نوآوری محققان دانشگاه تهران برای کاستن تخریب میکروپلاستیک‌ها بر خاک

به گزارش روز شنبه گروه علمی ایرنا از دانشگاه تهران، میلاد میرزایی امینیان، دانشجوی دانشگاه تهران در پژوهش رساله دکتری خود که با راهنمایی مهدی شرفا و احمدعلی پوربابائی، استادان دانشکده علوم و مهندسی خاک دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران انجام شده، راهکاری برای کاهش آسیب میکروپلاستیک‌ها به خاک معرفی کرده است.

سالانه مقادیر قابل‌توجهی از ذرات پلاستیک، از منابع مختلف مانند لجن فاضلاب، نشت دفن زباله، بارندگی-رواناب شهری، رسوب اتمسفر و مالچ کشاورزی وارد خاک می‌شود. پلاستیک‌های پلی‌اتیلنی از جمله پلی‌اتیلن با چگالی کم (LDPE) و پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE)، به طور گسترده در زمین‌های کشاورزی به عنوان فیلم مالچ برای بهره‌وری آب و خاک استفاده می‌شوند.

این نوع پلاستیک‌ها به دلیل هزینه بالای حذف و جمع‌آوری، پس از برداشت محصول در زمین‌های کشاورزی رها می‌شوند و به دلیل راحتی، دوام و ماندگاری نامحدود، بحران‌های محیط زیستی می‌آفرینند.

شرفا استاد راهنمای این رساله با اشاره به اهمیت جلوگیری از تجمع این ماده در خاک، درباره پژوهش اخیر گفت: در این مطالعه، اثرات منفی LDPE و HDPE بر ویژگی‌های یک سیستم خاک-گیاه بررسی شد. آزمایش‌ها نشان داد افزودن ۲ درصد میکروپلاستیک نوع LDPE باعث کاهش چشمگیر pH خاک و افزایش آشکار قابلیت هدایت الکتریکی خاک (EC) نسبت به نوع HDPE می‌شود. علاوه بر این، افزودن ۲ درصد میکروپلاستیک نوع LDPE به بالا رفتن مشهود کربن آلی محلول منجر شد. بر اساس یافته‌ها، افزودن ۲ درصد میکروپلاستیک نوع HDPE منتج به کاهش معنی‌دار ساختار و پایداری خاک در مقایسه با نوع LDPE شد. همچنین روشن شد که خاک حاوی ۲ درصد میکروپلاستیک نوع HDPE آب‌گریزی بیشتری نسبت به خاک دارای نوع LDPE دارد. طبق نتایج این بررسی، ویژگی‌های زیستی خاک به طور چشمگیر تحت‌تأثیر مقادیر بیشتر LDPE قرار گرفتند. افزون بر این، در خاک‌هایی با مقادیر بالاتر میکروپلاستیک، احتمالاً به دلیل انتشار مواد افزودنی و رادیکال‌های آزاد اکسیداتیو در ریزوسفر خاک، به کاهش پاسخ‌های رشد فیزیولوژیکی گیاه انجامید.

عضو هیأت علمی دانشگاه تهران درباره نوترکیب زیستی (MC) معرفی‌شده که قادر به کاستن اثرات میکروپلاستیک‌ها بر خاک است، توضیح داد: این نوترکیب شامل سه سویه باکتریایی (Ralstonia pickettii (MW۲۹۰۹۳۳) strain SHAn)، (Pseudomonas putida strain ShA) و (Lysinibacillus xylanilyticus XDB۹ (T) strain S۷–۱۰ F) و یک سویه قارچی (Aspergillus niger strain F۱–۱۶S) خاک‌زی برگرفته از خاک مناطق دفن زباله‌های پلاستیکی است. تلقیح نوترکیب زیستی به خاک و حضور مقادیر بالاتر میکروپلاستیک‌های پلی اتیلنی به کاهش pH خاک، افزایش آهسته‌تر EC خاک و افزایش معنی‌دار کربن آلی محلول و ویژگی‌های زیستی خاک انجامید. از نظر خواص فیزیکی، تلقیح نوترکیب زیستی به کاهش اثرات فزاینده آب‌گریزی خاک نسبت به تیمارهای بدون نوترکیب زیستی و نیز بهبود بیشتر ساختار خاک و پایداری خاکدانه‌ها منتج شد. بر اساس این مطالعه، مایه‌زنی نوترکیب زیستی جدید به خاک، توانست آسیب میکروپلاستیک‌ها را از طریق شکستن این ذرات، ارتقای ساختار خاک و فضای منافذ و افزایش دسترسی مواد آلی محلول، تعدیل کند و شرایط را برای رشد و نمو گیاه بهبود بخشد.

این پژوهشگر حوزه خاک‌شناسی درباره اهمیت پژوهش‌های بیشتر در این زمینه گفت: وجود ذرات پلاستیکی در خاک، مسأله‌ای حیاتی است، زیرا این ذرات می‌توانند وارد زنجیره غذایی شوند و سلامتی انسان را تهدید کنند. همچنین، درک سازوکارهای خاصی که از طریق آن این ذرات و تجزیه‌پذیری زیستی آنها بر خواص و فرآیندهای مختلف خاک و به تبع آن، بر رشد و توسعه گیاه تأثیر می‌گذارند بسیار مهم است. این گونه مطالعات می‌توانند با درک عمیق تأثیر میکروپلاستیک‌های پلی اتیلنی بر اکوسیستم زمین‌های کشاورزی و در نهایت با ارائه بینش‌ها و رویکردهایی مؤثر، در مدیریت زباله‌های پلاستیکی و آلودگی در کشاورزی راهگشا باشند.

نتایج این مطالعه به تازگی در نشریه Ecotoxicology and Environmental Safety منتشر شده و از طریق پیوند زیر در دسترس قرار گرفته است: