उन्होंने पाया कि नमूनों को गर्म करने से डाई प्लास्टिक से अधिक प्रभावी ढंग से जुड़ने में मदद मिली, जिससे सिग्नल अधिक मजबूत और विश्वसनीय हो गया। जब उन्होंने अपने परीक्षण चलाए, तो यह विधि अत्यधिक सटीक साबित हुई, जिसने नियंत्रित प्रयोगों में पानी में मिलाए गए प्लास्टिक कणों का 100 प्रतिशत से अधिक रिकवरी (पुनर्प्राप्ति) किया, और गणना में बहुत कम भिन्नता के साथ निरंतरता देखी गई। यह सुनिश्चित करने के लिए कि विधि केवल डाई या अन्य मलबों की गिनती नहीं कर रही है, उन्होंने माइक्रोस्कोप-आधारित गिनती और रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी नामक एक रासायनिक विश्लेषण तकनीक के विरुद्ध परिणामों की तुलना की, दोनों ने पुष्टि की कि नया वर्कफ़्लो सही सामग्रियों की पहचान कर रहा था।
जब टीम ने मिसिसिपी साउंड से एकत्र किए गए वास्तविक समुद्री जल पर इस विधि को लागू किया, तो परिणामों ने प्लास्टिक कणों की पहले के अनुमानों की तुलना में बहुत अधिक सघन आबादी का खुलासा किया। पानी में प्रति मिलीलीटर सैकड़ों कण थे, जो कि एक ऐसी संख्या है जो पिछले रिपोर्टों की तुलना में काफी अधिक है जो अक्सर केवल बड़े, दृश्यमान टुकड़ों पर ध्यान केंद्रित करते थे। विधि ने सफलतापूर्वक विभिन्न प्रकार के प्लास्टिक की पहचान की, जिसमें पॉलीप्रोपाइलीन और पॉलिस्टायरीन सबसे आम थे, और यह इन कणों के आकार को मापने में भी सक्षम थी, जिससे पता चला कि वे बहुत छोटे नैनोकणों से लेकर बड़े माइक्रोप्लास्टिक्स तक के थे। शोधकर्ताओं ने पीने के पानी के नमूनों का भी परीक्षण किया जो घरों से एकत्र किए गए थे, जहाँ इसने कम लेकिन मापने योग्य मात्रा में प्लास्टिक का पता लगाया, जो बहुत कम कणों वाले साफ पानी में भी इसकी संवेदनशीलता को प्रदर्शित करता है। महत्वपूर्ण रूप से, अध्ययन ने दिखाया कि पानी में शैवाल या अन्य प्राकृतिक कार्बनिक पदार्थों की उपस्थिति ने प्लास्टिक को गिनने की क्षमता में महत्वपूर्ण रूप से हस्तक्षेप नहीं किया, जो यह सुझाव देता है कि यह विधि जटिल प्राकृतिक वातावरणों में उपयोग के लिए पर्याप्त मजबूत है।
इस कार्य का महत्व एक धीमी, कठिन कार्य को एक तीव्र, मानकीकृत प्रक्रिया में बदलने की क्षमता में निहित है। इस विकास से पहले, प्लास्टिक प्रदूषण की पूरी सीमा को समझने के लिए कई उपकरणों और कई दिनों के मैनुअल कार्य की आवश्यकता होती थी, जो अक्सर सबसे छोटे और सबसे अधिक संख्या वाले कणों को छोड़ देते थे। Skittles वर्कफ़्लो एक एकल उपकरण को पूरा काम संभालने की अनुमति देता है, जो यह स्पष्ट चित्र प्रदान करता है कि कितने कण मौजूद हैं, वे किस प्रकार के प्लास्टिक हैं, और वे कितने बड़े हैं। हालांकि यह विधि वर्तमान में मानक प्लास्टिक मोतियों के साथ तुलना के आधार पर आकार रिपोर्ट करती है, जो गोलाकार कणों के लिए आकार का अनुमान लगाने का एक विश्वसनीय तरीका है, शोधकर्ताओं का कहना है कि अनियमित आकारों और विभिन्न प्रकार के प्लास्टिक के लिए इन आकार अनुमानों को परिष्कृत करने के लिए भविष्य में कार्य की आवश्यकता होगी। फिर भी, यह नया उपकरण प्लास्टिक प्रदूषण की अदृश्य परत की निगरानी करने का एक शक्तिशाली तरीका है, जो इन कणों से पर्यावरण को होने वाले जोखिमों को बेहतर ढंग से समझने और प्रदूषण के स्तर में होने वाले परिवर्तनों को ट्रैक करने के लिए आवश्यक डेटा प्रदान करता है।
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