يُظهر الكيميائيون أن المواد الرابطة الإسفلتية عند تعرضها للشمس والماء، ترشح آلاف المركبات السامة إلى البيئة.
تسرب النفط الدراماتيكي:
مثل حادث ديب ووتر هورايزون في خليج المكسيك قبل عقد من الزمان، حيث يمكن أن يهيمن على العناوين الرئيسية لأشهر، بينما يخشى العلماء وصناع القرار والجمهور مما يحدث لكل هذا النفط في البيئة، ومع ذلك يتم إيلاء اهتمام أقل بكثير لمصير المنتج البترولي الذي انتشر عمدا عبر الكوكب لعقود.
تظهر الآن دراسة أجراها كيميائيون في مختبر المجال المغناطيسي الوطني العالي ومقره جامعة ولاية فلوريدا أن المواد الرابطة الأسفلتية عند تعرضها للشمس والماء، ترشح آلاف المركبات السامة إلى البيئة، حيث نُشرت الدراسة في مجلة (Environmental Science & Technology).
رابط الأسفلت:
يُطلق عليه أيضًا أسمنت الأسفلت، هو الغراء الذي يربط الأحجار والرمل والحصى في الطرق المعبدة، يتم اشتقاق المادة اللاصقة الثقيلة السوداء من النفط الخام الموجود في قاع البرميل في نهاية عملية التقطير.
تعد (MagLab) التي تمولها مؤسسة العلوم الوطنية وولاية فلوريدا، رائدة على مستوى العالم في مجال علم البترول، الذي يدرس الهيدروكربونات المعقدة المخدرة للعقل التي تشكل النفط الخام ومنتجاته الثانوية، وباستخدام مقاييس الطيف الكتلي للرنين السيكلوتروني عالي الدقة (ICR)، حيث طور الكيميائيون هناك خبرة في تحديد عشرات الآلاف من الأنواع المختلفة من الجزيئات التي يمكن أن تحتويها قطرة واحدة، وكيف يمكن تغيير هذا التكوين بمرور الوقت أو البكتيريا أو الظروف البيئية.
أراد رايان رودجرز مدير التطبيقات البترولية ومعهد الوقود المستقبلي في (MagLab)، لسنوات دراسة رابط الأسفلت باستخدام أدوات ICR، لفهم بنية وسلوك جزيئات البترول وتأثيراتها السامة المحتملة، حيث أظهرت الدراسات السابقة أن التربة والجريان السطحي بالقرب من الطرق المعبدة تظهر تركيزات أعلى من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs)، والمعروف أنها مسببة للسرطان، اشتبه رودجرز في وجود نقاط تربط بين الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ورابط الأسفلت، وأراد العثور عليها.
قال رودجرز، الذي نشأ في ساحل خليج فلوريدا: “كان الاستقرار طويل الأمد للمواد المشتقة من البترول في البيئة من فضولتي بمعرفة مدى تعقيدها التركيبي والبنيوي، حيث بدأ من غير المحتمل جدًا أن تكون حميدة من الناحية البيئية، وكيف ستتحول الطرق السوداء الناعمة الحريرية إلى طرق رمادية وعرة؟ وأين ذهب كل الأسفلت؟”
حيث حصل أخيرًا على إبريق من رابطة الأسفلت من شركة رصف محلية وسلم المشروع إلى سيدني نايلز مرشح في الكيمياء في ولاية فلوريدا، وعالمة الكيمياء (MagLab) مارثا تشكون باتينيو، حيث قاموا بتصميم تجربة قاموا فيها بإنشاء فيلم من مادة رابطة على شريحة زجاجية، ثم غمرها في الماء ثم قاموا بإشعاعها في جهاز محاكاة للطاقة الشمسية لمدة أسبوع، وأخذوا عينات من المياه في نقاط زمنية مختلفة لمعرفة ما كان بداخلها.
لقد اشتبهوا في أن طاقة الشمس ستسبب تفاعل المركبات المحتوية على الأكسجين في الماء مع الهيدروكربونات الموجودة في المادة الرابطة، وهي عملية تسمى الأكسدة الضوئية، وبالتالي تخلق أنواعًا جديدة من الجزيئات التي قد تتسرب إلى الماء.
كما أوضح نايلز المؤلف الرئيسي للصحيفة: “حصلنا على عينة الطريق هذه وألقينا عليها ضوء شمس مزيفًا في وجود الماء”، ثم نظرنا إلى الماء ووجدنا أن هناك كل هذه المركبات المشتقة من البترول، وربما تكون سامة، ووجدنا أيضًا أن المزيد من المركبات يتم ترشيحها بمرور الوقت.”
حيث احتوت الهيدروكربونات التي وجدوها في الماء على المزيد من ذرات الأكسجين، كما كان العلماء واثقين من أن الشمس كانت بالفعل الآلية الكامنة وراء هذه العملية؛ لأن عددًا أقل بكثير من المركبات التي تسربت إلى عينة تحكم كانت محفوظة في الظلام، وكان لتلك المركبات عدد أقل من ذرات الأكسجين.
وفي الواقع، كانت كمية المركبات العضوية القابلة للذوبان في الماء لكل لتر والتي وجدها الفريق في ماء العينة المشععة بعد أسبوع أكثر من 25 مرة من العينة التي تُركت في الظلام، وباستخدام مغناطيس ICR في المختبر، اكتشفوا أكثر من 15000 جزيء مختلف يحتوي على الكربون في الماء من العينة المشععة.
حيث قال نايلز ورودجرز إنه بالنظر إلى السمية العامة للهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات، فإن هذه النتائج مدعاة للقلق، لكن الفريق سيحتاج إلى إجراء المزيد من التجارب للتحقيق في تلك السمية.
وقال رودجرز: “لقد أظهرنا بشكل قاطع أن المواد الرابطة الإسفلتية لديها القدرة على توليد ملوثات قابلة للذوبان في الماء، ولكن تأثير ومصير هذه المواد سيكون موضوع بحث في المستقبل”، كما يخططون لمزيد من الدراسات للنظر في كيفية تحول المركبات بالضبط وما إذا كانت فئات مختلفة من جزيئات البترول تتصرف بشكل مختلف.
