Dewek 
Nanoplastik (NP), partikel plastik kecil yang berukuran kurang dari 100 nanometer, telah meningkatkan kekhawatiran terhadap lingkungan karena sifat persisten dan potensi toksisitasnya. Bahan organik alami (natural organic matter, NOM), yang merupakan campuran beragam senyawa organik, sangat penting bagi berfungsinya ekosistem perairan, memengaruhi aktivitas mikroba, retensi kontaminan, dan siklus karbon. Interaksi antara NP dan NOM adalah kunci untuk memahami bagaimana zat-zat ini berperilaku di lingkungan, namun kompleksitas struktural NOM dan sifat permukaan NP yang sudah tua menyulitkan untuk menentukan dengan tepat mekanisme pengikatan dan agregasinya. Penelitian ini menjawab tantangan tersebut, dengan menawarkan wawasan penting mengenai interaksi tingkat molekulernya.
Diterbitkan di Eco-Environment & Health pada 11 September 2024, penelitian ini dilakukan oleh para peneliti dari Northwest A&F University dan South China Agricultural University, yang menggunakan simulasi dinamika molekuler (molecular dynamics, MD) dan perhitungan teori fungsi kepadatan (density functional theory, DFT) untuk mengeksplorasi mekanisme interaksi antara NP (polietilen, polivinil klorida, dan polistiren) dan NOM. Temuan mereka mengungkapkan bagaimana bahan-bahan ini membentuk kumpulan supramolekul melalui kombinasi gaya antarmolekul seperti interaksi hidrofobik, ikatan hidrogen, dan jembatan kation.
Tim peneliti menyimulasikan NP baru dan NP tua yang berinteraksi dengan NOM, mengungkapkan perbedaan utama dalam perilaku agregasi. NP baru ditemukan beragregasi terutama melalui gaya hidrofobik, sedangkan NP yang sudah tua, dengan polaritas yang ditingkatkan, membentuk agregat melalui campuran ikatan hidrogen dan jembatan kation. Tim juga memvisualisasikan potensi elektrostatis dan van der Waals dari monomer NP, menunjukkan bahwa NP yang sudah tua menunjukkan polaritas yang lebih besar, sehingga memperkuat interaksinya dengan NOM. Penemuan penting adalah peran ion kalsium (Ca²⁺) dalam menjembatani gugus karboksil NOM dan NP yang bermuatan negatif, yang mengarah pada pembentukan agregat yang stabil. Selain itu, interaksi penumpukan π-π ditemukan sangat penting dalam pengikatan NP polistiren ke NOM, memberikan gambaran komprehensif tentang interaksi molekuler ini.
“Studi ini mewakili lompatan maju yang signifikan dalam memahami interaksi molekuler antara NP dan NOM,” kata Dr. Hanzhong Jia, salah satu penulis utama studi tersebut. “Dengan menggabungkan simulasi MD dan DFT, kami telah mengungkap mekanisme rinci di balik interaksi ini, yang sangat penting untuk menilai dampak lingkungan dari nanoplastik.”
Temuan studi ini mempunyai implikasi besar terhadap ilmu lingkungan dan pengendalian polusi. Pemahaman yang lebih mendalam tentang bagaimana agregat NP dan NOM dapat membantu memprediksi perilaku mereka di ekosistem perairan, memberikan informasi strategi untuk memitigasi dampaknya terhadap lingkungan. Lebih jauh lagi, wawasan ini dapat membuka jalan bagi pengembangan material atau teknologi baru yang bertujuan untuk menangkap atau mendegradasi nanoplastik dalam sistem perairan. Penelitian ini juga menyoroti pentingnya mempertimbangkan proses penuaan plastik, karena NP yang sudah tua berinteraksi dengan NOM dengan cara yang sangat berbeda dari nanoplastik yang masih baru. Pada akhirnya, penelitian ini berkontribusi pada pemahaman yang lebih luas mengenai siklus karbon global dan risiko ekologi yang ditimbulkan oleh nanoplastik.
Penelitian ini didukung oleh National Natural Science Foundation of China (Hibah No. 42107263).
Eco-Environment & Health (EEH) adalah jurnal peer-review internasional dan multidisiplin yang dirancang untuk publikasi di bidang ekologi, lingkungan dan kesehatan serta disiplin ilmu terkait. EEH berfokus pada konsep “One Health” untuk mempromosikan pembangunan hijau dan berkelanjutan, menangani interaksi antara ekologi, lingkungan dan kesehatan, serta mekanisme dan intervensi yang mendasarinya. Misi kami adalah menjadi salah satu jurnal unggulan terpenting di bidang kesehatan lingkungan.
Perjalanan galaksi tata surya kita