محققان هزاران قطعه نانوپلاستیک را در بطری های آب آشامیدنی کشف کردند
آب بطری حاوی هزاران نانو پلاستیک است
در یک مطالعه جدید، محققان دریافته‌اند که آب بطری‌هایی که در فروشگاه‌ها فروخته می‌شود می‌تواند ۱۰ تا ۱۰۰ برابر بیشتر از آنچه قبلاً تخمین زده شده بود حاوی قطعات پلاستیکی باشد – نانوذرات بسیار ریز که زیر میکروسکوپ دیده نمی‌شوند.
نویسنده : داوود سلیانچی
در سال‌های اخیر، نگرانی فزاینده‌ای وجود داشته است که ذرات ریز معروف به میکروپلاستیک اساساً در همه جای زمین، از یخ قطبی گرفته تا خاک، آب آشامیدنی و غذا ظاهر می‌شوند. این ذرات که زمانی تشکیل می شوند که پلاستیک ها به تکه های کوچکتر تجزیه می شوند، توسط انسان ها و سایر موجودات مصرف می شوند و اثرات بالقوه ناشناخته ای بر سلامت و اکوسیستم دارند. یکی از محورهای تحقیقات: آب بطری ، که نشان داده شده است که حاوی ده ها هزار قطعه قابل شناسایی در هر ظرف است.
نتایج یک پژوهش علمی جدید نشان می‌دهد که به‌رغم تصورات قبلی، آبی که در بطری‌های پلاستیکی فروخته می‌شود، حاوی صدها هزار ذره بسیار ریز پلاستیکی است که به‌تدریج وارد سلول‌های بدن انسان می‌شود.
میکروپلاستیک ها – قطعات کوچک پلاستیک با طول کمتر از پنج میلی متر – اکنون به طور فزاینده ای به عنوان یک مسئله مهم زیست محیطی و یک نگرانی بالقوه برای سلامتی شناخته می شوند. تمرکز اصلی این تحقیق بر روی آب است و دانشمندان علاقه مند به توصیف حجم و انواع میکروپلاستیک هایی هستند که افراد ممکن است از طریق آب آشامیدنی از بطری های پلاستیکی مصرف کنند.
اکنون محققان این تحقیقات را یک قدم جلوتر برداشته اند. آنها برای اولین بار توانسته اند نانوپلاستیک ها – ذرات پلاستیکی با اندازه کمتر از یک میکرومتر را در نمونه های گرفته شده از بطری های آب با استفاده از تکنیکی به نام میکروسکوپ پراکندگی رامان تحریک شده، شمارش و شناسایی کنند.
اکنون، با استفاده از فناوری تازه تصفیه شده، محققان وارد دنیای پلاستیک کاملاً جدیدی شده‌اند: قلمرو ناشناخته نانوپلاستیک‌ها، که زاییده میکروپلاستیک‌هایی هستند که حتی بیشتر شکسته شده‌اند. آنها برای اولین بار این ذرات ریز را در بطری آب شمردند و شناسایی کردند. آنها دریافتند که به طور متوسط، یک لیتر حاوی 240000 قطعه پلاستیکی قابل تشخیص است که 10 تا 100 برابر بیشتر از تخمین های قبلی است که عمدتاً بر اساس اندازه های بزرگتر بود.
میسون در مطالعه‌ای در سال 2018 بود که برای اولین بار وجود میکرو و نانوپلاستیک‌ها را در 93 درصد نمونه‌های آب بطری فروخته شده توسط 11 برند مختلف در 9 کشور شناسایی کرد.
در مطالعه قبلی، میسون دریافت که هر لیتر آب آلوده به طور متوسط 10 ذره پلاستیکی پهن تر از موی انسان را به همراه 300 ذره کوچکتر در خود جای می دهد. با این حال، پنج سال پیش، هیچ راهی برای تجزیه و تحلیل آن لکه‌های کوچک یا کشف بیشتر وجود نداشت.
اینطور نیست که ما نمی دانستیم نانوپلاستیک وجود دارد. ما نمی‌توانستیم آنها را تحلیل کنیم.» میسون توضیح داد.
در مطالعه جدید که دوشنبه در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شد، محققان دانشگاه کلمبیا فناوری جدیدی را ارائه کردند که می تواند ساختار شیمیایی نانوذرات را در آب بطری ببیند، شمارش و آنالیز کند.
نانوپلاستیک ها به قدری ریز هستند که برخلاف میکروپلاستیک ها، می توانند از روده ها و ریه ها مستقیماً وارد جریان خون شده و از آنجا به اندام هایی از جمله قلب و مغز بروند. آنها می توانند به سلول های فردی حمله کنند و از طریق جفت به بدن نوزادان متولد نشده عبور کنند. دانشمندان پزشکی در حال رقابت برای مطالعه اثرات احتمالی بر طیف گسترده ای از سیستم های بیولوژیکی هستند.
قبلاً این یک منطقه تاریک بود، ناشناخته. بیژان یان، شیمیدان محیط زیست در رصدخانه زمین لامونت-دوهرتی دانشگاه کلمبیا، می گوید: مطالعات سمیت فقط حدس می زنند که در آنجا چه چیزی وجود دارد. این پنجره‌ای را باز می‌کند که می‌توانیم به دنیایی نگاه کنیم که قبلاً در معرض دید ما نبوده است.»
تولید پلاستیک در سراسر جهان به 400 میلیون تن در سال نزدیک می شود . سالانه بیش از 30 میلیون تن در آب یا در خشکی ریخته می شود و بسیاری از محصولات پلاستیکی مانند لباس ها در حالی که هنوز در حال استفاده هستند، ذرات را از بین می برند. برخلاف مواد آلی طبیعی، بیشتر پلاستیک ها به مواد نسبتاً خوش خیم تجزیه نمی شوند. آنها به سادگی به ذرات کوچکتر و کوچکتر از همان ترکیب شیمیایی تقسیم و دوباره تقسیم می شوند. فراتر از مولکول های منفرد، هیچ محدودیت نظری برای کوچک شدن آنها وجود ندارد.
میکروپلاستیک ها به قطعاتی از 5 میلی متر (کمتر از یک چهارم اینچ) تا 1 میکرومتر که 1 میلیونیم متر یا 25000/1 اینچ است، تعریف می شوند. ( قطر موی انسان حدود 70 میکرومتر است.) نانوپلاستیک ها که ذرات زیر 1 میکرومتر هستند، بر حسب میلیاردم متر اندازه گیری می شوند.
پلاستیک در آب بطری عمدتاً پس از یک مطالعه در سال 2018 که به طور متوسط 325 ذره در لیتر را شناسایی کرد، به یک موضوع عمومی تبدیل شد. مطالعات بعدی این عدد را چندین برابر کرد. دانشمندان مشکوک بودند که حتی بیشتر از آن چیزی که شمارش کرده بودند وجود دارد، اما تخمین های خوب در اندازه های زیر 1 میکرومتر متوقف شد – مرز جهان نانو.
نایکسین کیان، نویسنده ارشد این مطالعه، دانشجوی کارشناسی ارشد شیمی در کلمبیا، گفت: «مردم روش‌هایی را برای دیدن نانوذرات توسعه دادند، اما نمی‌دانستند به چه چیزی نگاه می‌کنند. او خاطرنشان کرد که مطالعات قبلی می‌تواند تخمین‌های عمده‌ای از جرم نانو ارائه دهد، اما در بیشتر موارد نمی‌توان ذرات منفرد را شمارش کرد، یا تشخیص داد که کدام‌یک از مواد پلاستیکی یا چیز دیگری هستند.
بر اساس این مطالعه جدید، یک لیتر آب – معادل دو آب بطری با اندازه استاندارد – به طور متوسط حاوی 240000 ذره پلاستیکی از هفت نوع پلاستیک بود که 90 درصد آن نانوپلاستیک و بقیه میکروپلاستیک بودند.
مطالعه جدید از تکنیکی به نام میکروسکوپ پراکندگی رامان تحریک‌شده استفاده می‌کند که توسط یکی از نویسندگان مطالعه، وی مین، بیوفیزیکدان کلمبیا ابداع شد. این شامل کاوش نمونه ها با دو لیزر همزمان است که تنظیم شده اند تا مولکول های خاصی را تشدید کنند. محققان با هدف قرار دادن هفت پلاستیک رایج، یک الگوریتم مبتنی بر داده برای تفسیر نتایج ایجاد کردند. مین گفت: “تشخیص یک چیز است، اما دانستن اینکه چه چیزی را تشخیص می دهید چیز دیگری است.”
محققان سه برند محبوب بطری آب فروخته شده در ایالات متحده را آزمایش کردند (آنها از نام بردن آنها خودداری کردند) و ذرات پلاستیکی را به اندازه 100 نانومتر تجزیه و تحلیل کردند. آنها 110000 تا 370000 ذره را در هر لیتر شناسایی کردند که 90 درصد آن نانوپلاستیک بود. بقیه میکروپلاستیک بودند. آنها همچنین تعیین کردند که کدام یک از هفت پلاستیک خاص هستند و شکل آنها را ترسیم کردند – کیفیت هایی که می تواند در تحقیقات زیست پزشکی ارزشمند باشد.
یکی از رایج ترین آنها پلی اتیلن ترفتالات یا PET بود. این تعجب آور نبود، زیرا بسیاری از بطری های آب از آن ساخته شده اند. (همچنین برای نوشابه‌های بطری‌شده، نوشیدنی‌های ورزشی و چاشنی‌هایی مانند سس کچاپ و مایونز استفاده می‌شود.) احتمالاً وقتی بطری فشرده می‌شود یا در معرض حرارت قرار می‌گیرد، در آب فرو می‌رود. یک مطالعه اخیر نشان می‌دهد که با باز یا بستن مکرر درپوش، ذرات زیادی وارد آب می‌شوند و ذرات ریز ساییده می‌شوند.
با این حال، PET از پلی آمید، نوعی نایلون، بیشتر بود. این احتمالاً از فیلترهای پلاستیکی ناشی می شود که ظاهراً آب را قبل از بطری شدن تصفیه می کنند. سایر پلاستیک‌های رایج دیگر که محققین یافتند: پلی استایرن، پلی وینیل کلراید و پلی متیل متاکریلات که همگی در فرآیندهای مختلف صنعتی استفاده می‌شوند.
هفت نوع پلاستیکی که محققان تحقیق کردند، تنها حدود 10 درصد از کل نانوذراتی را که در نمونه ها یافتند، تشکیل می دادند. آنها نمی دانند بقیه چیست. اگر همه آنها نانوپلاستیک باشند، به این معنی است که تعداد آنها می تواند به ده ها میلیون در لیتر برسد. اما محققان می کویند که آنها می توانند تقریباً هر چیزی باشند، “که نشان دهنده ترکیب ذرات پیچیده داخل نمونه آب به ظاهر ساده است”. «وجود مشترک مواد آلی طبیعی مسلماً مستلزم تمایز محتاطانه است.»
محققان در حال حاضر به فراتر از آب بطری رسیده اند. دنیای عظیمی از نانوپلاستیک ها وجود دارد که باید مورد مطالعه قرار گیرد. که از نظر جرم، نانوپلاستیک‌ها بسیار کمتر از میکروپلاستیک‌ها هستند، اما «اندازه آن مهم نیست. این اعداد هستند، زیرا هر چه چیزها کوچکتر باشند، راحت‌تر می‌توانند به درون ما نفوذ کنند.»
در میان چیزهای دیگر، این تیم قصد دارد آب لوله کشی را بررسی کند، که همچنین نشان داده شده است که حاوی میکروپلاستیک است، اگرچه بسیار کمتر از آب بطری است . محققان اکنون در حال مطالعه میکروپلاستیک‌ها و نانوپلاستیک‌هایی هستند که هنگام شستن لباس‌ها تولید می‌شوند و به فاضلاب ختم می‌شوند – تا کنون، با تعداد میلیون‌ها نفر در هر بار 10 پوندی، مواد مصنوعی که شامل بسیاری از لباس‌ها هستند، خارج می‌شوند. این تیم ذرات موجود در برف را که همکاران بریتانیایی که با پای پیاده در غرب قطب جنوب در حال جمع‌آوری هستند، شناسایی خواهند کرد. آنها همچنین با کارشناسان بهداشت محیط برای اندازه‌گیری نانوپلاستیک‌ها در بافت‌های مختلف انسانی و بررسی اثرات رشدی و عصبی آنها همکاری می‌کنند.
خطرات سلامتی انسان
به گفته کارشناسان، نانوپلاستیک ها نگران کننده ترین نوع آلودگی پلاستیکی برای سلامت انسان هستند. دلیل آن این است که ذرات ریز می توانند به سلول ها و بافت های اندام های اصلی حمله کنند و به طور بالقوه فرآیندهای سلولی را مختل کنند و مواد شیمیایی مختل کننده غدد درون ریز مانند بیسفنول ها، فتالات ها، بازدارنده های شعله، مواد پر و پلی فلورینه یا PFAS و فلزات سنگین را رسوب دهند.
“همه این مواد شیمیایی در تولید پلاستیک استفاده می شوند، بنابراین اگر پلاستیکی به ما راه پیدا کند، آن مواد شیمیایی را با خود حمل می کند. و چون دمای بدن بالاتر از بیرون است، این مواد شیمیایی به بیرون مهاجرت می کنند. میسون توضیح داد که از آن پلاستیک و در نهایت به بدن ما می رسد.
میسون می‌گوید: «مواد شیمیایی می‌توانند به کبد، کلیه و مغز شما منتقل شوند و حتی از مرز جفت عبور کرده و به یک کودک متولد نشده ختم شوند.»
فیبی استاپلتون، دانشیار فارماکولوژی و استادیار فارماکولوژی و یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: در مطالعات روی موش‌های باردار، محققان مواد شیمیایی پلاستیکی را در مغز، قلب، کبد، کلیه و ریه‌های کودک در حال رشد 24 ساعت پس از بلعیدن یا تنفس ذرات پلاستیک توسط مادر باردار پیدا کردند. سم شناسی در دانشکده داروسازی ارنست ماریو دانشگاه راتگرز در پیسکاتاوی، نیوجرسی.
استپلتون گفت: “در این مرحله میکرو و نانوپلاستیک‌ها در جفت انسان یافت شده‌اند. آنها در بافت‌های ریه انسان یافت شده‌اند. آنها در مدفوع انسان یافت شده اند. آنها در خون انسان پیدا شده اند.”
علاوه بر مواد شیمیایی و فلزات سمی که پلاستیک ممکن است حمل کند، یکی دیگر از موضوعات نسبتاً مطالعه نشده این است که آیا خود پلیمر پلاستیکی نیز به بدن آسیب می رساند یا خیر.
میسون گفت: “مرز جدید در پلاستیک، درک پلیمرها است – بخش پلاستیکی پلاستیک.” “ما در توانایی خود برای درک تأثیر بالقوه پلیمرها بر سلامت انسان بسیار محدود بوده ایم، زیرا نتوانسته ایم تا آن سطح را شناسایی کنیم. اکنون، با این رویکرد جدید، می توانیم این کار را آغاز کنیم. ”
در حال حاضر فقدان روش های استاندارد و اجماع علمی در مورد اثرات بالقوه ذرات نانو و میکروپلاستیک بر سلامتی وجود دارد. بنابراین، گزارش های رسانه ها در مورد این ذرات در آب آشامیدنی چیزی جز ترساندن بی مورد مصرف کنندگان نیست.
کدام پلاستیک را می بلعید؟
روش جدید این مطالعه برای شناسایی نانوذرات در آب بطری شده بر نسخه اصلاح شده طیف‌سنجی رامان، یک تکنیک مبتنی بر لیزر است که می‌تواند ترکیب شیمیایی سلول‌ها را با اندازه‌گیری نحوه ارتعاش مولکول‌ها در پاسخ به نور، تجزیه و تحلیل کند.
وی مین، نویسنده ارشد، پروفسور شیمی گفت: نسخه تغییریافته که میکروسکوپ پراکندگی رامان تحریک شده یا SRS نام دارد، یک لیزر دوم را اضافه می کند تا سیگنال قبلی را با چندین مرتبه قدر تقویت کند و به نانوذره ای که قبلا دیده نشده بود، امکان تشخیص داده شود. دانشگاه کلمبیا در شهر نیویورک، که SRS را در سال 2008 ابداع کرد.
مین گفت: «این اولین مطالعه‌ای است که این میکروسکوپ را در دنیای نانوپلاستیک به کار می‌برد.
با تقویت چشمگیر تصویر، SRS می‌تواند تصاویر نانوذرات را به‌جای ساعت‌های مورد نیاز تکنیک قدیمی‌تر در میکروثانیه شناسایی و ضبط کند – و این کار را بدون آسیب رساندن به بافت‌های در حال تصویربرداری انجام می‌دهد.
“اما دیدن ذرات به اندازه کافی خوب نیست، زیرا از کجا می دانید این پلاستیک است یا نه؟ برای انجام این کار، ما یک فناوری یادگیری مبتنی بر ماشین جدید را توسعه دادیم که به ما امکان می دهد آن پلاستیک را شناسایی و طبقه بندی کنیم.”
” اگر به داده های خام ما نگاه کنید، در واقع مجموعه ای از تصاویر است. در واقع، ما داده های زیادی داریم که نشان می دهد اگر یک ذره وارد یک مکان خاص در نوع خاصی از سلول شده باشد، آنگاه می توانیم آن را دقیقا در فضا پیدا کنیم.”
نوزادان سالم، آینده روشن ” در حالی که علم این موارد و سوالات دیگر را بررسی می کند، کارهایی وجود دارد که افراد می توانند برای کاهش مواجهه خود با پلاستیک ها انجام دهند.
ما می توانیم از مصرف غذاها و نوشیدنی ها در ظروف پلاستیکی خودداری کنیم. هولیهان گفت: ” ما می توانیم لباس های ساخته شده از پارچه های طبیعی را بپوشیم و محصولات مصرفی ساخته شده از مواد طبیعی را خریداری کنیم. ما می توانیم به سادگی پلاستیک را در زندگی روزمره خود ذخیره کنیم و در صورت امکان جایگزین هایی برای آن پیدا کنیم.”
این مطالعه توسط زین گائو و ژیائوکی لانگ از دپارتمان شیمی کلمبیا، هوپنگ دنگ و تئودورا ماریا براتو از لامونت – دوهرتی، ixuan Chen از دانشکده بهداشت عمومی میلمن کلمبیا و Phoebe Stapleton از دانشگاه راتگرز انجام شده است.
تحقیقات بسیار بیشتری در حال انجام است ………
