ابداع یک راه حل برای ردیابی میکروپلاستیک ها

محققین دانشگاه میشیگان با استفاده از ماهواره های ناسا ، به یک راه حل مبتکرانه برای نقشه‌برداری از میکروپلاستیک ها در سراسر جهان دست یافته اند.

به گزارش تکناک، پلاستیک های اقیانوس در سال های اخیر منبع اصلی نگرانی برای حفاظت از محیط زیست و کارشناسان بهداشت عمومی شده‌است و راه مناسبی برای ردیابی حرکت این پلاستیک ها یا کنترل غلظت آنها وجود نداشته است.

میکروپلاستیک ها، تکه های باقیمانده از پلاستیک‌های بزرگتر هستند که به دلیل فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی تجزیه شده‌اند و به طور معمول به عنوان اشیاء کوچکتر از 5 میلی متر اندازه گیری می‌شوند. ترکیبات پلاستیکی اصلی حتی زمانی که فیبر یا ذره پلاستیکی از نظر فیزیکی کوچکتر می شود، دست نخورده باقی می ماند و پلاستیک ها از نظر شیمیایی تجزیه نمی شود.

با توجه به  این ویژگی‌ها، ردیابی آنها بسیار دشوار است و این امر با وجود نگرانی‌های بلندمدت برای حیات دریایی و موجودات زنده از جمله انسان‌ها، با فشار قابل توجهی همراه است. با این حال، چگونه می‌توانیم پلاستیک به اندازه 5 میلیمتر در اقیانوس را ردیابی کنیم؟ زیرا 70 درصد از سطح زمین تحت پوشش آب است.

یولین پن، مهندس دریایی دانشگاه میشیگان همراه با همکارانش سعی کردند تا چالش ردیابی میکروپلاستیک در اقیانوس را حل کنند. به نظر می رسد که آن ها با استفاده از سیستم ماهواره‌ای CYGNSS از NASA، راه‌حل نقشه‌برداری واقعی و مؤثری برای این مشکل و در نهایت پاکسازی و بهبود وضعیت اقیانوس ها پیدا کرده‌اند.

پن در گفتگویی با مجله  Scientific American اظهار داشت که  کلیت داده‌های مورد نیاز در مورد غلظت میکروپلاستیک در اقیانوس در دسترس نیست و این یکی از انگیزه های یافتن یک تکنیک شناسایی از راه دور است تا بتوانیم یک درک کلی از وضعیت را بدست آوریم.

با توجه به مشکلات و چالش‌های موجود در روش فعلی جمع‌آوری و تشخیص سطح میکروپلاستیک، توسعه یک راه‌حل جدید و گسترده‌تر از شبکه‌های دریایی ضروری به نظر می‌رسد. به همین دلیل، یک تیم محققان دانشگاه میشیگان با استفاده از سیستم ماهواره‌ای CYGNSS، یک روش نوین را برای نقشه‌برداری سطح میکروپلاستیک در اقیانوس توسعه داده‌اند. این روش در یک مقاله جدید در Scientific Reports توضیح داده شده است و نگرشی بسیار گسترده‌تر از یک شبکه دریایی دارد. در این روش به جای دیدن دریاچه به صورت حرکتی، دیدی از مشکل را از فاصله 300 مایلی ماهواره تامین می‌کند.

سیستم CYGNSS در ابتدا برای پیگیری باد در مناطق اقیانوسی طراحی شده بود تا به دانشمندان کمک کند تا فهم بهتری از چگونگی شکل‌گیری و پیش بینی توسعه طوفان‌ها داشته باشند، اما داده های CYGNSS در سال 2021، برای محققین نکته کلیدی را ارائه کردند. آنها متوجه شدند که داده های این سیستم، صفحات آرامی در موج‌های یک منطقه از اقیانوس آرام با نام اقیانوس آرام شرقی را نشان می دهد که قابلیت پیش بینی آن را نداشتند.

مشخص شد که این منطقه آرام با محل Great Pacific Garbage Patch هم‌خط بوده و آنها به روش مشابهی ترکیبات دیگر پلاستیکی در اقیانوس را پیدا کردند، اما قادر نبودند بفهمند چه عاملی باعث این شکل گیری صفحات آرام در این مناطق می‌شود.

ایده اصلی برای این تکنیک شناسایی، درواقع از یک تکنیک مشابه که از ماهواره ها برای ردیابی نشت نفت استفاده می‌شود،الهام گرفته شده است. پروفسور کریستوفر راف از دانشگاه میشیگان در سال گذشته، گفت: آنها با مشاهده اینکه حضور نفت چگونه ناهمواری در اقیانوس را سرکوب می‌کند، این کار را انجام می‌دهند، بنابراین ما فقط این ایده را گسترش دادیم.

باد در آب باعث ایجاد کوچکترین امواج ممکن می شود و شما می توانید آنها را به راحتی با رادار و ماهواره مشاهده کنید، راف اضافه کرد: ما با استفاده از اندازه گیری های دیگر ماهواره‌ای باد را بررسی کردیم و  آن را پیش بینی کردیم که سطح چقدر نامنظم خواهد شد، سپس ما اندازه گیری های مستقیم از سطح واقعی را با این ماهواره ها انجام دادیم.

تفاوت بین اینها به دلیل وجود چیزی است که مانع از نامنظم شدن سطح آب می شود. فرض کردیم که حضور میکروپلاستیک ها باعث ایجاد این تغییرات شده است، زیرا این یک نوع مشابه از مکانیسم فیزیکی در مورد رواناب نفتی است.

جداسازی علت، برای شناسایی نشانگر میکروپلاستیک

بدیهی است که همبستگی، همیشه مساوی با علیت نیست، بنابراین پژوهشگران نیاز داشتند تا اثبات کنند میکروپلاستیک ها علت اصلی آرام‌تر شدن امواج دریا نیستند و باید سایر عوامل احتمالی مانند حیات دریایی یا مواد شیمیایی دیگر را نیز مورد بررسی قرار داد.

پژوهشگران با استفاده از یک مخزن آب به ظرفیت 750هزار گالن، جریانات اقیانوسی واقعی که میکروپلاستیک ها را حمل می‌کرد، شبیه‌سازی کردند.

آنها به این نتیجه رسیدند که وجود میکروپلاستیک هابه تنهایی موجب آرامش در سطح آب نمی‌شود، چون پس از اضافه کردن سورفاکتانت یعنی عوامل شیمیایی که در فرآیند تولید پلاستیک و با شکست پلاستیک آزاد می‌شوند، سطح آرام آب ظاهر شد. سورفاکتانت‌ها، با کاهش تنش سطحی آب، دلیل شکل‌گیری امواج هستند. بنابراین، سورفاکتانت‌ها به عنوان نشانگر حضور میکروپلاستیک‌ها شناخته می‌شوند؛ زیرا پلاستیک‌هایی که در اقیانوس شکسته می‌شوند، همچنان عوامل شیمیایی سورفاکتانت را آزاد می‌کنند که بعداً با جریان آب همراه می‌شوند.

در هر صورت این ایده اصلی است. تأیید نهایی در ماه‌های آینده ارائه خواهد شد، زمانی که پژوهشگران با استفاده از داده ها، غلظت میکروپلاستیک در نقاطی از در Great Pacific Garbage Patch را پیش‌بینی و با نمونه‌های جمع‌آوری شده دریایی توسط کشتی‌های پژوهش NOAA مقایسه می‌کنند. مقایسه بین داده های ماهواره‌ای و نمونه‌های واقعی اقیانوس به عنوان یک نقشه موثر برای تمیز کردن محیط زیست در آینده کمک خواهد کرد.