Микронахҳои селлюлозии нассоҷӣ ифлоскунандаҳои нахмонанд мебошанд, ки аз нассоҷии асосёфта ба селлюлоза, аз ҷумла пахта, ба вуҷуд омада, метавонанд дар муҳити зист ҳамчун пораҳои бисёр хурди нах мавҷуд бошанд. Ин таҳқиқот месанҷад, ки оё биополимер будани пахта ҳатман маънои онро дорад, ки баъд аз истеҳсоли нассоҷӣ он дар муҳити зист зуд биодеградатсия мешавад. Муҳаққиқон дар ҳафт сенарияи гуногуни нах арзёбӣ карданд, ки оё коркарди пешакӣ, рангкунӣ ва пардоздиҳӣ рафтори биодеградатсияи микронахҳои пахтаро дар муҳитҳои обӣ тағйир медиҳанд ё не. Респирометрияи пӯшида, ки ба талаботи биологии оксиген асос ёфтааст, дар 12 °C барои 90 рӯз идома ёфт; дар роҳи алоҳидаи таҷрибавӣ микронахҳо дар оби ширин ва оби сунъии баҳрӣ 366 рӯз нигоҳ дошта шуданд ва баъдан бо микроскопи электронии сканеркунанда нишонаҳои эрозия, тарқиш, пора-порашавӣ ва биофилм баррасӣ гардиданд.

Дар натиҷаҳои 90-рӯзаи BOD дар оби ширин пахтаи аз дастгоҳи бофандагӣ баромада ва аз ҷиҳати кимиёвӣ тағйирнаёфта %74,37; деними бо индиго рангшуда %71,56 биодеградатсия нишон дод. Дар муқобил, пахтаи барои рангкунӣ омодашуда %8,37; пахтаи бо C.I. Reactive Black 5-и бифунксионалӣ рангшуда %6,97; пахтаи бо C.I. Reactive Blue 19-и монофунксионалӣ рангшуда %20,58; пахтаи бо пардози formaldehyde-free durable-press %22,8 ва пахтаи бо нармкунандаи тиҷоратӣ коркардшуда %23,1 боқӣ монданд. Минерализатсияи паст, махсусан дар микронахҳои бо рангҳои реактивӣ коркардшуда, бо пайвастшавии ковалентии ранг ба селлюлоза ва имкони ба вуҷуд омадани пайвандҳои арзи байни занҷирҳо дар рангҳои бифунксионалӣ алоқаманд карда мешавад.

Аммо таҳқиқот як фарқи муҳимро нишон медиҳад: талаботи пасти биологии оксиген ҳамеша маънои онро надорад, ки нах аз ҷиҳати физикӣ вайрон нашудааст. Дар пахтаи барои рангкунӣ омодашуда ва пахтаи бо пардози formaldehyde-free durable-press, сарфи назар аз арзишҳои пасти BOD, дар таҳқиқоти 366-рӯзаи SEM нишонаҳои равшани эрозия, шикаст ва пора-порашавӣ мушоҳида шуданд. Аз ин рӯ, минерализатсия ва пора-порашавии механикӣ набояд як раванд ҳисобида шаванд. Ба вуҷуд омадани пораҳои хурди нах маънои онро надорад, ки карбон пурра ба таври биологӣ минерализатсия шудааст.

Тафсири асосии таҳқиқот ин аст, ки тағйироти кимиёвии антропогенӣ, ки аз истеҳсоли нассоҷӣ ба вуҷуд меоянд, метавонанд ба он мусоидат кунанд, ки баъзе микронахҳои селлюлозӣ дар муҳити обӣ аз интизоршуда устувортар боқӣ монанд. Бо вуҷуди ин, таҷрибаҳо дар шароити назоратшавандаи лабораторӣ гузаронида шуданд; респирометрияи пӯшидаи 90-рӯза ва таъсиррасонии назоратшавандаи обии 366-рӯза ченкунии мустақими сарнавишти воқеии экологӣ дар дарё ё баҳри табиӣ дар тӯли солҳои зиёд нестанд.

Масъалаи асосии таҳқиқот

Нахҳои селлюлозӣ дар намунаҳои муҳити зист ба таври васеъ ошкор мешаванд. Тибқи адабиёте, ки таҳқиқот меорад, тақрибан %80 нахҳои дар намунаҳои уқёнус муайяншуда метавонанд нахҳои селлюлозӣ бошанд. Ин дар назари аввал тааҷҷубовар аст, зеро пахта ва дигар нахҳои селлюлозӣ бинобар пайдоиши биологии худ одатан ҳамчун маводи ба осонӣ биодеградатсияшаванда дониста мешаванд.

Аз ин рӯ, саволи муҳаққиқон танҳо “оё пахта биодеградатсия мешавад?” нест. Саволи асосӣ ин аст, ки оё равандҳои кимиёвӣ ва физикие, ки дар истеҳсоли нассоҷӣ ба пахта татбиқ мешаванд, сарнавишти экологии микронахро тағйир медиҳанд ё не. Нахи пахта дар ҳолате, ки аз дастгоҳи бофандагӣ мебарояд, бетағйир намемонад. Пеш аз рангкунӣ он метавонад тоза, сафед ва мерсеризатсия карда шавад; баъдан бо индиго ё рангҳои реактивӣ ранг карда шавад; пардозҳои пайвандкунандаи арзӣ барои муқовимат ба чиншавӣ ё нармкунандаҳо ба он татбиқ шаванд. Ҳар яке аз ин равандҳо метавонад кимиёи сатҳи селлюлоза, сохтори кристаллӣ, гидрофилӣ ё дастрасии микроорганизмҳо ва ферментҳоро ба полимер тағйир диҳад.

Дар таҳқиқот “микронах” чӣ маъно дорад?

Манбаъ микронахҳоро ҳамчун нахҳое муайян мекунад, ки диаметри буриши онҳо аз 10 µm хурд ва дарозии онҳо аз 1 µm то 5 mm аст. Барои таҷриба нассоҷӣ аввал ба мураббаъҳои 2 × 2 cm бурида шуд, бо пинсетҳои аз пӯлоди зангногир ба риштаҳо ҷудо гардид, риштаҳо ба дарозии 5 mm бурида шуданд ва микронахҳои алоҳида аз сохтори ришта ҷудо карда шуданд. Ҳамин тавр, дарозии нахҳои дар таҷриба истифодашуда стандартӣ карда шуд. Нахҳои омодашуда барои бартараф кардани ифлосшавии эҳтимолӣ зери стереомикроскоп санҷида шуданд.

Ҳафт сенарияи микронахи пахта

Ҳамаи гурӯҳҳои F4, F5, F6 ва F7 аз пояи F2 — пахтаи барои рангкунӣ омодашуда — истеҳсол шудаанд. Ин тарҳ имкон медиҳад, ки ҳолати умумии коркарди пешакӣ то татбиқи ранг ё пардози иловагӣ ҳамчун истинод истифода шавад.

Коркардҳои Пешакӣ, Рангҳо ва Пардозҳои Нассоҷӣ Биодеградатсияи Микронахҳои Селлюлозиро Чӣ Гуна Тағйир Доданд?

Дар таҳқиқот намунае мушоҳида шуд, ки вобаста ба навъи коркард ба таври қавӣ фарқ мекард: пахтаи аз дастгоҳи бофандагӣ баромада ва деними индиго дар ченкунии 90-рӯзаи BOD минерализатсияи баланд нишон доданд, дар ҳоле ки махсусан системаҳои рангҳои реактивии пайванди ковалентӣ ташкилкунанда, пахтаи барои рангкунӣ омодашуда ва ду гурӯҳи пардоз дар арзишҳои пасттари BOD боқӣ монданд; аммо дидани вайроншавии шадиди физикии сатҳ пас аз 366 рӯз дар баъзе гурӯҳҳои BOD-паст нишон дод, ки биодеградатсияи кимиёвӣ/минералӣ ва пора-порашавии механикӣ бояд аз ҳам ҷудо карда шаванд.

Коркардҳои пешакӣ селлюлозаро чӣ гуна тағйир медиҳанд?

Scouring, сафедкунӣ ва мерсеризатсия, ки ҳангоми омодагӣ ба рангкунӣ истифода мешаванд, танҳо чирк ё рангро тағйир намедиҳанд. Тибқи муҳокимаи манбаъ, ин равандҳо метавонанд заряди сатҳ, гидрофилӣ ва сохтори кристаллиро тағйир диҳанд. Махсусан, мерсеризатсия сохтори кристаллии cellulose Iβ-и пахтаи табииро ба сохтори cellulose II табдил медиҳад. Cellulose II дар табиат ҳамчун сохтори ибтидоии пахтаи табиӣ мавҷуд нест; он дар натиҷаи коркард пайдо мешавад.

Аз ҷиҳати назариявӣ қобилияти баландтари ҷабби об ва бастабандии камзичтари кристаллӣ метавонанд баъзе ҳамкориҳои ферментативиро осон кунанд. Бо вуҷуди ин, дар ин таҳқиқот минерализатсияи 90-рӯзаи BOD барои гурӯҳи F2 танҳо %8,37 буд. Ҳамин нахҳо пас аз 366 рӯз нишонаҳои зиёди эрозия ва шикаст нишон доданд. Ин зиддияти зоҳирӣ яке аз натиҷаҳои муҳимтарини таҳқиқот аст: пора-порашавии физикии сатҳи нах маънои онро надорад, ки карбон тавассути истеъмоли оксиген пурра минерализатсия шудааст.

Чаро индиго метавонад аз рангҳои реактивӣ фарқ кунад?

Индиго дар манбаъ ҳамчун C.I. Vat Blue 1 муайян шудааст. Тибқи муҳокимаи таҳқиқот, индиго мисли рангҳои реактивӣ бо пайванди ковалентӣ ба полимери селлюлоза пайваст намешавад; он дар сохтори нах ва ришта асосан тавассути ҳамкориҳои физикӣ ва пайвандҳои гидрогении заифтар нигоҳ дошта мешавад. Дар сохтори деним ранг инчунин асосан дар атрофи риштаи асосӣ ҷамъ мешавад, дар ҳоле ки риштаҳои пуд рангнашудаанд.

Дар доираи ин таҳқиқот биодеградатсияи 90-рӯзаи BOD барои деними индигои F3 ба %71,56 расид ва ба арзиши %74,37 дар пахтаи F1-и аз дастгоҳи бофандагӣ баромада наздик буд. Дар натиҷаҳои SEM-и 366-рӯзаи оби ширин гузориш шудааст, ки рушди умумии биофилм дар гурӯҳи F3 нисбат ба дигар микронахҳои рангшуда ба таври назаррас баланд буд; барои муқоисаи Kruskal-Wallis/Dunn p<0,001 дода шудааст.

Бо вуҷуди ин, арзиши %71,56 маънои онро надорад, ки “деними индиго пурра биодеградатсия мешавад”. Таҳқиқот махсусан таъкид мекунад, ки микронахҳои индиго пас аз 366 рӯзи таъсири оби ширин ва муҳити монанди баҳр пурра нопадид нашудаанд.

Чаро ранги реактивии бифунксионалӣ пасттарин арзиши BOD-ро дод?

Гурӯҳи F4 бо C.I. Reactive Black 5 (RBk5) ранг карда шудааст. RBk5 ранги реактивии бифунксионалӣ аст: мавҷудияти ду маркази функсионалии реактивӣ дар молекула, ки метавонанд бо селлюлоза вокуниш кунанд, дар шароити мувофиқ имкон медиҳад, ки байни ду занҷири гуногуни селлюлоза пайванди ковалентии арзӣ ба вуҷуд ояд. Тафсири механизми таҳқиқот чунин аст, ки ин пайвандҳои арзӣ ва тағйироти кимиёи нах метавонанд ҷойҳои фаъоли дастрас барои микроорганизмҳо ё ферментҳои целлюлазаро кам кунанд.

Дар таҳқиқот биодеградатсияи 90-рӯза барои F4 %6,97 буд ва ин пасттарин арзиши BOD дар байни ҳафт гурӯҳ мебошад. Муҳаққиқон дар муҳокима, бо такя ба миқдори ранги RBk5-и татбиқшуда ва ҳадди ақали сатҳи фиксатсияи дар адабиёт гузоришшуда, бузургии эҳтимолии пайвандкунии арзиро тахмин мекунанд. Манбаъ ҳисоб мекунад, ки дар таҷриба RBk5 бо %20 omf нисбат ба массаи нах истифода шудааст ва бо фарзияи ҳадди ақали маъмулии %60 фиксатсия, камаш тақрибан %12 он метавонад ба нах фиксатсия шавад; агар фарз шавад, ки танҳо %60 он ду пайванд ба вуҷуд меорад, ин метавонад ҳадди ақал %7,2 omf ранги эҳтимолан бо пайвандҳои арзӣ пайвастшуда бошад. Инҳо сатҳҳои пайвандкунии арзии мустақиман бо таҳлили кимиёвӣ ченшуда нестанд, балки тахминҳои муаллифон бар асоси арзишҳои фиксатсияи адабиёт мебошанд.

Дар F4 биодеградатсия пурра сифр нест. Гузориш шудааст, ки баъд аз 366 рӯзи таъсири оби сунъии баҳрӣ дар сатҳи нах нишонаҳои эрозия пайдо шуданд ва барои муқоисаи омории дахлдор дар санҷиши Kruskal-Wallis/Dunn p=0,02566 оварда шудааст.

Чаро ранги реактивии монофунксионалӣ аз F4 баландтар, вале аз F1 ва F3 пасттар монд?

Гурӯҳи F5 бо C.I. Reactive Blue 19 (RBu19) ранг карда шудааст. Азбаски ин ранг танҳо як гурӯҳи реактивӣ дорад, он наметавонад мисли RBk5 байни занҷирҳои селлюлоза пайванди ковалентии дутарафаи арзӣ созад; аммо метавонад ба селлюлоза ковалентӣ пайваст шавад. Натиҷаи 90-рӯзаи BOD барои F5 %20,58 буд. Ин арзиш аз %6,97-и F4 баланд, аммо аз арзишҳои F1-и аз дастгоҳ баромада ва F3-и индиго хеле паст аст.

Дар таҳқиқоти 366-рӯзаи оби ширин гузориш шудааст, ки рушди шикаст дар F5 нисбат ба пахтаи F2-и барои рангкунӣ омодашуда ба таври назаррас пасттар буд; барои One-Way ANOVA p=0,0039 дода шудааст. Таҳқиқот инро бо тағйири кимиёи нах аз рангкунии реактивӣ ва коҳиши дастрасии ферментҳо алоқаманд мекунад.

Чаро дар пардози durable-press BOD-и паст ва зарари зиёди сатҳӣ ҳамзамон дида мешаванд?

Коркарди formaldehyde-free durable-press дар F6 барои додани барқароршавӣ аз чиншавӣ ва устувории андоза ба пахта кимиёи пайвандкунии арзиро истифода мебарад. Минерализатсияи 90-рӯзаи BOD танҳо %22,8 буд. Аммо пас аз 366 рӯзи таъсири оби ширин гузориш шудааст, ки хусусиятҳои топографии сатҳ, аз ҷумла нишонаҳои эрозия, шикаст ва ташаккули зарраҳо, равшан буданд.

Тафсири муаллифон ин аст, ки пайвандҳои арзӣ метавонанд дастрасиро ба минтақаҳои аморфии селлюлоза кам карда, минерализатсияи ферментативиро маҳдуд созанд; ҳамзамон, агар нах аз ҷиҳати механикӣ шиканандатар шавад, ташаккули тарқиш ва фрагмент метавонад зиёд гардад. Ҳамчунин ҳамчун шарҳи эҳтимолӣ муҳокима шудааст, ки кислотаҳои органикӣ ва намакҳои металлӣ дар системаи катализатор метавонанд ба ҳамкории микробӣ таъсир расонанд. Таҳқиқот ин механизмҳоро бо ченкунии мустақими молекулавӣ исбот намекунад; онҳо тафсирҳои муаллифонанд, ки барои шарҳи натиҷаҳои таҷрибавӣ дар якҷоягӣ бо адабиёт пешниҳод шудаанд.

Дар пахтаи бо нармкунанда коркардшуда чӣ мушоҳида шуд?

Дар гурӯҳи F7 нармкунандаи тиҷоратӣ истифода шуд, ки моддаи сатҳфаъоли катионии esterquat дошт. Биодеградатсияи 90-рӯзаи BOD %23,1 буд. Натиҷаҳои SEM/топография бошад, вайроншавии физикии сатҳро нишон медиҳанд, ки бо минерализатсияи паст ҳамроҳ аст.

Таҳқиқот муҳокима мекунад, ки тағйир додани рафтори ҷабби об ва нигоҳдории намӣ аз ҷониби нармкунандаи катионии esterquat метавонад ҳамкории микробӣ ва ферментативиро кам кунад. Муаллифон инчунин махсусан таъкид мекунанд, ки кимиёи он аз нармкунандаҳои силиконии amino-функсионалӣ, ки дар дигар таҳқиқот истифода шудаанд, фарқ мекунад. Аз ин рӯ, аз ин таҳқиқот хулоса баровардан мумкин нест, ки “ҳамаи нармкунандаҳо биодеградатсияи пахтаро ба як тарз кам мекунанд”.

Чаро Зарари Сатҳии BOD ва SEM Натиҷаи Якхелаи “Биодеградатсия”-ро Нишон Надода Метавонанд?

Равиши BOD минерализатсияи карбони нахро тавассути истеъмоли оксиген аз ҷониби микроорганизмҳо чен мекунад, дар ҳоле ки таҳлили сатҳии SEM тағйироти физикӣ/морфологӣ, аз қабили эрозия, тарқиш, ташаккули фрагмент ва биофилмро чен мекунад; бинобар ин нах метавонад ба миқдори зиёди пораҳои хурд ҷудо шавад, вале карбони он ҳанӯз пурра минерализатсия нашуда бошад ва ду усул барои як намуна натиҷаҳои зоҳиран гуногун диҳанд.

Талаботи биологии оксиген чиро чен мекунад?

Дар системаи пӯшидаи OxiTop-IDS, вақте ки микроорганизмҳо селлюлозаро биологӣ таҷзия карда, оксигенро истеъмол мекунанд, фишори дохилии зарф тағйир меёбад. CO₂-и ҳосилшуда аз ҷониби 0,5 g пеллети гидроксиди натрий ҷаббида мешавад. Ҳамин тавр, ҳадаф ин аст, ки тағйироти фишори ченшуда бо талаботи биологии оксиген алоқаманд карда шавад.

Дар таҷриба барои ҳар насб 50 mg микронахи пахтаи омодашуда ва 160 mL матритсаи обӣ истифода шуд. Шишаҳои пӯшида дар платформаи такондиҳӣ, дар инкубатори торики экологӣ, дар 12 °C барои 90 рӯз нигоҳ дошта шуданд. Манбаъ равшан мегӯяд, ки ин ҳадди 90-рӯза аз маҳдудияти таҷҳизот бармеояд.

Муодилаи (1) тағйироти фишореро, ки аз ҷониби OxiTop-IDS сабт шудааст, ба талаботи биологии оксиген табдил медиҳад. \(M(O_2)\) массаи молекулавии оксигени молекулавӣ мебошад; \(R\) доимии газ аст; \(T_m\) ҳарорати ченкунӣ мебошад; \(V_t\) ҳаҷми шиша, \(V_1\) ҳаҷми намуна мебошад; \(\alpha\) коэффисиенти абсорбсияи Bunsen аст ва \(\Delta p(O_2)\) фарқи фишори ҷузъии марбут ба оксиген мебошад.

Манбаъ тағйирёбандаи \(T_0\)-ро дар матн ҳамчун “absolute zero temperature (K)” муайян мекунад, аммо арзиши ададии \(T_0\)-ро намедиҳад. Азбаски \(T_0\) дар махраҷи муодила ҷойгир аст, Verianla ин ибораро бесадо ба таърифи дигари ҳарорати истинодӣ табдил надода ва арзиши ададии дар манбаъ набударо илова накардааст.

Муодилаи (2) истеъмоли заминаро тавассути он ислоҳ мекунад, ки аз талаботи биологии оксигени зарфи дорои маводи санҷишӣ \(BOD_t\) арзиши зарфи назоратии холӣ \(BOD_{Bt}\) тарҳ карда мешавад ва натиҷаро аз рӯи консентратсияи маводи санҷишӣ \(\rho_{TC}\) нормализатсия мекунад. Манбаъ \(\rho_{TC}\)-ро ҳамчун консентратсияи маводи санҷишӣ бо воҳиди g dm⁻³ муайян мекунад.

Дар Муодилаи (3), \(ThOD\) талаботи назариявии оксигени селлюлоза аст ва дар таҳқиқот 1,185 g g⁻¹ қабул шудааст. Ҳамин тавр, истеъмоли оксигени ба таври таҷрибавӣ ислоҳшуда ба талаботи назариявии оксидшавии пурраи селлюлоза нисбат дода шуда, фоизи биодеградатсия ба даст меояд. Наздик шудан ба %100 маънои онро дорад, ки қисми зиёди талаботи назариявии оксиген қонеъ шудааст; фоизҳои паст бошад нишон медиҳанд, ки минерализатсия дар давраи 90-рӯзаи таҷриба маҳдудтар буд.

Таҳлили топографии SEM чиро чен мекунад?

Дар роҳи алоҳидаи таҷрибавӣ 50 mg микронахи пахта дар 160 mL оби ширин ё оби сунъии баҳрӣ, дар стаканҳои шишагии 500 mL, дар 12 °C барои 366 рӯз нигоҳ дошта шуд. Зарфҳо бо фолгаи алюминий суст пӯшида шуданд ва ҳаҷми моеъ дар давоми таъсиррасонӣ нигоҳ дошта шуд. Намунаҳои оби сунъии баҳрӣ пеш аз тасвирбардорӣ барои дур кардани кристаллҳои намаки дар сатҳ боқимонда 30 дақиқа дар оби деионидашуда шуста шуданд.

Тасвирбардорӣ бо микроскопи электронии сканеркунандаи Hitachi SU3900 анҷом дода шуд. Нахҳо ба часпаки карбонӣ гузошта шуда, барои кам кардани заряднокшавии барқӣ бо қабати тиллои ғафсиаш 20–40 nm пӯшонида шуданд. Манбаъ мегӯяд, ки аз ҳар навъи нах 18 микронах ба таври тасодуфӣ тасвирбардорӣ ва дар нармафзори Toupe View таҳлил карда шуданд.

Оби ширин ва оби сунъии баҳрӣ чӣ гуна омода шуданд?

Оби ширин аз Malham Beck, ки сарчашмаи River Aire дар минтақаи North Yorkshire-и Британияи Кабир аст, гирифта шуд. Манбаъ мегӯяд, ки минтақаи сарчашмаи дарё барои дар сатҳи паст нигоҳ доштани ифлоскунандаҳои беруна интихоб шудааст. Оксигени ҳалшуда, гузаронандагӣ, pH, ҳарорат, карбони умумии органикӣ, карбони умумии ғайриорганикӣ, карбони умумӣ ва параметрҳои ғизоӣ, аз ҷумла аммоний, нитрит, нитрат ва фосфат назорат шуданд.

Оби сунъии баҳрӣ бо илова кардани 40 g dm⁻³ намаки сунъии баҳрӣ ба ҳамон оби ширин омода шуда, гузаронандагӣ 50.000 µS cm⁻¹ дода шудааст. Муҳаққиқон ба ҷойи оби табиии баҳрӣ муҳити сунъии баҳриро интихоб карданд, то сарбории ифлоскунандаҳои берунаро, ки метавонанд байни давраҳои намунагирӣ тағйир ёбанд, беҳтар назорат кунанд.

Таҳлили оморӣ чӣ гуна анҷом дода шуд?

Таҳлили оморӣ бо истифода аз OriginPro 2025 анҷом дода шуд. Аввал ба ҳамаи маҷмӯи додаҳо санҷиши нормалии Shapiro-Wilk татбиқ гардид. Омори тавсифӣ миёна, инҳирофи стандартӣ, медиана ва диапазонро дар бар гирифт.

Фарқиятҳои BOD ва топографияи сатҳ байни гурӯҳҳои гуногуни микронах вобаста ба тақсимоти додаҳо бо One-Way ANOVA-и параметрӣ ё санҷиши ғайрипараметрии Kruskal-Wallis арзёбӣ шуданд; муқоисаҳои ғайрипараметрӣ бо санҷиши Dunn дастгирӣ гардиданд. Барои робитаи BOD бо вақт дар ҳолати параметрӣ коррелятсияи Pearson ва дар ҳолати ғайрипараметрӣ Spearman истифода шуд.

Манбаъ дар матни асосии усул ҳадди умумии аҳамиятнокии \(\alpha\)-ро нишон намедиҳад. Аз ин рӯ, Verianla қоидаи қарореро, ки дар манбаъ навишта нашудааст, ба монанди “p<0,05 ҳадди пешакӣ муайяншуда барои тамоми таҳқиқот буд”, илова намекунад.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Натиҷаҳои 90-рӯзаи BOD

Муқоисаи асосии натиҷаҳои 90-рӯза

Ду арзиши баландтарин F1 — пахтаи аз дастгоҳи бофандагӣ баромада (%74,37) ва F3 — деними индиго (%71,56) мебошанд. Ду арзиши пасттарин F4 — пахтаи бо ранги реактивии бифунксионалӣ рангшуда (%6,97) ва F2 — пахтаи барои рангкунӣ омодашуда (%8,37) мебошанд. F5, F6 ва F7 тақрибан дар доираи %20–23 боқӣ монданд.

Ин тартиб худ аз худ ба саволи “кадом нах дар муҳити зист хатарноктар аст?” ҷавоб намедиҳад. BOD танҳо андозаи минерализатсияро чен мекунад. Экотоксикӣ, раҳоиши моддаҳои кимиёвӣ, фурӯ бурдани онҳо аз ҷониби организмҳо, андозаи зарраҳо, интиқоли экологӣ ё давомнокии воқеии боқимонӣ дар муҳит аз ин фоизҳо мустақиман бароварда намешаванд.

Натиҷаҳои 366-рӯзаи топографияи сатҳ дар оби ширин

Шакли 3-и манбаъ барои ҳар навъи нах шумора ва масоҳати нишонаҳои эрозия, шумора/паҳно/дарозии шикастҳо, шумора ва масоҳати фрагментҳо ва рушди биофилмро дар шакли диаграммаҳои қуттӣ нишон медиҳад. Азбаски ченкуниҳои хоми инфиродӣ дар PDF ҳамчун ҷадвал оварда нашудаанд, медиана ё квартилҳои дақиқ аз ҷониби Verianla аз нав истеҳсол нашудаанд.

Яке аз муҳимтарин натиҷаҳои сифатӣ ин аст, ки дар пахтаи F2-и барои рангкунӣ омодашуда, сарфи назар аз BOD-и паст, нишонаҳои эрозия ва шикаст равшан буданд. Дар гурӯҳҳои F6 durable-press ва F7 нармкунанда низ зарари механикии сатҳ ҳамроҳ бо минерализатсияи паст мушоҳида шуд. Баръакс, пахтаи F1-и аз дастгоҳ баромада, гарчанде BOD-и баланд нишон дод, дар баъзе меъёрҳои вайроншавии сатҳ ба андозаи F2 арзишҳои баланд надошт. Манбаъ инчунин ҳамчун маҳдудияти эҳтимолии ченкунӣ муҳокима мекунад, ки биофилми дар F1 инкишофёфта метавонад баъзе хусусиятҳои сатҳро дар таҳлили SEM пӯшонда бошад.

Дар гурӯҳи F3-и деними индиго рушди умумии биофилм дар муҳити оби ширин нисбат ба дигар нахҳои рангшуда ба таври назаррас зиёд шуда, барои санҷиши Kruskal-Wallis/Dunn p<0,001 гузориш шудааст.

Натиҷаҳои 366-рӯзаи топографияи сатҳ дар оби сунъии баҳрӣ

Шакли 4-и манбаъ ҳамон ҳашт нишондиҳандаи сатҳро пас аз таъсири оби сунъии баҳрӣ пешниҳод мекунад. Тақсимотҳо байни гурӯҳҳо васеъанд ва дар бисёр нишондиҳандаҳо арзишҳои дур мавҷуданд. Аз ин рӯ, набояд танҳо аз баландии визуалии қуттиҳо муқоисаҳои дақиқи ададӣ бароварда шаванд.

Гузориш шудааст, ки биодеградатсия дар нахҳои бо рангҳои реактивӣ рангшуда пурра қатъ нашудааст ва махсусан дар заминаи F4 дар муҳити баҳр нишонаҳои эрозия ба вуҷуд омадаанд. Барои ин муқоиса натиҷаи санҷиши Kruskal-Wallis/Dunn p=0,02566 дода шудааст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Кимиёи коркарди пешакӣ, ранг ва пардоз, ки дар истеҳсоли нассоҷӣ истифода мешаванд, бо рафтори биодеградатсияи микронахҳои пахта дар муҳити обии назоратшаванда алоқаманд аст.
• Пахтаи аз дастгоҳи бофандагӣ баромада ва деними индиго дар арзёбии 90-рӯзаи BOD дар оби ширин нисбат ба дигар гурӯҳҳои санҷишӣ минерализатсияи ба таври равшан баландтар нишон доданд.
• Гурӯҳи ранги реактивии бифунксионалии RBk5 дар байни ҳафт гурӯҳи санҷидашуда пасттарин фоизи биодеградатсияи 90-рӯзаи BOD-ро дошт.
• Гурӯҳи монофунксионалии RBu19 низ нисбат ба гурӯҳҳои аз дастгоҳ баромада ва индиго биодеградатсияи хеле пасттар нишон дод, вале аз гурӯҳи бифунксионалии F4 баландтар монд.
• Арзиши пасти BOD маънои паст будани вайроншавии физикии нахро надорад.
• Дар гурӯҳҳое мисли F2 ва F6 эрозияи сатҳ, тарқиш ва ташаккули фрагмент бо нишондиҳандаҳои минерализатсия дар як самт тағйир наёфтанд.
• Навъи тағйири кимиёвӣ муҳим аст; категорияҳои “рангшуда”, “пардозшуда” ё “бо нармкунанда” наметавонанд ба як рафтори умумии биодеградатсия кам карда шаванд.
• Таҳқиқот дастгирӣ мекунад, ки микронахҳои селлюлозии аз нассоҷӣ сарчашмагиранда набояд танҳо ба сабаби пайдоиши биологии худ ба таври автоматӣ зарраҳои кӯтоҳумри экологӣ ҳисобида шаванд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

• Таҳқиқот нишон намедиҳад, ки ҳамаи нассоҷии пахтагӣ дар муҳити зист бо суръати якхела устувор мемонанд.
• Арзишҳои %6,97 ё %74,37 коэффисиенти дақиқи нобудшавии экологӣ дар як давраи муайяни тақвимӣ дар дарё ё баҳри воқеӣ нестанд; онҳо натиҷаҳои респирометрияи назоратшавандаи 90-рӯза мебошанд.
• Фрагментатсияи физикиро наметавон ҳамчун биодеградатсия ё минерализатсияи пурра қабул кард.
• Таҳқиқот шумораи фрагментҳои хурди эҳтимолӣ, тақсимоти андозаи онҳо ё миқдори воқеан ба муҳити зист раҳоёфтаро чен накардааст.
• Токсикии экологии рангҳои реактивӣ ё пардозҳо дар ин таҷриба мустақиман чен нашудааст.
• Маҳсулоти таҷзияи ранг ва экотоксикии эҳтимолие, ки дар манбаъ муҳокима шудаанд, натиҷаҳои нави токсикии дар ин таҷриба ченшуда нестанд; онҳо муҳокимаи бар адабиёти дахлдор асосёфтаанд.
• Натиҷаи як нармкунанда ба ҳамаи системаҳои нармкунандаи тиҷоратӣ ё кимиёвӣ умумӣ карда намешавад.
• Инкубатсияи лабораторӣ дар 12 °C ҳамаи иқлимҳо, фаслҳо, ҷомеаҳои микробӣ ва шароити обҳои табииро намояндагӣ намекунад.

Фарқи муҳими байни усулҳои ченкунии худи манбаъ

Таҳқиқот номувофиқии байни ду усулро ҳамчун хато пинҳон намекунад. Пахтаи F2-и барои рангкунӣ омодашуда бо вуҷуди арзиши пасти BOD метавонад эрозия ва шикастҳои зиёд нишон диҳад. Ба ҳамин монанд, дар F6 вайроншавии механикии сатҳ аз минерализатсияи BOD пешрафтатар менамояд. Муаллифон ин ҳолатро бо эҳтимоли ба вуҷуд омадани фрагментҳои хурди нах ва алоҳида ба ҳисоб гирифта нашудани онҳо дар таҷрибаи мавҷуда алоқаманд мекунанд.

Ин нуқта барои тафсири экологӣ муҳим аст. Танҳо аз он ки микронах “ба таври намоён ба пораҳои хурдтар ҷудо мешавад”, наметавон гуфт, ки карбон то маҳсулоти ниҳоӣ, ба монанди об, CO₂ ё биомассаи микробӣ, минерализатсия шудааст. Баръакс, пора-порашавӣ метавонад ба пайдо шудани зарраҳое оварда расонад, ки аз нахи ибтидоӣ хурдтаранд ва дар таҷриба ҷамъоварӣ нашудаанд. Азбаски таҳқиқот ин фрагментҳои хурдро мустақиман чен накардааст, дар бораи миқдор ё рафтори экологии онҳо натиҷаи нави ададӣ бароварда намешавад.

Ҷиҳатҳои қавии усул

Яке аз ҷиҳатҳои муҳими қавии таҳқиқот ин аст, ки ба ҷойи татбиқи бетағйири санҷишҳои тезонидашудаи биодеградатсияи пластик, усули ISO 14851 барои баланд бардоштани намояндагии экологӣ мутобиқ карда шудааст. Ба ҷойи лойи фаъолшудаи канализатсия ва ҳарорати баланд, ҷомеаи микробии аз оби табиӣ гирифташуда ва ҳарорати 12 °C истифода шудааст. Ин интихоб ба ҷойи ба даст овардани биодеградатсияи тезтар, наздик шудан ба шароити табиии муҳити зистро ҳадаф қарор медиҳад.

Ҷиҳати қавии дуюм он аст, ки таҳқиқот танҳо ба BOD ё танҳо ба SEM такя намекунад. Чен кардани минерализатсия ва морфологияи сатҳ ба таври ҷудогона имкон дод, ки нишон дода шавад: нах метавонад аз ҷиҳати кимиёвӣ суст минерализатсия шавад, аммо аз ҷиҳати физикӣ сахт пора-пора гардад.

Ҷиҳати қавии сеюм ин аст, ки кимиёи нассоҷӣ ҳамчун як категорияи ягона баррасӣ нашудааст. Индиго, ранги реактивии монофунксионалӣ, ранги реактивии бифунксионалӣ, пардози durable-press ва нармкунандаи катионӣ ҷудогона арзёбӣ шудаанд.

Нуқтаҳои бозмонда дар манбаъ аз ҷиҳати такрорпазирӣ

PDF-и асосӣ барои баъзе тафсилот ба Supporting Information Section 2 ва Section 3 ишора мекунад. Ҳамаи параметрҳои дорухати рангкунӣ ва пардоздиҳӣ, арзишҳои пурраи Table S.1-и таҳлилҳои оби муҳити зист ва ҷузъиёти Table S.2-и таркиби намаки сунъии баҳрӣ дар матни асосӣ оварда нашудаанд. Аз ин рӯ, Verianla ин параметрҳоро тахмин накардааст.

Матни асосӣ шумораи такрорҳои мустақили биологӣ/техникиро барои ҳар гурӯҳи F дар таҷрибаҳои респирометрияи пӯшида ба таври возеҳ нишон намедиҳад. Дар бахши SEM навишта шудааст, ки аз ҳар навъи нах 18 микронах ба таври тасодуфӣ тасвирбардорӣ шудааст; аммо дар матн алоҳида равшан карда нашудааст, ки оё ин маънои 18 нах барои ҳар матритсаи муҳити зистро дорад ё не.

Гарчанде усулҳои оморӣ шарҳ дода шудаанд, ҳадди умумии алфа, ҳамаи оморҳои санҷиш барои ҳар санҷиш ва ҳамаи натиҷаҳои муқоисаҳои бисёркарата дар матни асосӣ ҳамчун ҷадвали муфассал оварда нашудаанд. Аз ин рӯ, танҳо p-арзишҳое, ки дар манбаъ ба таври возеҳ гуфта шудаанд, интиқол дода шудаанд.

Ду номуайяние, ки бояд дар дохили манбаъ ҳифз шаванд

Аввал — вақт: Хулоса баъд аз зикри таъсиррасонии 366-рӯза дар ҳамаи сенарияҳо фавран фоизҳои BOD-ро медиҳад. Дар муқобил, бахши усул таҷрибаи респирометрияи пӯшидаро ба таври равшан бо 90 рӯз маҳдуд мекунад ва унвони Шакли 2 низ “up to 90 days” мегӯяд. Аз ин рӯ, бахшҳои усул ва натиҷаҳо дастгирӣ мекунанд, ки фоизҳо натиҷаҳои 90-рӯзаи BOD мебошанд; овардани ибораи 366 рӯз ва ин арзишҳо дар як контексти ҷумла дар хулоса номуайянии баёни дохилии манбаъ мебошад.

Дуюм — таърифи \(T_0\) дар Муодилаи (1): Манбаъ \(T_0\)-ро ҳамчун “absolute zero temperature (K)” муайян мекунад, вале арзиши ададӣ намедиҳад. Verianla бо илова кардани арзиши стандартии берун аз манбаъ ин ибораро бесадо ислоҳ намекунад.

Тафсири умумии муҳаққиқон

Муаллифон чунин мешуморанд, ки вақте истеҳсоли нассоҷӣ дар селлюлоза тағйироти кимиёвии баргаштнопазир ба вуҷуд меорад, махсусан кимиёи рангҳои реактивӣ метавонад қобилияти биодеградатсияи микронахҳоро дар муҳити обӣ коҳиш диҳад. Аз рӯи ин натиҷаҳо онҳо савол мегузоранд, ки оё микронахҳои коркардшудаи нассоҷӣ, ки дар муҳити зист мавҷуданд, танҳо ҳамчун “нахи табиӣ” номидан кофӣ аст ва равиши “нахҳои ба таври антропогенӣ тағйирёфта”-ро ба муҳокима мегузоранд.

Ин ибора стандарти нави ҳатмии таснифоти экологӣ нест. Ин тафсири консептуалӣ мебошад, ки муаллифон аз натиҷаҳои таҳқиқот пешниҳод мекунанд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Таҳқиқоти аслӣ: Reassessing cellulosic microfibre persistence: effects of pretreatments, dyes and finishes on biodegradation.

Муаллифон: Olivia J. Skilbeck; Richard S. Blackburn; Paul Kay.

Саҳми баробар: Дар манбаъ изҳороти саҳми баробар/ҳаммуаллифи аввал вуҷуд надорад.

Corresponding author: Дар PDF номи Olivia J. Skilbeck ва суроғаи тамоси gy18o2s@leeds.ac.uk дар саҳифаи унвонӣ алоҳида дода шудааст ва барои дархости додаҳо низ ҳамин шахс нишон дода мешавад. Бо вуҷуди ин, азбаски дар манбаъ ибораи равшани “corresponding author” ё аломати ситорача вуҷуд надорад, ин нақш ҳамчун тамғаи қатъӣ илова нашудааст.

Муассисаҳо: Leeds Institute of Textiles and Colour, School of Design, University of Leeds, UK; water@leeds, School of Geography, University of Leeds, UK.

Навъи манбаъ: Препринти мақолаи таҷрибавии илмии муҳити зист/нассоҷӣ.

Ҳолати тақриз: PDF-и манбаъ ба таври равшан ибораи “This preprint research paper has not been peer reviewed”-ро дорад; ин версия аз тақриз нагузаштааст.

Платформа: SSRN.

Рақами SSRN abstract: 7624461.

Пайванди расмӣ: https://ssrn.com/abstract=7624461

DOI: Дар PDF-и боршуда DOI дода нашудааст ва аз сабаби тасдиқ нашудан тавассути сабти расмии библиографии боэътимоди ҷорӣ DOI илова нашудааст.

Санаи нашр/posted: Азбаски дар майдони намоёни библиографии PDF-и боршуда санаи равшани posting/нашр мавҷуд нест, санаи дақиқ илова нашудааст.

Маҷалла / ҷилд / шумора / рақами мақола: Ин версияи манбаъ ҳамчун version of record-и маҷаллаи тақризшаванда пешниҳод нашудааст; маълумоти дахлдор дар манбаъ вуҷуд надорад.

Литсензия: Дар PDF-и манбаъ Creative Commons ё литсензияи баробари истифодаи дубора ба таври равшан муайян нашудааст. Дастрас будан дар SSRN ҳамчун иҷозати ошкори истифодаи дубора қабул нашудааст. Аз ин рӯ, расмҳои сохтори кимиёвӣ, графики силсилаи вақт ва тарҳи визуалии диаграммаҳои қуттии манбаъ нусхабардорӣ нашудаанд.

Дастрасии додаҳо: Гуфта мешавад, ки додаҳои марбут ба мақоларо метавон аз муаллиф бо дархост гирифт. Манбаъ барои дархости додаҳо Olivia J. Skilbeck ва gy18o2s@leeds.ac.uk-ро медиҳад.

Саҳми муаллифон: Ҳамаи муаллифон ба идея ва тарҳи таҳқиқот саҳм гузоштаанд. Olivia J. Skilbeck кори таҷрибавиро тарҳрезӣ ва иҷро кардааст. Ҳамаи муаллифон дар тафсири додаҳо иштирок кардаанд. Лоиҳаи аввал аз ҷониби Olivia J. Skilbeck навишта шудааст; ҳамаи муаллифон ба версияҳои қаблӣ шарҳ дода, матни ниҳоиро хонда ва тасдиқ кардаанд.

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот бо LITAC PhD Scholarship, ки аз ҷониби Clothworkers' Company маблағгузорӣ шудааст, дастгирӣ гардида; инчунин аз ҷониби Natural Environment Research Council (NERC) дар доираи гранти NE/Y003985/1 маблағгузорӣ шудааст.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор мекунанд, ки муносибатҳои тиҷоратӣ ё молиявие, ки метавонанд ба таҳқиқот таъсир расонанд, вуҷуд надоранд.

Усули биодеградатсия: Респирометрияи пӯшида, ки аз равиши ISO 14851 мутобиқ карда шудааст; инокулуми табиии экологӣ, 12 °C, 50 mg микронах, 160 mL матритсаи обӣ, OxiTop-IDS, 0,5 g NaOH ҳамчун ҷаббандаи CO₂ ва давраи таҷрибавии 90-рӯза.

Таҳлили дарозмуддати сатҳ: Таъсиррасонии 366-рӯза дар 12 °C дар муҳити оби ширин ва оби сунъии баҳрӣ; Hitachi SU3900 SEM; рӯйпӯши тиллоии 20–40 nm; метрикаҳои эрозия, шикаст, фрагмент ва биофилм.

Омор: OriginPro 2025; Shapiro-Wilk; One-Way ANOVA ё Kruskal-Wallis/Dunn; коррелятсияи Pearson ё Spearman барои робитаи BOD-вақт. Дар матни асосӣ ҳадди умумии алфа гузориш нашудааст.

Маҳдудияти асосии методологӣ: Таҳқиқот муҳити табииро айнан такрор намекунад. Дар шароити лабораторӣ таҷрибаҳое гузаронида шудаанд, ки намояндагии экологӣ дар онҳо зиёд карда шудааст. BOD бо сабаби таҷҳизот ба 90 рӯз маҳдуд шудааст. Таҷрибаҳои SEM/топография 366 рӯз идома ёфтанд. Сарнавишти минбаъдаи экологии фрагментҳои хурдшуда ва устувории воқеӣ дар саҳро мустақиман чен карда нашудаанд.