الجسيمات البلاستيكية الدقيقة في الدماغ: دراسة شاملة حول تلوث البلاستيك وآثاره على صحة الإنسان

في السنوات الأخيرة، كشفت دراسة رائدة عن وجود مُقلق للجسيمات البلاستيكية الدقيقة في الدماغ البشري، مُسلّطةً الضوء على أزمة صحية وبيئية مُلحّة. فالبلاستيك، الذي كان يُحتفى به سابقاً لمتانته وتعدد استخداماته وفعاليته من حيث التكلفة، يُشكّل الآن تهديدات بيئية وفيزيولوجية خطيرة. ويُمثّل تسلُّل الجسيمات البلاستيكية الدقيقة إلى جسم الإنسان - والذي يُتوّج باكتشافها داخل الدماغ - نقطة تحوّل حاسمة في فهم تلوث البلاستيك وعواقبه. تُقدّم هذه المقالة استكشافاً مُعمّقاً للبلاستيك من بدايته إلى ذروته الخطيرة في الدماغ البشري، مُستندةً إلى أدلة علمية واقتصادية وسياسية.

عدد كبير من الألعاب البلاستيكية (أو قطعها) تنتهي في البحر، وأحياناً في معدة الطيور البحرية التي تُميتها

1. ظهور البلاستيك وتاريخه.

يعود تاريخ البلاستيك إلى أوائل القرن العشرين. اخترع الكيميائي البلجيكي المولد ليو بايكلاند الباكليت عام 1907، وهو أول بلاستيك صناعي بالكامل لا يتطلب مواد خام طبيعية. استُخدمت المواد البلاستيكية المُبكِّرة، مثل السيلولويد والباكليت، بشكل أساسي في العوازل الكهربائية، وأغلفة الهواتف، والأدوات المنزلية.

أدت الحرب العالمية الثانية إلى زيادة إنتاج البلاستيك بشكل كبير نظراً لحاجة الجيش إلى مواد خفيفة الوزن ومتينة. حلّ النايلون محل الحرير في المظلات، واستُخدم البولي إيثيلين في عزل الرادار. بعد الحرب، تحوّلت هذه الصناعة إلى السلع الاستهلاكية، مما أدى إلى غمر السوق بمنتجات بلاستيكية بأسعار معقولة، بما في ذلك مواد التغليف، والألعاب، والمنسوجات.

• البيانات الاقتصادية: ارتفع الإنتاج العالمي للبلاستيك من مليوني طن عام 1950 إلى 460 مليون طن عام 2022. ويُقدّر أن يتجاوز الإنتاج التراكمي 10 مليارات طن.

2. تصنيف البلاستيك.

أ. البنية:

• اللدائن الحرارية: بوليمرات قابلة لإعادة الصهر، ويمكن إعادة تشكيلها مراراً وتكراراً. من الأمثلة على ذلك البولي إيثيلين (PE)، والبولي بروبيلين (PP)، وكلوريد البولي فينيل (PVC).

• المواد المُتصلِّبة بالحرارة: تتصلب بشكل دائم بعد التشكيل، ولا يمكن إعادة صهرها. من الأمثلة على ذلك راتنجات الإيبوكسي، والفينول، والميلامين.

ب. الخصائص الحرارية:

• بلاستيك منخفض درجة الانصهار: يُستخدم في التغليف والأفلام (مثل البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE) بدرجة انصهار تصل إلى 115 درجة مئوية تقريباً).

• بلاستيك عالي الأداء: يُستخدم في تطبيقات الطيران والفضاء والتطبيقات الطبية (مثل مادة PEEK التي تقاوم درجات حرارة تصل إلى 343 درجة مئوية).

ت. رمز إعادة التدوير (RIC):

• أُدخلت للمساعدة في فرز المواد أثناء إعادة التدوير:

· PET (1): العبوات،

· HDPE (2): أباريق الحليب،

· PVC (3): الأنابيب،

· LDPE (4): الأكياس،

· PP (5): الحاويات،

· PS (6): الرغويات،

· أخرى (7): مواد مختلطة أو قابلة للتحلل الحيوي.

3. العوامل الدافعة وراء تطوير وانتشار البلاستيك.

هناك عدة عوامل ساهمت في التوسع العالمي لاستخدام البلاستيك، وأهمها:

• القدرة على تحمل التكاليف: أرخص من المعادن أو الزجاج.

• خفة الوزن: تقلل من تكاليف الشحن والمناولة.

• المقاومة الكيميائية: مناسبة لصناعات الأغذية والأدوية.

• مرونة التصميم: قابلة للتشكيل بأشكال معقدة.

• العولمة: أتاحت الإنتاج والتوزيع متعدد الجنسيات.

أدت هذه العوامل إلى هيمنة البلاستيك على صناعات مثل الزراعة (أغشية التغطية)، والبناء (الأنابيب والعوازل)، والإلكترونيات (لوحات الدارات)، والمنسوجات (البوليستر)، والرعاية الصحية (أكياس المحاليل الوريدية، والمحاقن).

4. تطور إنتاج البلاستيك واستخدامه عالمياً.

شهد إنتاج البلاستيك نمواً هائلاً:

• 1950: 2 مليون طن،

• 1976: 50 مليون طن،

• 2000: 200 مليون طن،

• 2022: 460 مليون طن.

القطاعات الأكثر طلباً على البلاستيك (٢٠٢٢):

• التعبئة والتغليف: 40.5% (استخدام واحد، معدل دوران مرتفع)،

• البناء والتشييد: 19.8%،

• السيارات: 9.9%،

• الإلكترونيات: 6.2%،

• الزراعة: 3.2%.

5. دورة حياة المنتجات البلاستيكية.

تشمل دورة الحياة ما يلي:

أ. استخراج المواد الخام: بشكل رئيسي النفط الخام والغاز الطبيعي.

ب. اصطناع المونومير والبلمرة: إنتاج بوليمرات مثل البولي إيثيلين والبولي بروبيلين.

ت. تصنيع المنتجات: بالبثق، والقولبة بالحقن، إلخ.

ث. استخدام المستهلك: يتراوح من أيام (للتغليف) إلى عقود (للإنشاءات).

ج. إدارة نهاية العمر: إعادة التدوير، أو الحرق، أو التخلص منه.

متوسط عمر المنتج البلاستيكي:

• التغليف: أقل من سنة،

• المنسوجات: 3-5 سنوات،

• الإلكترونيات: 3-10 سنوات،

• مواد البناء: 30- 50 سنة.

6. شرح دورة حياة المنتجات البلاستيكية.

تشمل دورة حياة المنتجات البلاستيكية عادةً ست مراحل رئيسية: استخراج المواد الخام، وإنتاج البوليمرات، وتصنيع المنتج، وتوزيعه واستخدامه، والتخلص منه في نهاية العمر، وإدارة ما بعد الاستهلاك. توضح هذه الدورة الرحلة من الوقود الأحفوري إلى المنتجات النهائية، وفي النهاية إلى النفايات.

أ. استخراج المواد الخام.

• يُشتق البلاستيك في الغالب من موارد غير متجددة، مثل النفط الخام والغاز الطبيعي.

• تشير التقديرات إلى أن ما بين 4% و8% من استهلاك النفط العالمي يُستخدم في إنتاج البلاستيك.

ب. إنتاج البوليمرات.

• تُبلمر المونومرات مثل الإيثيلين والبروبيلين والستايرين وكلوريد الفينيل لتتحول إلى بلاستيك شائع (PE، PP، PS، PVC).

• تستهلك هذه المرحلة كميات كبيرة من الطاقة وتساهم بشكل كبير في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

ت. التصنيع والتوزيع.

• يُصبَّ البلاستيك، أو يُشكَّل بالبثق، أو يُعالَج ليُشكِّل منتجاتٍ تشمل التغليف، والسيارات، والبناء، والإلكترونيات.

• تُسهِّل سلاسل القيمة العالمية الوصول إلى البلاستيك على نطاقٍ واسعٍ وفعّالٍ من حيث التكلفة.

ث. استخدام المنتج.

• تتفاوت مُدَّة الاستخدام:

• التغليف: أقل من عام،

• البناء: 35- 50 عاماً،

• الإلكترونيات: 3- 5 سنوات.

ج. خيارات نهاية العمر.

• طمر النفايات (حوالي 40% عالمياً): طريقة بسيطة، لكنها تؤدي إلى تسرب النفايات وبقاءها البيئي طويل الأمد.

• الحرق (حوالي 20%): يُقلِّل الحجم، ولكنه يُطلِق الديوكسينات السامة وغازات الدفيئة.

• إعادة التدوير (حوالي 15%): غالباً ما تقتصر على إعادة التدوير الميكانيكي؛ إعادة التدوير الكيميائي ناشئة، لكنها لا تزال محدودة.

ح. المصير البيئي للبلاستيك.

• تدخل المواد البلاستيكية التي تفلت من أنظمة التخلص الرسمية إلى النظم البيئية الأرضية والمائية.

• مع مرور الوقت، تتحلّل المواد الأكبر حجماً إلى بلاستيك دقيق ونانوي، يستمر لقرون.

دراسات تقييم دورة الحياة (LCA):

• تشير دراسات تقييم دورة الحياة الشاملة إلى أن العبوات البلاستيكية تُنتج انبعاثات إنتاجية أقل من الزجاج أو المعدن، ولكنها تُسبب أعباءً بيئية طويلة الأجل أعلى بسبب التحلل وانخفاض قابلية إعادة التدوير.

• تتميز المواد البلاستيكية أحادية الاستخدام بأقصر عمر افتراضي وأعلى بصمة تلوث لكل غرام.

بيانات رئيسية:

• يُقدر متوسط عمر المنتج البلاستيكي العالمي بـ 5.5 سنوات.

• 9% فقط من البلاستيك المُنتج يُعاد تدويره عالمياً.

تتضمن إدارة النفايات البلاستيكية استراتيجيات متنوعة، لكل منها تحديات وكفاءات مميزة:

• إعادة التدوير الميكانيكي: يشمل فرز النفايات البلاستيكية وتنظيفها وتقطيعها وإعادة صهرها وتحويلها إلى منتجات جديدة. ومع ذلك، يتحلل البلاستيك بعد دورات متعددة.

• إعادة التدوير الكيميائي: يُحلَّل البلاستيك إلى مونومرات لإعادة البلمرة. ورغم أن هذه الطريقة واعدة، إلا أنها تستهلك طاقة كبيرة ومكلفة.

• استعادة الطاقة: يُولّد الحرق الطاقة ولكنه يُصدر ثاني أكسيد الكربون ومركبات سامة مثل الديوكسينات.

• الطرق البيولوجية: تستكشف التقنيات الناشئة الميكروبات أو الإنزيمات المُحلِّلة للبلاستيك، مثل بكتيريا الإيديونيلا ساكاينسيس.

تجاوز الاستثمار العالمي في حلول إعادة التدوير والاقتصاد الدائري 10 مليارات دولار أمريكي في عام 2022. تُعيد بعض الدول (مثل ألمانيا وكوريا الجنوبية) تدوير أكثر من 50% من نفاياتها البلاستيكية، بينما تُعيد دول أخرى (مثل الولايات المتحدة) تدوير أقل من 10%.

7. انتشار النفايات البلاستيكية في التربة والمياه والمحيطات.

يبقى البلاستيك في الطبيعة بفضل ثباته الكيميائي ونفوره للماء. وينتشر عبر الرياح والأمطار والجريان السطحي وتيارات المحيطات.

طير الباتروس (Phoebastria immutabilis) مات بسبب الجوع، وكانت المعدة ممتلئة بالبلاستيك الدقيق. لسبب "الشبع المفرط" الذي يحث على بسط المعدة، يتوقف الحيوان عن التغذية. ولا يمكن أن تتسبب العصارات القوية الهضمية في المعدة في تدمير البلاستيك

• التربة: تُدخل نشارة البلاستيك الزراعية والحمأة جسيمات بلاستيكية دقيقة إلى الأراضي الزراعية. وتُظهر عينات التربة حول العالم معدلات تلوث تصل إلى 20000 جسيم/كغ.

• المياه العذبة: تُعتبر الأنهار ناقلات رئيسية للنفايات البلاستيكية إلى المحيطات. ويُسهم نهر اليانغتسي وحده بما يصل إلى 1.5 مليون طن سنوياً.

• البيئات البحرية: تُراكم دوامات المحيطات البلاستيك في بقع القمامة، مثل بقعة القمامة الكبرى في المحيط الهادئ (حوالي 1.8 تريليون قطعة، 80000 طن).

يمكن أن تكون أكياس البلاستيك المتقادمة مصدراً للبلاستيك الدقيق

مسارات توزيع المواد البلاستيكية الدقيقة في البيئة

8. طرق انتقال البلاستيك والجزيئات البلاستيكية الدقيقة إلى جسم الإنسان.

يبتلع الشخص العادي أكثر من 200000 جُسيم من البلاستيك الدقيق سنوياً

يدخل البلاستيك إلى جسم الإنسان عبر عدة مسارات رئيسية:

• الابتلاع: عن طريق المأكولات البحرية، ومياه الشرب، والملح، والفواكه، والخضراوات. يمكن أن تحتوي المياه المعبأة على ما يصل إلى 10000 جسيم/لتر.

• الاستنشاق: يتم استنشاق الجسيمات البلاستيكية الدقيقة الموجودة في الغبار والألياف المحمولة جوًا، وخاصةً في الأماكن المغلقة حيث تسود المنسوجات الصناعية.

• الامتصاص الجلدي: تشير الأدلة الناشئة إلى احتمال امتصاص الجسيمات البلاستيكية النانوية من خلال ملامسة الجلد لمستحضرات التجميل والملابس.

تشير الدراسات إلى أن البشر قد يستهلكون ما بين 39000 و52000 جسيم بلاستيكي دقيق سنوياً من خلال الطعام وحده. وإذا أُضيف استهلاك الماء، فقد يرتفع العدد إلى 100000 جسيم سنوياً.

9. تراكم البلاستيك والبلاستيك الدقيق في جسم الإنسان.

بمجرد ابتلاعه أو استنشاقه، يمكن للبلاستيك الدقيق أن يمر عبر الأغشية البيولوجية:

• الجهاز الهضمي: ينتقل إلى مجرى الدم عبر بقع باير والأنسجة اللمفاوية.

• الرئتان: يمكن للبلاستيك الدقيق الذي يقل حجمه عن 5 ميكرومتر أن يخترق الحويصلات الهوائية ويدخل الدورة الدموية الجهازية.

• المشيمة والأعضاء: كشفت الدراسات عن وجود بلاستيك دقيق في المشيمة البشرية والرئتين والكليتين والكبد.

60% من المشيمة المحفوظة منذ الولادة منذ من عام 2006 تحتوي على البلاستيك، ثم تصل النسبة إلى 100% في عام 2021. وترصد الدراسة أيضاً حجم أجزاء البلاستيك وطبيعتها الكيميائية في نفس الوقت الذي تطورت فيه.

آثار التراكم:

• الالتهاب المزمن،

• الإجهاد التأكسدي،

• موت الخلايا المبرمج،

• اضطراب الغدد الصماء (بسبب إضافات مثل BPA والفثالات).

10. مستوى البلاستيك والجسيمات البلاستيكية الدقيقة في الدماغ البشري.

أكدت دراسة أجريت عام 2023 من جامعة فيينا وجود جسيمات بلاستيكية دقيقة في أنسجة الدماغ البشري للمرضى المتوفين. وباستخدام الطرائق الطيفية والكيميائية النسيجية، وجد العلماء شظايا من البولي إيثيلين والبولي بروبيلين وكلوريد البولي فينيل في المناطق القشرية والحاجز الدموي الدماغي.

النتائج الرئيسية:

• يمكن للبلاستيك النانوي الذي يقل حجمه عن 200 نانومتر عبور الحاجز الدموي الدماغي (BBB)

عبر الخلايا الجذعية أو تمزق البطانة الغشائية.

• تم اكتشاف جسيمات البولي كربونات في الحُصين، وهي منطقة حيوية للذاكرة.

• تراوحت متوسطات التركيزات بين 0.1 و2.1 ميكروغرام لكل غرام من أنسجة المخ.

الآليات:

• تدخل الجسيمات البلاستيكية الدقيقة المنتشرة في مجرى الدم إلى المخ عبر الحاجز الدموي الدماغي المتسرب في حالة الالتهاب.

• تُسهّل الإضافات المحبة للدهون في البلاستيك اختراق الغشاء.

11. آثار تراكم البلاستيك والبلاستيك الدقيق على دماغ الإنسان وجسمه.

لتراكم جزيئات البلاستيك في الدماغ والأعضاء آثار فيزيولوجية وعصبية عميقة:

المخاطر الصحية:

• التهاب الأعصاب: تُطلق الخلايا الدبقية الصغيرة المُنشَّطة السيتوكينات، مما يُلحق الضرر بالأنسجة العصبية.

• الإجهاد التأكسدي: يزيد من خطر الإصابة بالأمراض التنكسية العصبية مثل باركنسون والزهايمر.

• اختلال الهرمونات: يُعطِّل وظائف هرمون الإستروجين والغدة الدرقية عن طريق المركبات المُعطِّلة للغدد الصماء (EDCs).

• تلف الحمض النووي: لوحظت سمية جينية وضعف في إصلاح الحمض النووي في النماذج المختبرية.

المخاوف الصحية للسكان:

• يُواجه الرُضّع والنساء الحوامل مخاطر أعلى بسبب نمو الأعضاء والمشيمة.

• قد يُسهم التعرض طويل الأمد في التدهور المعرفي، ومشاكل سلوكية، والسرطان.

12. السياسات والتدابير الوطنية والدولية لمواجهة تهديدات نفايات البلاستيك.

الجهود الوطنية:

• استراتيجية الاتحاد الأوروبي للبلاستيك (2018): حظر المواد البلاستيكية أحادية الاستخدام، وتحسين التصميم وإعادة التدوير، وتهدف إلى أن تكون جميع مواد التغليف البلاستيكية قابلة لإعادة التدوير بحلول عام 2030.

• حظر الصين للبلاستيك (2025-2020): حظر تدريجي على الأكياس غير القابلة للتحلل الحيوي ومواد تغليف المواد الغذائية.

• كندا (2023): صنّفت نفايات البلاستيك على أنها "سامة"، وحظرت المصاصات، وأدوات التقليب، وأكياس البقالة. الأطر الدولية:

• معاهدة الأمم المتحدة بشأن البلاستيك (قيد التفاوض منذ عام 2022): اتفاقية ملزمة قانوناً للحد من تلوث البلاستيك بحلول عام 2040.

• اتفاقية بازل (تعديل 2019): تُلزم بشفافية النفايات البلاستيكية العابرة للحدود.

• رؤية مجموعة العشرين لأوساكا للمحيط الأزرق (2019): هدف خفض النفايات البلاستيكية البحرية إلى الصفر بحلول عام 2050.

13. مستقبل إنتاج وإدارة النفايات البلاستيكية.

بدون تدخل، من المتوقع أن يتضاعف حجم النفايات البلاستيكية ثلاث مرات بحلول عام 2060 ليصل إلى أكثر من 1.2 مليار طن سنوياً. ومع ذلك، يُمكن للعمل العالمي المتكامل أن يُخفّض ذلك بنسبة 80% من خلال:

الاستراتيجيات الرئيسية:

• التقليل: حظر المواد البلاستيكية أحادية الاستخدام وإيجاد بدائل لها.

• إعادة التصميم: الابتكار في المواد القابلة للتحلل الحيوي والتحويل إلى سماد.

• أنظمة إعادة الاستخدام: نماذج إعادة تعبئة وإرجاع مواد التغليف.

• إنفاذ المعاهدات العالمية: الآليات القانونية والرصد.

• تأثير الاقتصاد الدائري:

• يُمكن أن يُولّد 4.5 تريليون دولار من الفوائد الاقتصادية بحلول عام 2030.

• يمكن أن يُخفّض التلوث البلاستيكي بنسبة 80% وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري بنسبة 25%.

الخلاصة.

يُجسّد وجود الجسيمات البلاستيكية الدقيقة في الدماغ البشري العواقب الوخيمة للتلوث البلاستيكي. لذا، لا بد من اتخاذ إجراءات عاجلة في مجالات البحث العلمي والتصميم الصناعي والحوكمة الدولية. فبالجهد الجماعي فقط يُمكن التخفيف من المخاطر الصحية وضمان مستقبل مستدام خالٍ من البلاستيك.