تأثيرات البلاستيك الدقيق على الترشيح النانوي المغمور لمعالجة مياه الشرب المتقدمة

لماذا تهمك الجسيمات البلاستيكية الصغيرة في الماء

الملوثات غير المرئية تتسلل بشكل متزايد إلى مياه الشرب. من بينها الجسيمات البلاستيكية الدقيقة—شظايا أصغر من حبة فلفل—التي قد تحمل ملوثات أخرى وقد تشكل مخاطر صحية. وفي الوقت نفسه، تتجه مرافق المياه إلى تقنيات ترشيح جديدة لتوفير مياه صنبور أنظف. تبحث هذه الدراسة في كيفية تعامل فلتر متقدم واحد، وهو غشاء ترشيح نانوي مغمور، مع المواد العضوية الطبيعية والجسيمات البلاستيكية المضافة في مياه خزان حقيقية، وماذا يعني ذلك لسلامة وجودة مياه الشرب.

نظرة أقرب على نوع جديد من الفلاتر

تقوم معالجة مياه الشرب التقليدية—الترسيب، والترويق، ومرشحات الرمل، والكلور—بعمل جيد في كثير من الحالات، لكنها غالبًا ما تترك بعض المادة العضوية الطبيعية. عندما يتفاعل الكلور مع هذه المركبات المتبقية، فقد تتكون منتجات جانبية غير مرغوب فيها مثل ثلاثي هالوميثان، المرتبطة بمخاوف صحية. يُستكشف الترشيح النانوي، وهو عملية غشائية مدفوعة بالضغط ذات مسام دقيقة للغاية، كإضافة أو بديل لأنه قادر على إزالة قدر أكبر من هذه المادة العضوية. في هذا البحث، اختبر المهندسون غشاء نانوي تجاري (يسمى NF270) مغمورًا مباشرة في مياه خزان جامعي في تايلاند، متسائلين عن مدى قدرته على إزالة المواد العضوية المذابة وكيف تغيّرت أداؤه عند وجود الجسيمات البلاستيكية الدقيقة.

محاكاة تلوث الجسيمات البلاستيكية في العالم الحقيقي

لمحاكاة مياه السطح الملوثة، أضاف الفريق جزيئات بولي إيثيلين تيرفتالات (PET)—مماثلة لتلك الموجودة في زجاجات البلاستيك الشائعة—إلى مياه الخزان بمستويات متزايدة عبر أربعة دورات ترشيح: لا توجد، ثم منخفضة، ومتوسطة، وعالية جدًا من تركيز الجسيمات البلاستيكية. استمرت كل دورة أربعة أيام. تم تشغيل الغشاء المغمور عند ضغط منخفض نسبيًا، وقاس الباحثون معدل مرور الماء، وكمية الكربون العضوي المذاب والمركبات العضوية ماصة للضوء التي تمت إزالتها، وعدد الأملاح والمواد الصلبة المذابة التي تمت فلترتها. كما فحصوا سطح الغشاء بمجاهر إلكترونية لرؤية كيفية تراكم الجسيمات البلاستيكية والمادة العضوية مع مرور الوقت.

ما يحدث على سطح الغشاء

رغم تزايد حمولة الجسيمات البلاستيكية، ظل تدفق الماء عبر الغشاء مستقراً إلى حد كبير، مع تغيرات طفيفة فقط في التدفق والضغط. وهذا يشير إلى أن الجسيمات البلاستيكية، تحت الظروف المختبرة، لم تسد النظام بسرعة. بدلاً من ذلك، شكلت طبقة رخوة «كعكية» على قمة الغشاء، مع المادة العضوية الطبيعية والرواسب والبكتيريا والطحالب. عملت هذه الطبقة كمرشح أولي إضافي، حاصِرةً المواد السكرية الكبيرة المشابهة للبوليسكاريدات ومعظم الجسيمات البلاستيكية نفسها. ومع ذلك، غير هذا التراكم كيفية تصرّف الجزيئات العضوية الأصغر والأكثر حركة قرب السطح: فازداد تركيزها عند الغشاء مباشرة، مما سهل على بعضها المرور عبر المسام.

مياه أنظف، لكن مخاطر كيميائية متغيرة

بشكل عام، أزاح الغشاء المغمور المادة العضوية المذابة بفعالية كبيرة، حيث خفّض المركبات ماصة للأشعة فوق البنفسجية بحوالي 90–98% والكربون العضوي المذاب بنحو 87% عبر جميع ظروف الاختبار. كما تم تقليل الأملاح والمواد الصلبة الكلية المذابة بحوالي النصف، مما أبقى المياه المعالجة ضمن إرشادات منظمة الصحة العالمية. ومع ذلك، مع ارتفاع مستويات الجسيمات البلاستيكية، تراجعت إزالة بعض المكونات العضوية قليلاً، وأصبح الخليط العضوي المتبقي في المياه المعالجة أكثر «تفاعلية» تجاه الكلور. عندما حاكى الباحثون التعقيم، ازداد بالفعل احتمال تكوّن ثلاثي هالوميثانات لكل وحدة من الكربون المتبقي بعد الترشيح، خاصةً عند وجود الجسيمات البلاستيكية، على الرغم من أن الكمية الإجمالية للمادة العضوية كانت أقل بكثير.

ماذا يعني هذا لأنظمة مياه الشرب المستقبلية

للقارئ غير المتخصص، الرسالة الأساسية مطمئنة لكنها دقيقة: يمكن لهذا النوع من الترشيح النانوي المغمور أن يزيل معظم المادة العضوية الطبيعية والأملاح والجسيمات البلاستيكية الدقيقة من مياه الخزانات بشكل موثوق، حتى عند تلوث شديد بالجسيمات البلاستيكية، من دون انسداد شديد. في الوقت نفسه، يمكن لبعض الجزيئات العضوية القليلة التي تمر أن تتفاعل مع الكلور لتكوّن منتجات جانبية نتيجة للتعقيم، وقد تساهم الجسيمات البلاستيكية بشكل طفيف في تفاقم هذا الاتجاه عن طريق تغيير ما يصل إلى الغشاء وما يبقى في الماء المنفذ. تشير الدراسة إلى أن دمج الترشيح النانوي مع تحكم محكم في الكلورة—ومع تحسين تنظيف الأغشية على المدى الطويل—يمكن أن يوفر وسيلة فعالة لحماية مياه الشرب في عالم من المحتمل أن يستمر فيه تلوث الجسيمات البلاستيكية في الازدياد.

الاستشهاد: Kaewjan, T., Sittisom, P., Fujioka, T. et al. Effects of microplastic on submerged nanofiltration for advanced drinking water treatment. Sci Rep 16, 5198 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35398-5

الكلمات المفتاحية: الجسيمات البلاستيكية الدقيقة, معالجة مياه الشرب, الترشيح النانوي, تلوث الأغشية, منتجات التحلل بالمطهرات