علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
Almost 50% of Microplastic Pollution Comes From Cars. Here’s Why.
(Boluwatife S. Olubusoye & James V Cizdziel, The Conversation – بقلم: بولوواتيف س. اولوبسوي والبروفيسور جيمس ف. سيزدزيل[1]، مجلة “ذا كونفرسيشن)
كل بضع سنوات، تتآكل إطارات سيارتك وتحتاج إلى استبدال. ولكن أين تذهب هذه المادة المفقودة من الإطارات؟
الإجابة، للأسف، غالبًا ما تكون في المجاري المائية، حيث تحمل جزيئات البلاستيك الدقيقة من المطاط الصناعي للإطارات العديد من المواد الكيميائية التي يمكن أن تنتقل إلى الأسماك وسرطان البحر، وربما حتى إلى مستهلكيها.
نحن كيميائيون تحليليون وبيئيون ندرس طرقًا لإزالة تلك الجزيئات البلاستيكية الدقيقة – والمواد الكيميائية السامة التي تحملها – قبل أن تصل إلى المجاري المائية والكائنات المائية التي تعيش فيها.
الجسيمات البلاستيكية الدقيقة، مشكلة كبرى
تتسرب ملايين الأطنان المترية من النفايات البلاستيكية إلى محيطات العالم سنويًا. وفي الآونة الأخيرة، وُجد أن جزيئات تآكل الإطارات تُشكل حوالي 45% من جميع الجسيمات البلاستيكية الدقيقة في كل من النظم الأرضية والمائية.
وتلقي الإطارات جسيمات بلاستيكية دقيقة صغيرة أثناء مرورها على الطرق. ويجرف المطر جزيئات تآكل الإطارات هذه إلى الخنادق، حيث تتدفق إلى الجداول والبحيرات والأنهار والمحيطات.
وفي طريقها، غالبًا ما تجد الأسماك وسرطان البحر والمحار وغيرها من الكائنات المائية جزيئات تآكل الإطارات هذه في غذائها. ومع كل قضمة، تستهلك الأسماك أيضًا مواد كيميائية شديدة السمية يمكن أن تؤثر على الأسماك نفسها وعلى الكائنات التي تتغذى عليها.
وتموت بعض أنواع الأسماك، مثل سمك السلمون المرقط قوس قزح، وسمك السلمون المرقط الجبلي، وسمك السلمون الكوهو، بسبب المواد الكيميائية السامة المرتبطة بجزيئات تآكل الإطارات.
وفي عام 2020، وجد الباحثون أن أكثر من نصف سمك السلمون الكوهو العائد إلى الجداول في ولاية واشنطن مات قبل التكاثر، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى مادة “6 بي بي دي-كيو”[2] (6PPD-Q)، وهي مادة كيميائية تنبع من “6 بي بي دي”[2] (6PPD) ، والتي تضاف إلى الإطارات للمساعدة في منعها من التدهور.
لكن آثار جزيئات تآكل الإطارات لا تقتصر على الكائنات المائية فحسب. فقد يتعرض البشر والحيوانات على حد سواء لجزيئات تآكل الإطارات المحمولة جوًا، وخاصةً الأشخاص والحيوانات الذين يعيشون بالقرب من الطرق الرئيسية.
وفي دراسة أجريت في الصين، عُثر على المادة الكيميائية نفسها، “6 بي بي دي-كيو”، في بول الأطفال والبالغين.
وبينما لا تزال آثار هذه المادة الكيميائية على جسم الإنسان قيد الدراسة، تُظهر الأبحاث الحديثة أن التعرض لهذه المادة الكيميائية يمكن أن يضر بأعضاء بشرية متعددة، بما في ذلك الكبد والرئتين والكلى.
وفي مدينة أكسفورد بولاية ميسيسيبي، حددنا أكثر من 30000 جزيء تآكل في الإطارات في 24 لترًا من مياه الأمطار المتدفقة من الطرق ومواقف السيارات بعد عاصفتين مطريتين. ونعتقد أن التركيزات قد تكون أعلى بكثير في المناطق ذات حركة المرور الكثيفة.
وفي عام 2023، أوصى مجلس التقنية والتنظيم بين الولايات، وهو تحالف تقوده الولايات، بتحديد ونشر بدائل لمادة “6 بي بي دي” في الإطارات لتقليل “6 بي بي دي-كيو” في البيئة. ولكن مصنعي الإطارات يقولون إنه لا يوجد بديل مناسب حتى الآن.
ما الذي يمكن للمجتمعات فعله للحد من الضرر؟
في جامعة ميسيسيبي، نجري تجارب على طرق مستدامة لإزالة جزيئات تآكل الإطارات من المجاري المائية باستخدام مواد طبيعية سهلة المنال ومنخفضة التكلفة من النفايات الزراعية. والفكرة بسيطة: التقاط جزيئات تآكل الإطارات قبل وصولها إلى الجداول والأنهار والمحيطات.
وفي دراسة حديثة، اختبرنا رقائق خشب الصنوبر والفحم الحيوي – وهو نوع من الفحم يُصنع من تسخين قشور الأرز في غرفة أكسجين محدودة، وهي عملية تُعرف باسم التحلل الحراري[3] – ووجدنا أنهما قادران على إزالة ما يقرب من 90% من جزيئات تآكل الإطارات من جريان المياه في مواقع اختبارنا في مدينة أكسفورد.
ويُعد الفحم الحيوي مادةً راسخةً لإزالة الملوثات من المياه نظرًا لمساحته السطحية الكبيرة ومسامه، ومجموعاته الكيميائية الوفيرة، وثباته العالي، وقدرته العالية على الامتصاص، وتكلفته المنخفضة.
كما ثبت أن رقائق الخشب، نظرًا لتكوينها الغني بالمركبات العضوية الطبيعية، تزيل الملوثات. واستخدم علماء آخرون الرمل لتصفية المواد البلاستيكية الدقيقة، لكن معدل إزالته كان منخفضًا مقارنةً بالفحم الحيوي.
وقد صممنا نظام ترشيح حيوي باستخدام الفحم الحيوي ورقائق الخشب في جورب ترشيح، ووضعناه عند فوهة مخرج تصريف. ثم جمعنا عينات من مياه الأمطار المتدفقة، وقمنا بقياس جسيمات تآكل الإطارات قبل وبعد وضع المرشحات الحيوية خلال عاصفتين على مدى شهرين. وقد وُجد أن تركيز جسيمات تآكل الإطارات انخفض بشكل ملحوظ بعد وضع المرشح الحيوي.
إن السمات الفريدة لجزيئات تآكل الإطارات، المستطيلة والمسننة، تجعل من السهل احتجازها أو التشابك في مسام هذه المواد أثناء العاصفة. وحتى أصغر جسيمات تآكل الإطارات كانت عالقة في الشبكة المعقدة لهذه المواد.
استخدام مرشحات الكتلة الحيوية في المستقبل
نعتقد أن هذا النهج يحمل إمكانات قوية لتوسيع نطاقه للحد من تلوث جسيمات تآكل الإطارات والملوثات الأخرى أثناء العواصف الممطرة.
وبما أن الفحم الحيوي ورقائق الخشب يمكن إنتاجهما من النفايات الزراعية، فهما غير مكلفين نسبيًا ومتوفران بسهولة للمجتمعات المحلية.
وستكون هناك حاجة لدراسات رصد طويلة الأجل، لا سيما في بيئات حركة المرور الكثيفة، لتحديد فعالية هذا النهج وقابليته للتوسع بشكل كامل. كما أن مصدر مادة الترشيح مهم أيضًا. وقد أثيرت بعض المخاوف بشأن ما إذا كانت نفايات المزارع الخام التي لم تخضع للتحلل الحراري يمكن أن تُطلق ملوثات عضوية.
وكما هو الحال مع معظم المرشحات، يجب استبدال المرشحات الحيوية بمرور الوقت – مع التخلص من المرشحات المستخدمة بشكل صحيح – لأن الملوثات تتراكم وتتحلل المرشحات.
وتضر النفايات البلاستيكية بالبيئة والطعام الذي يتناوله الناس، وربما بصحة الإنسان. ونعتقد أن المرشحات الحيوية المصنوعة من نفايات النباتات يمكن أن تكون حلاً فعالًا وغير مكلف نسبيًا وصديقًا للبيئة.
*تمت الترجمة بتصرف
المصدر:
https://www.sciencealert.com/almost-50-of-microplastic-pollution-comes-from-cars-heres-why
الهوامش:
[1] بولوواتيف س. أولوبوسوي، طالب دراسات عليا مرشح لدرجة الدكتوراه في الكيمياء بجامعة ميسيسيبي، والبروفيسور جيمس ف. سيزدزيل، أستاذ الكيمياء في جامعة ميسيسيبي.
[2] “6 بي بي دي” (6PPD)، أو (N-(1,3-dimethylbutyl)-N’-phenyl-p-phenylenediamine) ، مادة كيميائية تُستخدم بشكل أساسي كمضاد للأكسدة ومضاد للأوزون في الإطارات لمنع تحلل المطاط. على الرغم من فعاليته، يتفاعل “6 بي بي دي” مع الأوزون لتكوين “6 بي بي دي – كوينون” (“6 بي بي دي-كيو” 6PPD-q)، والذي تم تحديده بأنه شديد السمية لسمك السلمون الكوهو وغيره من الكائنات المائية.
[3] التحلل الحراري هو تحلل كيميائي حراري للمواد العضوية باستخدام الحرارة في غياب الأكسجين. تُحلل هذه العملية الجزيئات المعقدة إلى جزيئات أبسط، مُنتجةً غازات وسوائل وبقايا صلبة. تشمل تطبيقاتها الشائعة إعادة تدوير النفايات، وإنتاج الوقود الحيوي، وإنتاج الكربون المنشط.
