بررسی فراوانی و مشخصات ماکرو، مزو و میکروپلاستیک ها از منبع تا محل مصرف آب شرب زاهدان

یکی از منابع آب شرب زاهدان، چاله‌ها و گودال‌های طبیعی بزرگی هستند که در فاصله ۵۰ کیلومتری شهر زابل و ۵ کیلومتری شهرستان زهک و در کنار روستای قلعه نو قرا دارد و شامل 4 مخزن با حجم های مختلف می باشد (1). آب مازاد رودخانه هیرمند توسط کانالی به این مخازن هدایت می‌شود. گنجایش فعلی ۳ مخزن (مخازن شماره 1و2و3)، معادل 660 میلیون مترمکعب و ظرفیت مفید تقریبی 340 میلیون متر مکعب می­باشد و گنجایش مخزن شماره 4 تا 800 میلیون مترمکعب است. این مخازن اهمیت بسیاری در تأمین آب آشامیدنی شهرهای زابل و زاهدان، حفظ حیات منطقه و تأمین آب اراضی دشت سیستان دارد و مدیریت و کنترل کیفیت این منابع آبی از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. ظرفیت کل این مخازن در بهترین حالت یک هفتم تالاب بین‌المللی هامون است (2). قابل ذکر است که حجم آب این مخزن ها با توجه به خشکسالی‌های مکرر طی سال­های اخیر و پرداخت نشدن حقابه دریاچه هامون از طرف کشور افغانستان کاهش یافته و خطر زیست‌محیطی و بین‌الملی آن منطقه را تهدید می­کند و در صورتی که آب ورودی از کشور افغانستان کماکان به صورت سیل وارد منطقه سیستان شود مشکلات آب شرب نیز بر تهدیدات ناشی از خشکسالی ۱۵ ساله می‌افزاید (3, 4).

پلاستیک­ به دسته‌ای از مواد مصنوعی یا نیمه مصنوعی گفته می­شود که از فرایند پلیمریزاسیون بدست می‌آیند. این مواد به علت تنوع، سبکی، استحکام و شفافیت کاربردهای متنوعی دارند. امروزه استفاده از پلاستیک­ها در همه جای دنیا مرسوم شده است. از این رو تقاضا برای پلاستیک در زندگی مدرن، به منظور بهبود کیفیت زندگی افزایش یافته است. افزایش پلاستیک در جهان باعث آلودگی در تمام اکوسیستم های اصلی کره زمین شده است (5-7). در حال حاضر، آلودگی پلاستیک دومین مسئله مهم زیست محیطی در جهان، پس از تغییر اقلیم است و در اکثر کشورها به عنوان یک هشدار جدی تلقی می­گردد(8). مقادیر تولید پلاستیک در جهان در سال 1950 کمتر از 2 میلیون تن در سال بود ولی در سال 2018 به حدود 359 میلیون تن رسیده است (9). گزارش شده است که در جهان ، حدود 9% از پلاستیک­ها بازیافت شده، 12٪ سوزانده شده و 79٪ در محل­های دفن زباله یا محیط طبیعی انباشته شده است (10). پلاستیک­ها به مرور زمان از طرق مختلفی از جمله زباله­های ایجاد شده توسط ساکنین، جریان باد، شبکه رودخانه­ای، سیستم­های تصفیه فاضلاب رواناب جاده­ها، فعالیت­های ماهیگیری، صنعتی و گردشگری به محیط­های آبی راه پیدا می­کنند (11). این آلاینده­ها بر اثر عوامل مختلف تخریب شده به تکه­هایی بنام ماکروپلاستیک­ها (mm 20-100)، مزوپلاستیک­ها (mm 5-20) و میکروپلاستیک‌­ها ( mm<5) تبدیل می­شوند. از جمله عوامل تخریب پلاستیک می­توان 1- تخریب زیستی: تکه تکه شدن توسط ارگانیسم­های زنده 2- تخریب نوری: تخریب بوسیله نور خورشید 3- اکسیداسیون حرارتی: شکست اکسایشی کند در دمای متوسط محیط 4- تخریب گرمایی: تخریب در دماهای زیاد 5- هیدرولیز: واکنش با آب، اشاره کرد (12-14). ماکرو و مزوپلاستیک­ها بعد از ورود به اکوسیستم آبی به مرور زمان موجب آسیب و مرگ هزاران گونه از جانداران مختلف می­شوند. زیرا این جانداران در اثر قورت دادن این پلاستیک­ها خفه شده و دچار مرگ می­شوند. پلاستیک­های بلعیده شده حتی پس از مرگ جانداران و تجزیه آنها نیز سالم باقی می­مانند و دوباره در محیط پراکنده می­شوند و باعث از بین بردن دیگر جانداران می­گردند (15-17). یکی دیگر از تأثیرات نگران کننده ماکرو و مزوپلاستیک در محیط­های آبی، نقش آنها به عنوان یک بستر مصنوعی برای تثبیت موجودات است (18). ممکن است یک بیوفیلم بر روی سطح ماکرو و مزوپلاستیکها ایجاد شود و تشکیل ارگانیسم­های متعددی (ارگانیسم های 'اپی پلاستیک') را فراهم کند (19-21). بعد از مدتها، ماکرو و مزوپلاستیک­ها ممکن است خرده شده و به ذرات ریزتر بنام میکروپلاستیک­ها تبدیل شوند. میکروپلاستیک‌ها به عنوان آلاینده‌های نوظهور و کمتر شناخته شده، طی چند دهه اخیر مورد توجه محققین قرار گرفته است. این آلاینده­ها خود نیز به دو دسته تقسیم می­شوند، میکروپلاستیک­های کوچک با اندازه mm 1 –3/0 و میکروپلاستیک­های بزرگ با اندازه mm 5–1 (12, 22). منشا میکروپلاستیک­ها می­تواند به دو منبع اصلی مربوط باشد: 1- ورود مستقیم میکروپلاستیک­ها از راه آب­های جاری 2- ریز شدن مزوپلاستیک­ها و ماکروپلاستیک­ها (23, 24). میکروپلاستیک­ها با اشکال، اندازه­ها و ریشه­های مختلف وجود دارند. ویژگی­های میکروپلاستیک­ها، تعیین کننده توزیع و تاثیر آن در محیط می­باشد. یکی از ویژگی­های میکروپلاستیک­ها داشتن دانسیته متفاوت آنهاست (جدول 1). بعضی میکروپلاستیک­ها چگالتر (g cm^-3 2/1 < دانسیته) و بعضی از آنها سبکتر (g cm^-3 2/1 > دانسیته) هستند. این تفاوت ویژگی در میکروپلاستیک­ها بر میزان تخریب، خصوصیات سطح و شکل این ذرات تاثیر گذار است.

جدول 1. انواع پلیمر با دانسیته مختلف

میکروپلاستیک­ها، ممکن است شامل آلاینده‌های آلی، انواع هیدروکربن­ها و فلزات سنگین باشند و همچنین احتمال دارد آلاینده­های مختلف موجود در اکوسیستم آبی (از جمله آلاینده­های آلی پایدار و انواعی از فلزات سنگین)  و رسوبات را جذب کنند و باعث انتقال این آلاینده‌ها به مناطق دیگر یا به بدن جانداران ‌شوند. همچنین میکرو پلاستیک­ها می­توانند وارد زنجیره غذایی شده و از طریق تجمع زیستی مقادیر آنها در بافت بدن موجودات بزرگتر بیشتر گردد. وقتی­که این آلاینده­ها وارد بدن جانداران و انسان­ها شوند می‌توانند باعث ایجاد سرطان، تحلیل غدد درون ریز بدن و تقسیم غیرعادی سلول‌های بدن  شوند (25-28).

این آلاینده­ها در اعماق مختلف اکوسیستم­های آبی می­توانند بصورت پراکنده حضور داشته باشند و باعث بهم خوردن تعادل کیفی آبها شوند. از سوی دیگر، میکروپلاستیک­ها در رسوبات ساحلی و کف اکوسیستم­های آبی نیز ترسیب شده و به دلیل جذب انواع مختلف آلاینده­ها در سطح آنها، باعث انتقال انواع مواد سمی و خطرناک (فلزات سنگین و آلاینده­های آلی و موارد مشابه) به این رسوبات می­گردند (29-31).

در این راستا مطالعات گسترده­ای در سطح ملی و بین­المللی بر روی محیط­های آبی و رسوبات آنها صورت گرفته است، به عنوان مثال، مطالعه ای که توسط غایب زاده و همکاران (2021)، به منظور بررسی وقوع میکروپلاستیک­ها در رسوبات دهانه رودخانه­های منتهی به دریای خزر انجام شده بود، نتایج نشان داد که میانگین میکروپلاستیک­ها در عمق cm 0-5 و cm 15-5 رسوبات به ترتیب برابر (MP/kg dw) 8/107 ± 8/152 و 9/131 ± 8/197 بوده است (32).

تحقیقی توسط مهدی­نیا و همکاران (2020) در رسوبات سواحل جنوبی دریای خزر (سواحل مازندران)، به منظور شناسایی میکروپلاستیک­ها انجام شده­ است، و نتایج آن نشان داد که دامنه فراوانی میکروپلاستیک­ها برابر 25 تا 330 ذره در هر کیلوگرم رسوب خشک بوده است (33).

یگانه­فر و همکاران (2020) با بررسی فراوانی ذرات میکروپلاستیک در رسوبات سد طالقان و رودخانه بالادست در استان البرز دریافتند که بیشینه و کمینه تعداد ذرات میکروپلاستیک شمارش شده در رسوبات رودخانه شاهرود در داخل شهر طالقان و رسوبات مخزن سد به ترتیب برابر با 2050 ذره در 300 گرم رسوب خشک و 478 ذره در 300 گرم رسوب خشک شده مشاهده گردید (24).

جوسف و همکاران (2018) مطالعه­ای با هدف بررسی فراوانی و توزیع میکروپلاستیک در رسوبات رودخانه­های شهری در انگلیس انجام دادند. یافته­های این مطالعه نشان داد میانگین فراوانی میکروپلاستیک­ها در رسوبات رودخانه­های شهری برابر 165 ذره در هر کیلوگرم رسوب خشک بوده است (34).

پژوهشی توسط دادسون و همکاران (2020) در ایالات متحده به منظور بررسی آلودگی میکروپلاستیک­ها در رسوبات ساحلی از محل­های منتخب در ویرجینیا و کارولینای شمالی انجام شد. نتایج پژوهش نشان داد که میانگین مقادیر میکروپلاستیک­ها 810 ±1410 در هر کیلوگرم رسوبات بوده است. از نظر شکل بیشترین ذرات شناسایی شده فیبر بودند (35).

با توجه به اینکه پلاستیک‌ها مواد غیر قابل تجزیه بوده و دارای انواع مختلف ترکیبات آلاینده (آلاینده­های آلی و انواع مختلف فلزات سنگین) هستند، پس از حضور در اکوسیستم­های آبی و رسوبات تخریب شده و به قطعات ماکرو و مزو و ذرات میکرو تبدیل می­شوند. همچنین بسیاری از آلاینده ها از جمله POPs و انواعی از فلزات سنگین توسط این پلاستیک­ها حمل شده و به مکان­های دیگری منتقل می­گردند (28). بنابراین وجود پلاستیک­ها در اندازه­های مختلف در محیط باعث تاثیرات سوء و مشکلات متعدد زیست محیطی و بهداشتی می‌گردد و به مرور زمان با ورود به زنجیره غذایی، به سلامت موجودات زنده و به خصوص انسانها آسیب می­رساند. لذا لزوم توجه به ماکرو، مزو و به ویژه میکروپلاستیک­ها به عنوان یک مبحث جدی در حفاظت محیط زیست و بهداشت عمومی مطرح می­باشد. بیشتر مطالعات در این زمینه روی اکوسیستم­های دریایی متمرکز بوده است، در حالی که اطلاعات نسبتاً کمی در مورد اکوسیستم های آب شیرین در سراسر جهان در دسترس است. همچنین در حال حاضر مطالعه ­ای در رابطه با آلودگی منابع و مخازن آب شرب زاهدان و رسوبات ساحلی آن به انواع پلاستیک ها­ وجود ندارد. بنابراین هدف از این مطالعه بررسی وقوع ماکرو، مزو و میکروپلاستیک­ها در آب و رسوبات ساحلی مخازن آب زاهدان می­باشد.

بررسی متون:

• تحقیقی توسط دوبرادران و همکاران (2018) در خصوص بررسی مشخصات بقایای پلاستیکی و ارتباط فلزات با میکروپلاستیک­ها در رسوبات ساحلی خلیج فارس انجام شده است و نتایج نشان داد که دامنه فراوانی میکروپلاستیک­ها در محدوده­ی مورد مطالعه از رنج 618 تا 25453 ذره در هر متر مربع متفاوت بوده است. همچنین یافته­ها نشان داد که اختلاف معنی­داری بین فراوانی ذرات پلاستیکی (بین ذرات کوچک و بزرگ) و همچنین غلظت فلزات مورد بررسی در میکروپلاستیک­ها و رسوبات در زمان­های مختلف نمونه­برداری وجود داشت (36).
• پژوهشی توسط متاجی و همکاران (2019) انجام شد و فراوانی میکروپلاستیک­ها در آبهای سطحی و رسوبات سواحل دریای خزر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که میانگین فراوانی میکروپلاستیک­ها در آبهای ساحلی و رسوبات به ترتیب 34490 ذره در هر کیلومتر مربع و 210 ذره در هر کیلوگرم بدست آمد (37).
• پژوهش دیگری توسط خمرزاده و همکاران (2019)، با هدف بررسی فراوانی میکروپلاستیک­ها در آبهای سطحی خلیج چابهار (سواحل مکران) انجام شده است و نتایج نشان داد که میانگین تراکم میکروپلاستیک­ها برابر 49/0 در هر متر مکعب آب بوده است. بیشترین میکروپلاستیک­های یافت شده از نظر شکل و نوع ساختار پلیمری به ترتیب فیبر شکل و از نوع پلی­اتیلن و پلی پروپیلن بودند (38).
• تحقیقی توسط مهدی­نیا و همکاران (2020) در رسوبات سواحل جنوبی دریای خزر (سواحل مازندران)، به منظور شناسایی میکروپلاستیک­ها انجام شده­ است، و نتایج آن نشان داد که دامنه فراوانی میکروپلاستیک­ها برابر 25 تا 330 ذره در هر کیلوگرم بوده است. رایج­ترین شکل ذرات ریزپلاستیک در نمونه­ها، فیبر مانند و رایج­ترین نوع پلیمر شناسایی شده پلی­استایرن و پلی­اتیلن بودند (33).
• طی مطالعه­ای که توسط باقری و همکاران (2020) در خلیج گرگان در خصوص بررسی فراوانی میکروپلاستیک­ها در رسوبات، ماهی­ها و سایر ارگانیسم­های دریای خزر انجام شده بود. نتایج این تحقیق نشان داد که دامنه فراوانی میکروپلاستیک­ها در رسوبات خشک بین 25 ±80 تا 105 ±740 عدد در هر کیلوگرم رسوبات خشک متغیر بوده است. غالب­ترین میکروپلاستیک­ها از نظر شکل ظاهری، رنگ و اندازه، در رسوبات و آبزیان به ترتیب میکروپلاستیک­های فیبر شکل، سیاه رنگ و با اندازه 1 تا 2 میلی­متر بودند. در میان آبزیان بیشترین مقادیر میکروپلاستیک­ها در بافت نرم ماهی Neogobius melanostomus (39 عدد میکروپلاستیک در هر گرم بافت خشک ماهی) و صدف Cerastoderma lamarcki (8/19 عدد میکروپلاستیک در هر گرم بافت خشک صدف) یافت شد (39).
• جوسف و همکاران (2018) مطالعه­ای با هدف بررسی فراوانی و توزیع میکروپلاستیک در رسوبات رودخانه­های شهری در انگلیس انجام دادند. یافته­های این مطالعه نشان داد میانگین فراوانی میکروپلاستیک­ها در رسوبات رودخانه­های شهری برابر 165 ذره در هر کیلوگرم رسوب خشک بوده است. ذرات شناسایی شده از نظر نوع ساختار پلیمری شامل پلی­اتیلن و پلی­وینیل­کلراید و پلی­متیل متاکریلات بودند. ذرات فیبری و قطعه شکل عمده­ترین ذرات شناسایی شده از نظر شکل ظاهری بودند (34).
• در تحقیقی که توسط مینگشیائو و همکاران (2018) به منظور بررسی میکروپلاستیک­ها در آب­های سطحی و رسوبات مخزن آب Three Gorges انجام شد، نتایج نشان داد فراوانی میکروپلاستیک در آبهای سطحی از n/m³  12611-1597در رسوبات n/kg (ww) 300-25 وزن مرطوب بود (40).
• هی و همکاران (2020) مطالعه­ای با عنوان الگوهای توزیع و شناسایی میکروپلاستیک­ها در رسوبات رودخانه بریزبِن در استرالیا، انجام دادند. یافته­های این مطالعه نشان داد دامنه مقادیر میکروپلاستیک­ها 520-10 ذره در هر کیلوگرم بوده است. ذرات شناسایی شده از نظر نوع ساختار پلیمری شامل پلی­اتیلن بودند. ذرات فیلم شکل عمده­ترین ذرات شناسایی شده از نظر شکل ظاهری بودند (41).

• فراوانی ماکرو، مزو و میکروپلاستیک­ها در مخازن آب زاهدان چقدر است؟
• فراوانی ماکرو، مزو و میکروپلاستیک­ها در رسوبات ساحلی مخازن آب چقدر است؟
• فراوانی میکروپلاستیک­ها قبل و بعد از تصفیه خانه آب چقدر است؟
• فراوانی میکروپلاستیک­ها در محل مصرف چقدر است؟
• غالب­ترین نوع میکروپلاستیک از نظر نوع شکل ظاهری کدام است؟
• بیشترین نوع پلیمر سازنده انواع پلاستیک ها در نمونه های آب و رسوب، کدام پلیمر می باشد؟

تعیین فراوانی و مشخصات ماکرو، مزو و میکروپلاستیک­ها از منبع تا محل مصرف آب شرب زاهدان

1. تعیین فراوانی ماکرو، مزو و میکروپلاستیک­ها در مخازن آب زاهدان
2. تعیین فراوانی ماکرو، مزو و میکروپلاستیک­ها در رسوبات ساحلی مخازن آب
3. تعیین فراوانی میکروپلاستیک ها قبل و بعد از تصفیه خانه
4. تعیین فراوانی میکروپلاستیک ها در محل مصرف
5. شناسایی نوع و ماهیت ذرات میکروپلاستیک­ استخراج شده با استفاده از روش روش طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR)[1]
6. شناسایی موفولوژی سطح میکروپلاستیک­های استخراج شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)[2]

• وزارت بهداشت، سازمان محیط زیست، سازمان شهرداریها، شرکت­ آب و فاضلاب و عموم جامعه

میکرو پلاستیک (ریز پلاستیک ها): ذرات پلاستیکی با محدوده اندازه کمتر از mm 5 که معمولا در منابع آب وجود دارند.

مزوپلاستیک: ذرات پلاستیکی با محدوده اندازه بین mm 25- 5 می باشد.

ماکروپلاستیک: ذرات پلاستیکی با اندازه بیش از  mm > 25 می باشد.

POPs (آلاینده های آلی پایدار):  موادی شیمیایی هستند که در محیط به مدت نسبتاً طولانی باقی می‌مانند و با ورود به زنجیره­ی غذایی، در بافت‌های زنده متراکم می‌شوند و بر سلامت انسان و محیط آثار نامطلوب دارند.

تجربی-تحلیلی

نمونه های آب در مخازن و قبل و بعد تصفیه خانه و نقطه مصرف، نمونه رسوبات ساحلی مخازن آب زاهدان

نمونه برداری از مخازن در ماهای دی (به دلیل کاهش حجم آب ورودی به مخازن و کاهش سطح آب در مخازن) و تیر (به دلیل افزایش حجم آب ورودی به مخازن و احتمال طغیان رودخانه هیرمند) انجام خواهد شد. در هر یک از مخازن آب، جهت شناسایی ماکرو و مزو و میکروپلاستیک­ها، یک نمونه آب در هر ماه، با استفاده از تور پلانکتون­گیری (مش 100) برداشت خواهد شد. تعداد نمونه های برداشت شده در دو ماه، برابر 8 نمونه خواهد بود. حجم هر نمونه ­ی برداشت شده بسته به قطر و ارتفاع تور (بسته به تور موجود در بازار) و همچنین زمان و طول سطح آبی که نمونه برداری خواهد شد تقریبا بین 50 تا 100 مترمکعب متغییر خواهد بود.

یک نمونه قبل از ورودی آب به تصفیه خانه و یک نمونه بعد از خروجی آب از تصفیه خانه آب شهر زاهدان جهت شناسایی میکروپلاستیک ها انجام خواهد شد. نمونه برداری در این مرحله، از شیر آبی که در خطوط انتقال قبل و بعد از تصفیه خانه وجود دارد و با استفاده از یک ظرف 50 لیتری تمیز و شستشو شده، برداشت خواهد شد.

همچنین تعداد 5 نمونه از نقطه مصرف (یک موسسه آموزشی، یک آپارتمان، یک خانه ویلایی، یک مجمتمع مسکونی و یک شرکت تجاری یا کارخانه) برداشت خواهد شد. نمونه برداری در این مرحله نیز از شیر آب در نقطه مصرف و با استفاده از یک ظرف 50 لیتری تمیز و شستشو شده، انجام خواهد شد. در مجموع کل نمونه هایی که از آب شرب زاهدان (از منبع تا محل مصرف) برداشت خواهد شد برابر 15 نمونه می باشد.

در رسوبات هر مخزن، برای شناسایی ماکرو و مزوپلاستیک­ها یک نمونه و برای شناسایی میکروپلاستیکها دو نمونه رسوب برداشت خواهد شد. در مجموع تعداد نمونه ­های رسوب برابر 12 نمونه خواهد بود. نمونه ­برداری براساس روش ارائه شده توسط اداره ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده آمریکا (NOAA) برداشت شده و مورد تجزیه و تحلیل قرار خواهد گرفت. برای شناسایی و آنالیز ماکرو، مزو و میکروپلاستیک­ها، روش­های جداسازی براساس دانسیته (با استفاده از NaCl و ZnCl₂)، هضم کردن (با استفاده از آب اکسیژنه %30)، غربالگری و فیلتراسیون، مشاهده (با چشم غیر مسلح و به کمک میکروسکوپ دیجیتال اپتیکس)، تعیین نوع پلیمر توسط طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) و تعیین مورفولوژی سطح نمونه­ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده خواهد شد.

در این پژوهش برای تعیین انواع پلاستیک­ها (ماکرو و مزو و میکرو) در آب مخازن، تور در عمق cm 20-15 آب و در کنار قایق ثابت نگه داشته خواهد شد و با سرعت ثابت knots 3-2 و حدود 5 الی 10 دقیقه بکسل خواهد شد (شکل 1). پلاستیک ها (ماکرو، مزو . میکرو) و مواد دیگری که در تور گیر افتاده اند، به داخل یک ظرف تمیز، شستشو داده خواهند شد. سپس با استفاده از الک با مش 4 قطعات مزو و ماکرو از ذرات میکروپلاستیک تفکیک خواهند شد. نمونه­ ها در نهایت به یک شیشه منتقل شده و در محلول ایزوپروپیل الکل 70% نگهداری خواهند شد.

شکل 1. شماتیک تور پلانکتون­گیری جهت نمونه­برداری از سطح آب

جهت تعیین ذرات میکروپلاستیک قبل و بعد از تصفیه خانه، از خطوط لوله انتقال قبل و بعد از تصفیه خانه و از شیر خط انتقال نمونه برداشت خواهد شد. جهت نمونه برداری ابتدا شیر آب با حداکثر دبی جریان، به مدت 1 دقیقه باز شده و اجازه داده می شود تا آب جریان داشته باشد. سپس در شرایط کاملا استریل و به دور از آلودگی جانبی، با استفاده از یک ظرف 50 لیتری از قبل تمیز شده، نمونه برداشت خواهد شد.

به منظور نمونه برداری در محل مصرف، از 5 مکان مختلف (یک موسسه آموزشی، یک آپارتمان، یک خانه ویلایی، یک مجمتمع مسکونی و یک شرکت تجاری یا کارخانه) و از شیر آب نمونه برداری انجام خواهد شد. ابتدا شیر آب با حداکثر دبی جریان، به مدت 1 دقیقه باز شده و اجازه داده می شود تا آب جریان داشته باشد. سپس در شرایط کاملا استریل و به دور از آلودگی جانبی، با استفاده از یک ظرف 50 لیتری از قبل تمیز شده، نمونه برداشت خواهد شد.

برای تعیین ماکرو و مزوپلاستیک­ها از رسوبات،­ به مساحت m 5×5 و به عمق cm 5 رسوبات نمونه­ برداری انجام خواهد شد. در مرکز این سطح نمونه برداری شده، به مساحت m 5/0× 5/0 و به عمق 0 تا 5 سانتیمتر و 5 تا 15 سانتیمتر، نمونه رسوب جهت شناسایی میکروپلاستیک­ها برداشت خواهد شد (شکل 2).

شکل2. شماتیک ابعاد نمونه­برداری از رسوبات

بعد از اتمام نمونه ­برداری، در کوتاه­ترین زمان نمونه­ ها به آزمایشگاه منتقل خواهد شد. نمونه­ های آب در یخچال نگهداری خواهند شد. تمامی نمونه ­های رسوب ابتدا در دمای آزمایشگاه به مدت 24 ساعت خشک شده و سپس برای خشک شدن کامل در داخل آون (دمای ^oC60) به مدت 2 ساعت (برای جلوگیری از فعالیت احتمالی باکتریها در نمونه­ ها) قرار داده می­شود. در ادامه، هر نمونه در فویل ­های آلومینیومی پیچیده شده و برای ادامه مطالعه و آنالیزهای لازم در یک کمد و جای تاریک و دور از آلودگی های ناشی از هوا نگهداری خواهند شد.

جهت جداسازی ذرات ماکرو و مزوپلاستیکها از آب و رسوبات، از روش غربالگری (الک کردن با استفاده از مش 4) استفاده خواهد شد. شمارش ماکرو و مزوپلاستیک­ها به صورت چشمی انجام می­گردد. شناسایی و تعیین میکروپلاستیک ها در نمونه ها طی چهار مرحله انجام خواهد شد که شامل 1- استخراج و جداسازی بر اساس دانسیته (با استفاده از NaCl و ZnCl₂) 2- هضم کردن 3- فیلتراسیون 4- مرتب سازی بصری (با استفاده از میکروسکوپ) می باشد.

از محلول نمکی غلیظ NaCl (با دانسیته g/cm3 1/2) و ZnCl₂  (با دانسیته g/cm3 1/8) برای جداسازی و طبقه بندی ذرات میکروپلاستیک در آب و رسوبات استفاده خواهد شد. نمونه­ های محیطی ممکن است حاوی مواد بیولوژیکی (مواد آلی) باشند و این مواد احتمال دارد به ذرات میکروپلاستیک­ها بچسبند و باعث ایجاد خطا در تشخیص نوری میکروپلاستیک­ها شوند. بنابراین، جهت کاهش خطای ناشی از مواد بیولوژیکی (کاهش مواد آلی بدون تأثیر بر ساختار پلیمرها یا میکروپلاستیک­ها)، عملیات هضم توسط H₂O₂ انجام می­شود. بعد از مرحله هضم، نمونه ­ها بوسیله فیلتر غشای سلولزی فیلتر شده و در نهایت میکروپلاستیک­های روی فیلتر زیر میکروسکوپ شمارش خواهد شد. جهت شناسایی نوع پلیمر سازنده انواع پلاستیک­ها، از روش FTIR استفاده می شود و تعیین مورفولوژی سطح ذرات شناسایی شده، توسط SEM انجام خواهد شد.

در این تحقیق، در گام اول نمونه برداری از رسوبات به تعداد 12 نمونه و نمونه برداری از آب (از منبع تا محل مصرف) به تعداد 15 نمونه، انجام خواهد شد. سپس نمونه­ ها به آزمایشگاه منتقل می­گردد. شناسایی ماکرو و مزوپلاستیک­ها توسط چشم غیر مسلح و بعد از الک کردن آب و رسوبات انجام می­شود. ولی شناسایی میکروپلاستیک­ها طی چهار مرحله اصلی الف) جداسازی بر اساس دانسیته، ب) هضم کردن، ج) فیلتراسیون د) مرتب­ سازی بصری مورد بررسی و آنالیز قرار خواهند گرفت. در گام بعدی نوع و ماهیت میکروپلاستیک­ها با استفاده از روش FT-IR شناسایی خواهد شد. تعیین مورفولوژی سطح میکروپلاستیک­ها توسط SEM صورت می­گیرد. 

از محلول نمکی غلیظ NaCl (با دانسیته g/cm3 1/2) و ZnCl₂  (با دانسیته g/cm3 1/8) برای استخراج و جداسازی و طبقه بندی ذرات میکروپلاستیک در آب و رسوبات استفاده خواهد شد. نمونه­ های محیطی ممکن است حاوی مواد بیولوژیکی (مواد آلی) باشند و این مواد احتمال دارد به ذرات میکروپلاستیک­ها بچسبند و باعث ایجاد خطا در تشخیص نوری میکروپلاستیک­ها شوند. بنابراین، جهت کاهش خطای ناشی از مواد بیولوژیکی (کاهش مواد آلی بدون تأثیر بر ساختار پلیمرها یا میکروپلاستیک­ها)، عملیات هضم توسط H₂O₂ انجام می­شود. بعد از مرحله هضم، نمونه ­ها بوسیله فیلتر غشای سلولزی فیلتر شده و در نهایت میکروپلاستیک­های روی فیلتر زیر میکروسکوپ شمارش خواهد شد. جهت شناسایی نوع پلیمر سازنده انواع پلاستیک­ها، از روش FTIR استفاده می شود و تعیین مورفولوژی سطح ذرات شناسایی شده، توسط SEM انجام خواهد شد.

با استفاده از روش آمار توصیفی، میانگین فراوانی انواع پلاستیک­ها (ماکرو، مزو و میکروپلاستیک ها)، بیشترین و کمترین تعداد آنها در هر نمونه­ تعیین خواهد شد. فراوانی انواع پلاستیک­ها در رسوبات بر اساس یکی از سه مورد زیر گزارش خواهد شد. 1- بر اساس واحد سطح (g/m²) و یا (n/m²)، 2- بر اساس واحد حجم (g/m³) و یا (n/m³)، 3- بر اساس واحد جرم (g/kg) و یا (n/kg) گزارش خواهد شد. فراوانی انواع پلاستیک­ها در آب نیز بر اساس واحد حجم (g/m³) و یا (n/m³) گزارش خواهد شد.

 در این طرح کدهای شماره  ۱۱ و ۳۰ و ۳۱ مربوط به ائین­نامه اخلاقی پژوهش مروبط به همین راهنمای عمومی اخلاق در پژوهش‌های علوم پزشکی دارای آزمودنی انسانی رعایت خواهد­شد.

بند۱۱- کمیته اخلاق علاوه بر تصویب طرح این حق را دارد که طرح مورد پژوهش را در حین اجرا مورد پایش قرار دهد.

بند ۳۰- گزارش‌ها و مقالات حاصل از پژوهش‌هایی که این بندها را نقض بکنند نباید پذیرفته و منتشر شوند.

بند۳۱- روش اجرای پژوهش نباید با ارزش­های اجتماعی و فرهنگی و دینی جامعه در تناقض باشد.

کمبود اعتبار جهت تامین هزینه‌های طرح

زاهدان، آلودگی، پلاستیک، آب، رسوبات، FTIR

1.         ایمان هن, احمد س, غلامرضا ن, بهزاد س. بررسی کیفیت آب، مطالعه موردی در مخازن چاه نیمه زابل.

2.         Homayoonnezhad I, Amirian P, Piri I. Investigation on water quality of zabol chahnimeh reservoirs from drinking water and agricultural viewpoint with focus on schuler & vilcoks diagrams. Journal of Environmental Science and Technology. 2016;18(1):1-13.

3.         Rajaei Q, Jahantigh H, Mir A, Hesari Motlagh S, Hasanpour M. Evaluation of concentration of heavy metals in Chahnimeh water reservoirs of Sistan-va-Baloochestan Province in 2010. Journal of Mazandaran University of Medical Sciences. 2012;22(90):105-12.

4.         میری, محدثه. ارزیابی کیفیت آب چاه نیمه‌های سیستان براساس شاخص‌های کیفی NSFWQI، IRWQI و شاخص آلودگی Liou. مجله علمی پژوهشی اکوبیولوژی تالاب. 2018;9(4):87-100.

5.         Ribic CA, Sheavly SB, Rugg DJ, Erdmann ES. Trends and drivers of marine debris on the Atlantic coast of the United States 1997–2007. Marine Pollution Bulletin. 2010;60(8):1231-42.

6.         Singh P, Sharma V. Integrated plastic waste management: environmental and improved health approaches. Procedia Environmental Sciences. 2016;35:692-700.

7.         Mwanza BG, Mbohwa C, Telukdarie A. Strategies for the Recovery and Recycling of Plastic Solid Waste (PSW): A Focus on Plastic Manufacturing Companies. Procedia Manufacturing. 2018;21:686-93.

8.         Lee J, Lee JS, Jang YC, Hong SY, Shim WJ, Song YK, et al. Distribution and size relationships of plastic marine debris on beaches in South Korea. Archives of environmental contamination and toxicology. 2015;69(3):288-98.

9.         AISBL P. Plastics–the Facts 2018. Information accessed at http://www-plasticseurope org/application. 2019.

10.       Geyer R, Jambeck JR, Law KL. Production, use, and fate of all plastics ever made. Science advances. 2017;3(7):e1700782.

11.       Erni-Cassola G, Zadjelovic V, Gibson MI, Christie-Oleza JA. Distribution of plastic polymer types in the marine environment; A meta-analysis. Journal of hazardous materials. 2019;369:691-8.

12.       Jambeck JR, Geyer R, Wilcox C, Siegler TR, Perryman M, Andrady A, et al. Plastic waste inputs from land into the ocean. Science. 2015;347(6223):768-71.

13.       Al-Oufi H, McLean E, Kumar A, Claereboudt M, Al-Habsi M. The effects of solar radiation upon breaking strength and elongation of fishing nets. Fisheries research. 2004;66(1):115-9.

14.       Ghayebzadeh M, Aslani H, Taghipour H, Mousavi S. Contamination of the Caspian Sea Southern coast sediments with microplastics: A marine environmental problem. Marine Pollution Bulletin. 2020;160:111620.

15.       Eriksen M, Mason S, Wilson S, Box C, Zellers A, Edwards W, et al. Microplastic pollution in the surface waters of the Laurentian Great Lakes. Marine pollution bulletin. 2013;77(1-2):177-82.

16.       Free CM, Jensen OP, Mason SA, Eriksen M, Williamson NJ, Boldgiv B. High-levels of microplastic pollution in a large, remote, mountain lake. Marine pollution bulletin. 2014;85(1):156-63.

17.       Castañeda RA, Avlijas S, Simard MA, Ricciardi A. Microplastic pollution in St. Lawrence river sediments. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 2014;71(12):1767-71.

18.       Barnes DK. Invasions by marine life on plastic debris. Nature. 2002;416(6883):808-9.

19.       Reisser J, Shaw J, Hallegraeff G, Proietti M, Barnes DK, Thums M, et al. Millimeter-sized marine plastics: a new pelagic habitat for microorganisms and invertebrates. PloS one. 2014;9(6):e100289.

20.       Carpenter EJ, Smith KL. Plastics on the Sargasso Sea surface. Science. 1972;175(4027):1240-1.

21.       Oberbeckmann S, Loeder MG, Gerdts G, Osborn AM. Spatial and seasonal variation in diversity and structure of microbial biofilms on marine plastics in Northern European waters. FEMS microbiology ecology. 2014;90(2):478-92.

22.       Chen H, Jiang W, Yang Y, Yang Y, Man X. Global trends of municipal solid waste research from 1997 to 2014 using bibliometric analysis. Journal of the Air & Waste Management Association. 2015;65(10):1161-70.

23.       Maynard A. Woodrow Wilson International Center for Scholars. Project on emerging nanotechnologies. Nanotechnology: a research strategy for addressing risk. Jul 2006.

24.       Yeganeh FM, SHAKERI A, Rastegari MM, Lahijani O. Investigating abundance and characteristics of microplastics as emerging pollutants in sediments of Taleqan dam and upstream river in Alborz province. 2020.

25.       Teuten EL, Saquing JM, Knappe DR, Barlaz MA, Jonsson S, Björn A, et al. Transport and release of chemicals from plastics to the environment and to wildlife. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 2009;364(1526):2027-45.

26.       Rios LM, Jones PR, Moore C, Narayan UV. Quantitation of persistent organic pollutants adsorbed on plastic debris from the Northern Pacific Gyre's “eastern garbage patch”. Journal of Environmental Monitoring. 2010;12(12):2226-36.

27.       Ashton K, Holmes L, Turner A. Association of metals with plastic production pellets in the marine environment. Marine pollution bulletin. 2010;60(11):2050-5.

28.       Teuten EL, Rowland SJ, Galloway TS, Thompson RC. Potential for plastics to transport hydrophobic contaminants. Environmental science & technology. 2007;41(22):7759-64.

29.       Kim J-S, Lee H-J, Kim S-K, Kim H-J. Global pattern of microplastics (MPs) in commercial food-grade salts: sea salt as an indicator of seawater MP pollution. Environmental science & technology. 2018;52(21):12819-28.

30.       Woodall LC, Sanchez-Vidal A, Canals M, Paterson GL, Coppock R, Sleight V, et al. The deep sea is a major sink for microplastic debris. Royal Society open science. 2014;1(4):140317.

31.       Van Cauwenberghe L, Vanreusel A, Mees J, Janssen CR. Microplastic pollution in deep-sea sediments. Environmental pollution. 2013;182:495-9.

32.       Ghayebzadeh M, Taghipour H, Aslani H. Abundance and distribution of microplastics in the sediments of the estuary of seventeen rivers: Caspian southern coasts. Marine Pollution Bulletin. 2021;164:112044.

33.       Mehdinia A, Dehbandi R, Hamzehpour A, Rahnama R. Identification of microplastics in the sediments of southern coasts of the Caspian Sea, north of Iran. Environmental Pollution. 2020;258:113738.

34.       Tibbetts J, Krause S, Lynch I, Sambrook Smith GH. Abundance, distribution, and drivers of microplastic contamination in urban river environments. Water. 2018;10(11):1597.

35.       Dodson GZ, Shotorban AK, Hatcher PG, Waggoner DC, Ghosal S, Noffke N. Microplastic fragment and fiber contamination of beach sediments from selected sites in Virginia and North Carolina, USA. Marine pollution bulletin. 2020;151:110869.

36.       Dobaradaran S, Schmidt TC, Nabipour I, Khajeahmadi N, Tajbakhsh S, Saeedi R, et al. Characterization of plastic debris and association of metals with microplastics in coastline sediment along the Persian Gulf. Waste management. 2018;78:649-58.

37.       Mataji A, Taleshi MS, Balimoghaddas E. Distribution and Characterization of Microplastics in Surface Waters and the Southern Caspian Sea Coasts Sediments. Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 2020;78(1):86-93.

38.       Aliabad MK, Nassiri M, Kor K. Microplastics in the surface seawaters of Chabahar Bay, Gulf of Oman (Makran coasts). Marine pollution bulletin. 2019;143:125-33.

39.       Bagheri T, Gholizadeh M, Abarghouei S, Zakeri M, Hedayati A, Rabaniha M, et al. Microplastics distribution, abundance and composition in sediment, fishes and benthic organisms of the Gorgan Bay, Caspian sea. Chemosphere. 2020:127201.

40.       Di M, Wang J. Microplastics in surface waters and sediments of the Three Gorges Reservoir, China. Science of the Total Environment. 2018;616:1620-7.

41.       He B, Goonetilleke A, Ayoko GA, Rintoul L. Abundance, distribution patterns, and identification of microplastics in Brisbane River sediments, Australia. Science of The Total Environment. 2020;700:134467.

-