اندازه گیری میکروپلاستیک: برای حل مشکل، باید آن را درک کرده و اندازه گیری کنیم

از آنجایی که من یک محقق میکروپلاستیک هستم، دوستانم گاهی به شوخی از من می پرسند: “به نظر شما این هفته چند میکروپلاستیک مصرف کردم؟”

نمی توانم پاسخ دقیقی بدهم. متاسفانه جواب صفر نیست.

میکروپلاستیک ها – ذرات ریز پلاستیکی که از محصولات پلاستیکی تجزیه می شوند – همه جا هستند. و آنها در ذهن بسیاری از مردم هستند، به همین دلیل است که مردم از من در مورد آنها می پرسند.

اگر می‌خواهیم به میکروپلاستیک‌ها بپردازیم، باید آن‌ها را درک کنیم و بتوانیم آن‌ها را به درستی اندازه‌گیری کنیم. این کاری است که من به عنوان دکترا انجام می دهم. محقق دانشجو در NIST و دانشگاه مریلند.

من در حال کار برای توسعه ابزارهایی هستم که می توانند به اندازه گیری میکروپلاستیک های کوچک کمک کنند. چقدر کوچک؟ در حالی که میکروپلاستیک ها از نظر اندازه متفاوت هستند، محدوده ذراتی که من با آنها کار می کنم بین 1 میکرومتر (یک میلیونیم متر) تا 5 میکرومتر است. برای اینکه بفهمید چقدر کوچک است، عرض یک موی انسان است معمولاً 17-180 میکرومتر.

برای مطالعه این ذرات، از ابزاری استفاده می‌کنم که می‌تواند به محققان در اندازه‌گیری و درک عناصر موجود در پلاستیک و سایر موارد کمک کند. این ابزار به عنوان طیف سنجی جرمی پلاسمای جفت شده القایی تک ذره (spICP-MS) شناخته می شود. تکنیک های فعلی کوچکترین ذرات را اندازه نمی گیرند و با همه انواع میکروپلاستیک ها کار نمی کنند. هدف بلندمدت تحقیق من گسترش فناوری های اندازه گیری به طیف گسترده ای از ذرات و ذرات با اندازه های کوچکتر است.

در حال حاضر، من در حال کار بر روی ابزارهایی برای تجزیه و تحلیل کربن در پلاستیک های کوچک هستم. پلیمرهای پلاستیکی عمدتاً از ترکیبات مبتنی بر کربن تشکیل شده اند. بنابراین، برای اندازه‌گیری میکروپلاستیک‌ها، باید یکی از «مواد تشکیل‌دهنده» اصلی آن‌ها یعنی کربن را بهتر بشناسیم.

اما کربن در همه جای محیط ما وجود دارد و اندازه گیری آن به ویژه در میکروپلاستیک ها بسیار دشوار است. به جای این که به دنبال سوزن ضرب المثل در انبار کاه بگردید، مانند این است که در انبار کاه به دنبال تکه ای خاص از یونجه باشید. بسیاری از آنچه ما آن را “نویز” از کربن اطراف می نامیم در محیط وجود دارد که این پروژه را به چالشی تبدیل می کند.

در حالی که کربن عنصر اصلی پلاستیک است، تنها عنصر نیست. ترکیبات دیگری به شکل مواد افزودنی به پلاستیک اضافه می شود که خواص مطلوبی به پلاستیک می دهد. همانطور که این پلاستیک ها تجزیه می شوند، این مواد افزودنی با ذرات میکروپلاستیک باقی می مانند. سپس می‌توانیم سعی کنیم از این افزودنی‌ها برای اندازه‌گیری میکروپلاستیک‌ها برای روشی متفاوت برای ارزیابی اثرات زیست‌محیطی و سلامتی، علاوه بر سایر خواص کلیدی این ذرات، استفاده کنیم.

هنگامی که درک پایه کامل تری از کربن داشته باشیم، به پروژه بالقوه دشوارتر اندازه گیری این عناصر افزودنی خواهیم رفت.

از Tinkerer تا Microplastics Measurer

از زمانی که بچه بودم، عاشق ساختن، سرهم بندی کردن و فهمیدن نحوه کار کردن بودم. من عاشق ساخت مدل‌های لگو بودم و گاهی اوقات دستورالعمل‌ها را صرفاً برای ساختن خلاقیت‌های خودم نادیده می‌گرفتم. من به طور معمول چیزها را از هم جدا می کردم، به ویژه الکترونیک، فقط برای اینکه بفهمم چگونه پیکربندی شده اند یا چگونه کار می کنند. وقتی راضی می شدم، آنها را دوباره کنار هم می گذاشتم، حتی اگر همیشه موفق نبودم. تا به امروز، من از ساختن رایانه های رومیزی لذت می برم و همیشه یک کار تعمیر را به تنهایی صرفاً برای کنجکاوی خودم امتحان می کنم.

عشق من به اکتشاف و یادگیری نیز به علاقه شدید من به نحوه عملکرد اشیا در محیط و جهان تبدیل شده است. بنابراین، من فکر کردم که علم یک شغل ایده آل خواهد بود.

من مدرک کارشناسی خود را در بیوشیمی گرفتم و در اینجا در NIST کارآموزی کردم. من تا مقطع دکتری ادامه دادم. برنامه در NIST از طریق NIST برنامه تجربه پژوهشی حرفه ای (PREP). PREP یک تجربه شگفت انگیز برای من بوده است و باعث شد بعد از گرفتن دکترا بخواهم به کار خود در زمینه تحقیق در اینجا در NIST ادامه دهم.

یکی از چیزهایی که در مورد شغلم بیشتر دوست دارم این است که بتوانم سازها را تغییر دهم و آنها را برای مطالعه میکروپلاستیک ها تطبیق دهم – زیرا من یک قلع و قمع هستم.

بسیاری از اثرات میکروپلاستیک ها ناشناخته مانده است

این کار برای من مهم است زیرا ما باید میزان تأثیر میکروپلاستیک ها بر محیط زیست و سلامت خود را درک کنیم.

به عنوان مثال، نگرانی فزاینده ای در جامعه تحقیقاتی در مورد چگونگی تداخل پلاستیک با محیط زیست ما وجود دارد، مانند تأثیرات عناصر سمی که از پلاستیک خارج می شوند یا اینکه چه اتفاقی برای آن می افتد. خاک یا آب وقتی پلاستیک در آنجا جمع می شود.

برای پاسخ به این پرسش‌ها، باید روش‌های قوی‌تری برای اندازه‌گیری و درک آنچه در مورد میکروپلاستیک‌ها اتفاق می‌افتد داشته باشیم.

در حالی که میکروپلاستیک ها مشکل بزرگی هستند، گروهی اختصاصی از دانشمندان و محققان نیز وجود دارند که می خواهند به حل آن کمک کنند. عضوی از این جامعه هستم که در تلاش برای پیشبرد این تحقیق و یافتن راه‌حل‌ها، چنین کارهای شگفت‌انگیزی انجام می‌دهند، واقعاً من را با انگیزه نگه می‌دارد.

انجام تحقیقات میکروپلاستیک از آزمایشگاه تا دریاچه

این تحقیق هنوز در مراحل اولیه خود است، اما ما اهدافی برای یادگیری بیشتر در مورد میکروپلاستیک ها در آینده داریم.

در حال حاضر، ما همچنان بیشتر با نمونه های پلاستیکی بکر کار می کنیم. از محصولات خانگی نمونه می گیریم و آنها را به صورت پودر ریز خرد می کنیم. سپس آنها را در یک محلول مایع قرار می دهیم که ذرات را برای تجزیه و تحلیل حفظ می کند. اما در جهان، پلاستیک خیس، کثیف یا آسیب می بیند. ما باید بتوانیم پلاستیک را همانطور که واقعاً در محیط وجود دارد اندازه گیری کنیم.

ما امیدواریم که تکنیک‌های خود را تا حدی اصلاح کنیم که بتوانیم نمونه‌ای از یک رودخانه یا مناطق دیگر در طبیعت جمع‌آوری کنیم تا بررسی کنیم که چگونه میکروپلاستیک‌ها تحت تأثیر محیط طبیعی قرار می‌گیرند. امیدوارم بتوانم این روش را به اندازه کافی قابل اجرا بدانیم که بتوانیم برخی از آن نمونه های چالش برانگیز و دنیای واقعی را جمع آوری کنیم و بتوانیم آنها را به همان روش مطالعه کنیم، با استفاده از این تکنیک های تجزیه و تحلیل میکروپلاستیک که در نمونه های دست نخورده استفاده می کنم.

در حالی که پرداختن به موضوع آلودگی پلاستیکی و میکروپلاستیک ها ممکن است غیرقابل حل به نظر برسد، اما مطمئناً قابل دستیابی است. محققانی مانند من سخت در تلاش برای یافتن راه‌حل‌ها و فناوری‌های نوآورانه هستند که به ما درک بهتری از این مواد پلاستیکی بدهد. امید ما این است که سایر محققان بتوانند به توسعه تکنیک ها و ابزارهایی برای رسیدگی به بحران پلاستیک – هم برای سلامت انسان ها و هم برای سیاره ما- ادامه دهند.