Նանոպլաստիկներն ու ծանր մետաղները՝ աճող խնդիր
Նանոպլաստիկները՝ 1-ից 1000 նանոմետր չափերով փոքր պլաստիկ մասնիկներ, դարձել են լուրջ բնապահպանական խնդիր։ Այս մասնիկները հայտնաբերվում են ջրային համակարգերում, սննդային շղթաներում և նույնիսկ մարդու հյուսվածքներում։ Վերջերս ACS ES&T Water ամսագրում հրապարակված հետազոտությունը բացահայտել է, որ իրական թափոններից ստացված նանոպլաստիկները կարող են կլանել ծանր մետաղներ, ինչպիսիք են կապարը, կադմիումը և ցինկը՝ բարձրացնելով շրջակա միջավայրի և առողջության վրա ազդեցության մտահոգությունները։
Իրական նանոպլաստիկներ ընդդեմ լաբորատոր նմուշների
Նանոպլաստիկների վերաբերյալ նախորդ հետազոտությունները հիմնականում կենտրոնացել են լաբորատոր պայմաններում ստացված նմուշների վրա, որոնք սովորաբար ունենում են գնդաձև և միատեսակ չափեր։ Սակայն իրական նանոպլաստիկները տարբերվում են ձևով և չափերով՝ հաճախ ունենալով անհարթ եզրեր, որոնք ապահովում են ավելի մեծ մակերես՝ կլանման համար։ Նյու Ջերսիի Տեխնոլոգիական Ինստիտուտի Սոմենաթ Միտրայի գլխավորած թիմը օգտագործել է աղային մանրացման նոր մեթոդ՝ թափոններից նանոպլաստիկներ ստանալու համար։
Աղային մանրացման մեթոդը ներառում էր թափոնային պլաստիկների մանրացում կոպիտ աղով՝ առանց հավելյալ քիմիական նյութերի։ Ստացված մասնիկները անկանոն ձևեր ունեին և չափերով փոքր էին 200 նանոմետրից, ինչը նրանց դարձնում էր լավ օրինակ բնապահպանական նանոպլաստիկների համար։
Ծանր մետաղների կլանումը՝ հիմնական արդյունքներ
Հետազոտության ընթացքում նանոպլաստիկները ենթարկվել են լուծույթների, որոնք պարունակում էին ծանր մետաղներ, ինչպիսիք են մանգանը (Mn2+), կոբալտը (Co2+), ցինկը (Zn2+), կադմիումը (Cd2+) և կապարը (Pb2+)՝ իրական պայմաններին համապատասխանող խտություններով։ Արդյունքները ուշագրավ էին․
- Պոլիպրոպիլենային (PP) նանոպլաստիկները ցուցաբերել են ամենաբարձր կլանման ունակությունը։
- Բոլոր երեք տեսակի նանոպլաստիկները 99% կապարը կլանել են ընդամենը 5 րոպեում։
- Կլանման գործընթացը պայմանավորված էր նանոպլաստիկների մեծ մակերեսով, ինչը կարևոր գործոն է մակերեսային երևույթների համար։
Այս արդյունքները ընդգծում են նանոպլաստիկների՝ որպես ծանր մետաղների կրիչների, դերի հնարավոր ազդեցությունները, որոնք կարող են ունենալ լայնածավալ հետևանքներ էկոհամակարգերի և մարդու առողջության վրա։
Շրջակա միջավայրի և առողջության հետևանքները
Նանոպլաստիկների՝ ծանր մետաղներ կլանելու և տեղափոխելու ունակությունը լուրջ մտահոգություններ է առաջացնում։ Ծանր մետաղները, ինչպիսիք են կապարը և կադմիումը, թունավոր են և կարող են առաջացնել լուրջ առողջական խնդիրներ, ներառյալ նյարդաբանական խնդիրներ, զարգացման ուշացումներ երեխաների մոտ և քաղցկեղի ռիսկի աճ։ Պերդյուի համալսարանի տոքսիկոլոգ Ջոնաթան Հ. Շանահանի խոսքով՝ թունավորության մակարդակը կախված է ազդեցության չափից, ինչը դեռևս հստակ չէ և պահանջում է հետագա ուսումնասիրություն։
Բացի մարդու առողջության ռիսկերից, նանոպլաստիկների շրջակա միջավայրի վրա ազդեցությունը նույնպես մտահոգիչ է։ Այս մասնիկները դժվար է հեռացնել ջրային համակարգերից և կարող են պահպանվել միջավայրում՝ ազդելով հողային միկրոբիոմների, ջրային կյանքի և սննդային շղթաների վրա։
Մեթոդաբանություն և գիտական տեխնիկաներ
Հետազոտական թիմը կիրառել է առաջադեմ տեխնիկաներ, ինչպիսիք են դինամիկ լուսային ցրումը, էլեկտրոնային միկրոսկոպիան և սպեկտրոսկոպիան, նանոպլաստիկների և նրանց կլանման վարքագիծը վերլուծելու համար։ Ծանր մետաղների մնացորդային խտությունները չափվել են ինդուկտիվ կցված պլազմայի զանգվածային սպեկտրոմետրիայի (ICP-MS) միջոցով։ Իրական պայմանների վրա կենտրոնանալը, ներառյալ թափոնային պլաստիկների և իրական ծանր մետաղների խտությունների օգտագործումը, բարձրացնում է հետազոտության արդյունքների արժանահավատությունը։
Համեմատական դիտարկումներ՝ նանոպլաստիկներ ընդդեմ այլ մասնիկների
Չնայած նանոպլաստիկները ցույց տվեցին ծանր մետաղների կլանման ուժեղ ունակություն, ջրում հաճախ հանդիպող այլ մասնիկներ, ինչպիսիք են կավը և հումուսային նյութերը, ցուցաբերեցին ավելի բարձր կլանման ունակություններ։ Այնուամենայնիվ, այս նյութերը ավելի հեշտ է հեռացնել ջրից նստվածքային և տիղմային գործընթացների միջոցով, ի տարբերություն նանոպլաստիկների, որոնք ավելի դժվար է վերացնել։
Հետագա հետազոտությունների ուղղություններ
Հետազոտությունը բացում է դռներ նանոպլաստիկների՝ շրջակա միջավայրի աղտոտման և առողջության վրա ազդեցության վերաբերյալ հետագա ուսումնասիրությունների համար։ Հիմնական ուղղությունները ներառում են․
- Նանոպլաստիկների երկարաժամկետ ազդեցությունների ուսումնասիրությունը էկոհամակարգերի և մարդու առողջության վրա։
- Նանոպլաստիկների և դրանց հետ կապված աղտոտիչների տարածումը նվազեցնելու մեթոդների ուսումնասիրությունը։
- Կենսաքայքայվող այլընտրանքների մշակում՝ նանոպլաստիկների աղտոտումը նվազեցնելու համար։
Կարևոր է նաև հասկանալ նանոպլաստիկների և շրջակա միջավայրի այլ գործոնների, ինչպիսիք են հողային միկրոբիոմները և ածխածնի ցիկլերը, փոխազդեցությունները՝ այս աճող խնդրի համար համապարփակ լուծումներ մշակելու համար։
Աղբյուր՝ ACS ES&T Water, Նյու Ջերսիի Տեխնոլոգիական Ինստիտուտ