DOI: https://doi.org/10.1038/s43247-024-01300-2
تاريخ النشر: 2024-03-15
المؤلف: Silvia Fraissinet وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبلاستيك وتلوث البلاستيك
طرق
في هذه الدراسة، استخدم الباحثون مواد كيميائية ومكونات متنوعة تم الحصول عليها من Sigma-Aldrich، بما في ذلك كريات هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH)، محلول بيروكسيد الهيدروجين (H₂O₂) بتركيز 30%، ومحلول هيدروكسيد الأمونيوم (NH₄OH) بتركيز 25%. تم إعداد جميع المحاليل باستخدام مياه فائقة النقاء لضمان سلامة التجارب. تم تحضير محلول الهضم بشكل يومي للحفاظ على الاتساق في ظروف التجربة.
بالإضافة إلى ذلك، استخدمت الدراسة أنواعًا مختلفة من المرشحات، بما في ذلك مرشحات الألياف الزجاجية، ومرشحات الألياف الكوارتز، ومرشحات Anodisc، التي تم الحصول عليها أيضًا من Sigma-Aldrich. لأغراض المعايرة والتوحيد، تم استخدام كرات معيارية من بولي ستيرين (PS) بقطر 1 ميكرومتر، مقدمة من Microparticles GmbH. كانت هذه المواد والطرق حاسمة لتصميم التجربة والتحليل اللاحق للنتائج.
نتائج
تحققت الدراسة من وجود النانو بلاستيك في خمسة عينات من المحار تم جمعها من سوق السمك المحلي في منطقة أبوليا في إيطاليا، مع التركيز على الجسيمات بحجم يتراوح بين 20-200 نانومتر. أظهرت جميع المحارات مستويات كبيرة من تلوث النانو بلاستيك، حيث تم العثور على أعلى تركيز في المحار M3 بمقدار 187 ± 27 نانوغرام/ملغ من الوزن الجاف (DW)، تليها M4 (132 ± 36 نانوغرام NPs/ملغ DW) وM1 (89 ± 16 نانوغرام NPs/ملغ DW). كشفت التحليلات الكيميائية التفصيلية عن مجموعة متنوعة من النانو بلاستيك عبر العينات، مع اكتشاف بولي إيثيلين (PE)، وبولي فينيل كلوريد (PVC)، وبولي ستيرين (PS) في جميع الأفراد. بالإضافة إلى ذلك، تم تحديد بولي بروبيلين (PP) في M2 وM3 وM4، بينما كان بولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) موجودًا في M1 وM4 وM5 بتركيز أقل يبلغ 0.7 نانوغرام/ملغ DW.
تشير النتائج إلى أن PE هو البوليمر الأكثر انتشارًا، يليه PVC وPP، بينما كانت جزيئات PET والإطارات أقل شيوعًا، حيث تشكل 7% و8% من إجمالي محتوى النانو بلاستيك، على التوالي. تؤكد هذه النتائج التلوث الواسع للمحار بالنانو بلاستيك في المنطقة، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من التحقيق في الآثار البيئية والصحية لمثل هذه الملوثات.
مناقشة
تركز قسم المناقشة في ورقة البحث على توزيع الحجم وتركيب البوليمر للنانو بلاستيك والميكرو بلاستيك (MNPs) الموجودة في الكائنات البحرية، وخاصة المحار. تحدد الدراسة أن أعلى تركيز من MNPs تم اكتشافه في فئات الحجم الأكبر من 2.2 ميكرومتر وبين 20-200 نانومتر، مع وجود بوليمرات شائعة تشمل بولي ستيرين (PS)، وبولي بروبيلين (PP)، وبولي إيثيلين (PE)، وبولي فينيل كلوريد (PVC). من الجدير بالذكر أن PP وPS كانا موجودين عبر جميع فئات الحجم، بينما كان PE موجودًا بشكل رئيسي في الأحجام الأصغر. تشير النتائج إلى أن كتلة النانو بلاستيك (NPs) يمكن أن تكون قابلة للمقارنة أو تتجاوز تلك الخاصة بالميكرو بلاستيك (MPs) لبعض البوليمرات، وخاصة PE وجزيئات الإطارات.
تسلط الورقة الضوء أيضًا على آثار تلوث MNP في المحار، الذي يعد من الكائنات التي تتغذى على الترشيح ويمكن أن تتراكم هذه الملوثات من بيئتها. تشير الدراسات المخبرية إلى أنه بينما يمكن للمحار إخراج الجسيمات الأكبر، قد تخترق الجزيئات النانوية الأصغر أنسجتها، مما قد يؤثر على استجابتها المناعية وصحتها الإنجابية. تؤكد الدراسة على الحاجة الملحة لمزيد من البيانات الشاملة حول NPs في البيئات البحرية لفهم المخاطر البيئية المحتملة وانتقالها إلى البشر من خلال استهلاك المأكولات البحرية. يدعو المؤلفون إلى تحسين التدابير التنظيمية في تربية الأحياء المائية لضمان سلامة المحار وغيرها من الرخويات، نظرًا لدورها الكبير في النظام الغذائي البشري ومستويات التلوث البلاستيكي المثيرة للقلق التي تم ملاحظتها.
DOI: https://doi.org/10.1038/s43247-024-01300-2
Publication Date: 2024-03-15
Author(s): Silvia Fraissinet et al.
Primary Topic: Microplastics and Plastic Pollution
Methods
In this study, the researchers utilized various chemicals and materials sourced from Sigma-Aldrich, including potassium hydroxide (KOH) pellets, a 30% hydrogen peroxide (H₂O₂) solution, and a 25% ammonium hydroxide (NH₄OH) solution. All solutions were prepared using ultrapure water to ensure the integrity of the experiments. The digestion solution was freshly prepared on a daily basis to maintain consistency in the experimental conditions.
Additionally, the study employed different types of filters, including glass fiber filters, quartz fiber filters, and Anodisc filters, also obtained from Sigma-Aldrich. For calibration and standardization purposes, polystyrene (PS) standard spheres with a diameter of 1 μm were used, provided by Microparticles GmbH. These materials and methods were critical for the experimental design and the subsequent analysis of results.
Results
The study investigated the presence of nanoplastics in five mussel specimens collected from a local fish market in the Apulian region of Italy, focusing on particles sized between 20-200 nm. All mussels exhibited significant levels of nanoplastic contamination, with the highest concentration found in mussel M3 at 187 ± 27 ng/mg dry weight (DW), followed by M4 (132 ± 36 ng NPs/mg DW) and M1 (89 ± 16 ng NPs/mg DW). Detailed chemical analyses revealed a diverse array of nanoplastics across the specimens, with polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), and polystyrene (PS) detected in all individuals. Additionally, polypropylene (PP) was identified in M2, M3, and M4, while polyethylene terephthalate (PET) was present in M1, M4, and M5 at a lower concentration of 0.7 ng/mg DW.
The findings indicate that PE is the most prevalent polymer, followed by PVC and PP, whereas PET and tire particles were less common, comprising 7% and 8% of the total nanoplastic content, respectively. These results underscore the widespread contamination of mussels by nanoplastics in the region, highlighting the need for further investigation into the ecological and health implications of such pollutants.
Discussion
The discussion section of the research paper focuses on the size distribution and polymer composition of micro- and nanoplastics (MNPs) found in marine organisms, specifically mussels. The study identifies that the highest concentration of MNPs was detected in the size classes greater than 2.2 µm and between 20-200 nm, with common polymers including Polystyrene (PS), Polypropylene (PP), Polyethylene (PE), and Polyvinyl Chloride (PVC). Notably, PP and PS were present across all size classes, while PE was predominantly found in smaller sizes. The findings indicate that the mass of nanoplastics (NPs) can be comparable to or exceed that of microplastics (MPs) for certain polymers, particularly PE and tire-derived particles.
The paper also highlights the implications of MNP contamination in mussels, which are filter feeders and can accumulate these pollutants from their environment. Laboratory studies suggest that while mussels can excrete larger particles, smaller NPs may penetrate their tissues, potentially affecting their immune response and reproductive health. The research underscores the urgent need for more comprehensive data on NPs in marine environments to understand their ecological risks and potential transfer to humans through seafood consumption. The authors advocate for improved regulatory measures in aquaculture to ensure the safety of mussels and other bivalves, given their significant role in human diets and the concerning levels of plastic contamination observed.