Fragmentation and depolymerization of conventional and biodegradable microplastics in Eisenia fetida and Eisenia andrei
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि जबकि *Eisenia* केंचुओं के माध्यम से आंतों के मार्ग से गुजरने पर पॉलीइथाइलीन, पॉलीब्यूटिलीन और पॉलीलैक्टिक एसिड माइक्रोप्लास्टिक्स महत्वपूर्ण रूप से खंडित और रासायनिक रूप से परिवर्तित हो जाते हैं, जैव-अपघटनीय बहुलक (PLA) सबसे गंभीर रासायनिक क्षरण और केंचुआ मृत्यु दर का कारण बनता है, जो यह संकेत देता है कि कम अवधि के जोखिम की स्थिति में कृषि मृदा में यह आवश्यक रूप से सुरक्षित विकल्प नहीं है।
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हमारे पैरों के नीचे की मिट्टी नन्हे जीवों की एक हलचल भरी दुनिया है जो जैविक पदार्थों को हिलाती, खाती और पुनर्चक्रित करती है, जिससे पृथ्वी उपजाऊ और जीवित रहती है। इन कामगारों में केंचुए शामिल हैं, जिन्हें अक्सर पारिस्थितिकी तंत्र का इंजीनियर कहा जाता है, क्योंकि वे अपने शरीर के माध्यम से मिट्टी की विशाल मात्रा को स्थानांतरित करते हैं। दशकों से, वैज्ञानिक इस बात को लेकर चिंतित रहे हैं कि प्लास्टिक प्रदूषण इन जानवरों को कैसे प्रभावित करता है, और उनका ध्यान मुख्य रूप से इस बात पर रहा है कि प्लास्टिक केंचुओं को कैसे नुकसान पहुँचाता है। लेकिन, एक नया और अधिक जटिल प्रश्न उभरा है: जब प्लास्टिक एक केंचुए के शरीर से गुजरता है, तो उस प्लास्टिक का क्या होता है? प्लास्टिक केवल कचरे के निर्जीव टुकड़े नहीं हैं; वे अणुओं की लंबी श्रृंखलाएं हैं जो टूट सकती हैं। जब एक केंचua प्लास्टिक का एक टुकड़ा खाता है, तो उसके पेट के भीतर का कठोर वातावरण प्लास्टिक को छोटे टुकड़ों में काट सकता है या यहाँ तक कि इसकी संरचना को रासायनिक रूप से बदल भी सकता है। यह प्रक्रिया महत्वपूर्ण है क्योंकि यदि प्लास्टिक अदृश्य कणों या जहरीले रसायनों में टूट जाता है, तो यह मिट्टी और उसमें रहने वाले जीवों के लिए कम खतरनाक होने के बजाय अधिक खतरनाक हो सकता है।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस प्रक्रिया को वास्तविक समय में होते हुए देखने के लिए एक टीम बनाई, जिसमें उन्होंने खाद में पाए जाने वाले दो सामान्य प्रकार के केंचुओं, Eisenia fetida और Eisenia andrei का उपयोग किया। वे देखना चाहते थे कि जब ये केंचुए तीन अलग-अलग प्रकार के माइक्रोप्लास्टिक्स—नाखून से छोटे कण—को खाते हैं, तो क्या होता है। इन दो प्लास्टिकों में पारंपरिक, तेल आधारित प्रकार के थे जो बहुत सख्त और टूटने के प्रति प्रतिरोधी माने जाते हैं: पॉलीइथाइलीन, जिसका उपयोग कई प्लास्टिक बैग में किया जाता है, और पॉलीब्यूटिलीन। तीसरा था पॉलीलैक्टिक एसिड, जो पौधों के स्टार्च से बना एक प्लास्टिक है जिसे बायोडिग्रेडेबल (जैव-अपघटनीय) के रूप में विपणन किया जाता है, जिसका अर्थ है कि इसे प्राकृतिक रूप से टूटना चाहिए। वैज्ञानिकों ने केंचुओं को उन कंटेनरों में रखा जिनमें इन प्लास्टिकों के साथ मिश्रित खाद थी और उन्हें 35 दिनों तक देखा। इसके बाद, उन्होंने सावधानीपूर्वक केंचुओं को निकाला और प्लास्टिक के उन कणों को वापस प्राप्त किया जो उनके पाचन तंत्र से गुजरे थे ताकि यह माप सकें कि प्लास्टिक में वास्तव में कितना परिवर्तन हुआ है।
परिणामों ने एक आश्चर्यजनक कहानी का खुलासा किया कि विभिन्न प्रकार के प्लास्टिक जीवित प्राणी के भीतर कैसे व्यवहार करते हैं। सबसे पहले, केंचुओं ने सभी प्लास्टिकों को छोटे टुकड़ों में तोड़ दिया। औसतन, केंचुओं द्वारा उत्सर्जित किए गए कण उनके द्वारा खाए गए कणों की तुलना में लगभग 58 प्रतिशत छोटे थे। हालांकि, प्लास्टिक का प्रकार बहुत मायने रखता था। बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक, पॉलीलैक्टिक एसिड, सबसे अधिक टूटा, उसके बाद पॉलीब्यूटिलीन, और पारंपरिक पॉलीइथाइलीन सबसे कम बदला। यह भौतिक रूप से टूटना केवल आधी कहानी थी। जब शोधकर्ताओं ने एक विशेष प्रकाश-आधारित स्कैनर का उपयोग करके प्लास्टिक की रासायनिक संरचना की जांच की, तो उन्होंने पाया कि बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक को सबसे अधिक रासायनिक क्षति हुई थी। इसकी आणविक श्रृंखलाएं अन्य दो प्लास्टिकों की तुलना में बहुत अधिक गंभीर रूप से कटी या अलग हुई थीं। वास्तव में, रासायनिक परिवर्तन इतना विशिष्ट था कि शोधकर्ता केवल अवशेषों के रासायनिक हस्ताक्षर को देखकर ठीक से बता सकते थे कि केंचुए ने कौन सा प्लास्टिक खाया था।
सबसे चौंकाने वाला निष्कर्ष यह था कि इस गिरावट ने केंचुओं को स्वयं कैसे प्रभावित किया। इस उम्मीद के विपरीत कि बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक प्रकृति के लिए सुरक्षित होगा, बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक खाने वाले केंचुओं की मृत्यु दर सबसे अधिक थी। तेल-आधारित प्लास्टिक खाने वाले केंचुओं की तुलना में पौधे-आधारित प्लास्टिक खाने वाले केंचुओं की मृत्यु दर काफी अधिक थी। शोधकर्ताओं ने पाया कि केंचुओं की एक प्रजाति, Eisenia fetida, अन्य की तुलना में प्लास्टिक के प्रति आम तौर पर अधिक संवेदनशील थी, लेकिन यह अंतर तब बहुत बढ़ गया जब केंचुओं ने उन प्लास्टिकों को खाया जो तेजी से टूटते थे। प्लास्टिक जितना अधिक रासायनिक रूप से विघटित हुआ, केंचुए के मरने की संभावना उतनी ही अधिक थी। इससे पता चलता है कि प्लास्टिक के टूटने की प्रक्रिया कुछ छोड़ देती है—शायद छोटे रासायनिक अंश या उपोत्पाद—जो केंचुए के स्वास्थ्य के लिए हानिकारक हैं। पारंपरिक, सख्त प्लास्टिक ने कम रासायनिक परिवर्तन किया और कम मौतें हुईं, जबकि "ग्रीन" प्लास्टिक, जो सुरक्षित विकल्प होना चाहिए था, ने सबसे अधिक भौतिक और रासायनिक व्यवधान और उच्चतम मृत्यु दर पैदा की।
अध्ययन में यह अनुमान लगाने के लिए कंप्यूटर मॉडल का भी उपयोग किया गया कि क्या वे एकत्र किए गए डेटा के आधार पर इन परिणामों की भविष्यवाणी कर सकते हैं। कंप्यूटर रासायनिक परिवर्तनों की भविष्यवाणी करने में बहुत अच्छे थे, जिससे पुष्टि हुई कि प्लास्टिक का प्रकार ही मुख्य चालक था। हालांकि, कंप्यूटर यह भविष्यवाणी करने में संघर्ष कर रहे थे कि प्लास्टिक का आकार भौतिक रूप से कितना सिकुड़ जाएगा। यह बताता है कि जबकि रासायनिक टूटना प्लास्टिक की सामग्री का सीधा परिणाम है, केंचुए के भीतर प्लास्टिक का भौतिक रूप से कटकर छोटा होना एक अराजक प्रक्रिया है, जो संभवतः यादृच्छिक कारकों जैसे कि पेट के भीतर प्लास्टिक की गति या दबाव पर निर्भर करती है। यह अंतर महत्वपूर्ण है क्योंकि इसका अर्थ है कि केवल यह जानना कि कोई प्लास्टिक बायोडिग्रेडेबल है, यह गारंटी नहीं देता कि वह अल्पकाल में हानिरहित होगा।
अंततः, यह शोध इस सरल विचार को चुनौती देता है कि बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक स्वचालित रूप से मिट्टी के जीवन के लिए बेहतर होते हैं। प्रयोग की 35 दिनों की अवधि के दौरान, बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक अधिक सौम्य विकल्प नहीं था; यह सबसे तेजी से टूटा और सबसे अधिक केंचुओं को मारा। अध्ययन संकेत देता है कि बायोडिग्रेडेशन के मध्यवर्ती चरण, जहाँ प्लास्टिक टूट रहा है लेकिन अभी तक पूरी तरह गायब नहीं हुआ है, वास्तव में मिट्टी के जीवों के लिए उच्च जोखिम की अवधि हो सकती है। हालांकि ये प्लास्टिक लंबे समय में अंततः गायब हो सकते हैं, लेकिन इनके टूटने की प्रक्रिया मिट्टी के इंजीनियरों के पेट के भीतर हानिकारक प्रभाव छोड़ सकती है जो पारंपरिक, गैर-टूटने वाले प्लास्टिक के समान नहीं होते हैं। निष्कर्ष बताते हैं कि हमें केवल इस बात से परे देखने की आवश्यकता है कि क्या कोई प्लास्टिक अंततः विघटित हो सकता है और इस पर भी विचार करने की आवश्यकता है कि विघटन के दौरान मिट्टी और उसके निवासियों के साथ क्या होता है।
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