أثر المعدن الثقيل التلوث على الأسماك والبحرية فصول الأغذية

ويمثل التلوث بالمعادن الثقيلة أحد أكثر التهديدات المستمرة واللامعة للنظم الإيكولوجية البحرية في جميع أنحاء العالم، فخلافا للعديد من الملوثات العضوية التي تتدهور بمرور الوقت، فإن المعادن مثل الزئبق والرصاص والكادميوم والزرنيخ لا تزال في البيئة إلى أجل غير مسمى، وتدور عبر المياه والرواسب والكائنات الحية، وقدرتها على تراكم الأنسجة البيولوجية، تعني أن التركيزات المنخفضة في المياه يمكن أن تؤدي إلى تلوث خطير بالمستويات المائية.

مصادر التلوث بالميتال الثقيل في البيئات البحرية

وتدخل المعادن الثقيلة النظم البحرية من خلال شبكة معقدة من الممرات الطبيعية والصناعية، وبينما تثور البركانية وتجوي الصخور وتطلق حرائق الغابات المعادن في البيئة بطبيعة الحال، فإن الأنشطة البشرية قد زادت بشكل كبير من الحمولة وغيّرت توزيع هذه العناصر السمية، وتمتد المصادر الرئيسية إلى عدة فئات:

عمليات التخلص الصناعي والتعدين

وكثيراً ما تحتوي السائلات الصناعية من محطات التصنيع وصهر المعادن ومرافق الإنتاج الكيميائي على تركيزات عالية من المعادن الثقيلة، وتوليد الكهرباء، وصناعة البطاريات، وإنتاج الخنازير، والكروم، وتقود مباشرة إلى المجاري المائية، وتساهم عمليات التعدين - سواء كانت نشطة أو مهجورة - في مشاكل خاصة، وتحشد أحواض الألغام الأرضية المعادن مثل الزبيبة التي تُنتج في فرانسسكو، وثبات الزئبق المعرضة من قبلها.

المسابقات الزراعية والخصائص

وتعتمد الزراعة الحديثة على الأسمدة الفوسفاتية التي كثيرا ما تحتوي على الكادميوم كملوث طبيعي، كما أن تكرار استخدام هذه الأسمدة يؤدي إلى تراكم الكدميوم في التربة، الذي يتحول إلى مجرى مائي، بالإضافة إلى أن استخدام مبيدات الفطريات المحتوية على النحاس والزنك ومبيدات الآفات التي تضيف إلى الأعباء الزراعية الكبيرة.

Atmospheric Deposition

يمكن للمعادن الثقيلة أن تقطع مسافات طويلة عبر الغلاف الجوي قبل أن تستقر في المحيط، وحرق الفحم، وحرق النفايات، ورش الفلزات، ورشيح الزئبق، والرصاص، والفلزات الأخرى كجسيمات أو بخارات دقيقة، وقد أدى النقل الجوي العالمي إلى تلوث الزئبق في الحسابات البيئية القطبية النائية، بعيداً عن أي مصادر محلية.

التصريف الحضري والتخلص من النفايات

وتسهم المناطق الحضرية بالمعادن الثقيلة من خلال مياه الأمطار التي تلتقط غباراً من المكابح (يحتوي على النحاس والزنك والمعادن) وترتدى الجسيمات (الزنك) وتتآكل من الهياكل الأساسية، وتزيد التخلص السليم من النفايات الإلكترونية والبطاريات والطلاءات من الحمولة، وتمثل مدافن القمامة الساحلية وخارج المجاري مصادر مركزة حيث تتدفق المعادن إلى الموائل البحرية المجاورة.

آثار التلوث الثقيل بالمعادن على الأسماك

فالصيد من أكثر الكائنات تعرضا للمعادن الثقيلة في النظم الإيكولوجية البحرية، ولأن المعادن لا يمكن أن تُستَنَعَل أو تُنقَف بكفاءة، فإنها تتراكم في الأنسجة على مدى عمر الأسماك، وتتأثر بآثاره الواسعة وتتوقف على الأنواع المعدنية، والتركيز، ومدة التعرض، ومرحلة حياة الأسماك.

الزئبق وسم ميثيلمركوري

والزئبق هو أكثر المعادن خطورة في البيئات البحرية، كما أن الزئبق غير العضوي، المستخرج من مصادر صناعية، يتحول إلى البكتيريا في الرواسب إلى ميثيلمركوري، وهو شكل متوافر وسام بدرجة عالية، ويحد من معدل التعرض للزئبق المكشوف في الأنسجة العضلية، حيث يمكن أن يصل إلى تركيزات تزيد بملايين المرات عن مثيلتها في المياه المحيطة.

آثار الكادميوم والألغام

وتتراكم الكدميوم في كليتي الأسماك وكبدها، حيث تسبب الإجهاد الأكسدي والضرر الخلوي، ويؤدي التعرض الطويل الأجل إلى اختلالات في الكلى، وتعطل الكالسيوم، وتشوهات في الذاكرة الكهرمائية، كما يتداخل التوليف مع نظام الغدد الصماء، ويغير مستويات الهرمون التي تنظم النمو والاستنساخ.

النحاس والزنك: الأساسي ولكن السمية على المستويات العليا

فالنحاس والزنك عنصران أساسيان من عناصر الصيد، ولكن تركيزهما في البيئات الملوثة كثيرا ما يتجاوز العتبات الآمنة، فالنحاس سمي بدرجة حادة لغلات الأسماك، مما يتسبب في الفشل التراكمي والاختناق على مستويات مرتفعة، ويؤدي التعرض المزمن إلى إلحاق ضرر بالكبد، وانخفاض النمو، وزيادة قابلية الإصابة بالمرض للتقلب، ويمكن أن يسبب الإجهاد الأوكسجيني وآثارا أكثر تعقيدا من النمو في الأسماك.

الآثار الفرعية والآثار السكانية

وبالإضافة إلى الوفيات المباشرة، فإن الآثار شبه القاتلة للتلوث بالمعادن الثقيلة لها آثار عميقة على سكان الأسماك، وقد أدت القدرات الكيموسية العسيرة إلى الحد من قدرة الأسماك على اكتشاف المفترسات، وإيجاد الأغذية، وتحديد أماكن التفشي، وتأخير معدلات النمو في النضج والحد من الموائل الطبيعية، كما أدت التغيرات في الموائل الساحلية المهجورة، مثل الأنماط المتغيرة في التعليم، إلى زيادة الضعف أمام الافتراضي، وتوحيد بين هذه الآثار وانخفاض مستوى التركز السكاني

التراكم البيولوجي والتنشيط البيولوجي في سلسلة الأغذية البحرية

إن ديناميات المعادن الثقيلة في النظم الإيكولوجية البحرية تستمد من عمليتين مترابطتين هما: التراكم الأحيائي والتضخم الأحيائي، ويشير التراكم الأحيائي إلى صافي الحيازة والاحتفاظ بمعدن بواسطة كائن من جميع المصادر - المياه والغذاء والرواسب - طوال فترة وجوده، والتضخم الأحيائي هو زيادة التركيز المعدني حيث أنه ينتقل إلى مستويات تغذيية من خلال نقل المواد الغذائية.

آليات التراكم البيولوجي

وتتناول الكائنات الحية في الأسماك وغيرها من الكائنات البحرية المعادن المذوبة عبر أسطح القش والقطع الهضمي، وتحتوي المواد المغذية المصورة مثل الطحالب والكمائن على المعادن المتراكمة من الجسيمات المعلّقة، بينما تستوعب الأسماك التي تسكن في قاع البحر المعادن من الرواسب الملوثة، ولأن المعادن تتراكم بقوة إلى البروتينات ولا تُنق بسهولة، فإنها تتراكم في الأنسجة.

درجة التضخيم الأحيائي

ويظهر التضخيم الأحيائي في أكثر المناطق وضوحاً بالنسبة للمعادن التي تم استيعابها وحفظها من قبل المفترسات، ويظهر ميثيلمرك اتجاهاً واضحاً ومستمراً: حيث ترتفع التركيزات بعامل 2-5 في كل خطوة من مراحل التقويم، وفي سلسلة غذائية مائية زرقاء نموذجية، لا تزال تُحتوي على أدنى مستويات الزئبق، وتُركّز سمكاً صغيراً على مستويات أعلى من سمك القرش.

Case Study: The Arctic Marine Food Web

وتعطي المنطقة القطبية الشمالية مثالاً صارخاً على التضخم الأحيائي، وعلى الرغم من أن الثدييات البحرية في القطب الشمالي بعيدة عن المصادر الصناعية الرئيسية، مثل الدببة القطبية، والختم، وحيتان البلوغا تحمل أعباء زئبق عالية، فإن الزئبق المودع من الغلاف الجوي يدخل شبكة الأغذية من خلال الطحالب الجليدية والبستنكتون، حيث ينتقل من خلال الدببة القطبية الشمالية، والتلوثات النسيجية.

الأثر على شواغر الأغذية البحرية وصحة النظم الإيكولوجية

ولا يعمل التلوث المعدني الثقيل بمعزل عن الآخر؛ وهو يتفاعل مع عوامل أخرى من قبيل تغير المناخ، والإفراط في الصيد، وتدهور الموئل من أجل تعطيل هيكل ووظيفته على شبكة الإنترنت.

انحراف التفاعلات الترويحية

وعندما تتأثر الأنواع الرئيسية في شبكة الأغذية بالسمية المعدنية، فإن سلسلة الآثار على مستويات غذائية أخرى، مثلا، فإن انخفاض عدد سكان زوارق النباتات بسبب التلوث الفلزي يقلل من توافر الأغذية في الأسماك التي تصيبها الزلازل، مما يؤدي إلى فشل في التوظيف، وبالمثل، فإن ضعف الرؤية وأداء السباحة في الأسماك التي تباع في شوك البحر يجعلها أسهل بالنسبة للمفترسين، مما يزيد مؤقتا من معدلات الارتحاليل، ولكن في نهاية المطاف يؤدي إلى زعزعة استقرار التدفقات المسببة.

آثار على الثدييات البحرية والطيور البحرية

وقد ارتبطت الثدييات البحرية والطيور البحرية، بوصفها من أعلى المفترسات، بتراكم كميات كبيرة من المعادن، وفي الدلافين والحيتان، وتركّزات الزئبق في الكبد والأدمغة، بالاضطرابات العصبية، والقمع المناعي، والفشل الإنجابي، وأظهرت دراسات عن الدلافين المحتوية على قنابل في خليج المكسيك وجود ارتباط بين مستويات الزئبق ووفيات الأمراض المعدية.

الآثار المترتبة على التنوع البيولوجي والقدرة على التكيف مع النظم الإيكولوجية

ويمكن أن يؤدي التلوث بالمعادن الثقيلة إلى تغيير تكوين الأنواع عن طريق تفضيل الأنواع المسببة للتكرار بالمعادن على الأنواع الحساسة، وفي الرواسب الملوثة، فإن الديدان المتعددة الشواذ الانتهازية وبعض القشور قد تزدهر بينما تقلل من الاضطرابات الناجمة عن فقدان المواد الغذائية والثدييات، مما يؤدي إلى الحد من التنوع البيولوجي ومن قدرة النظم الإيكولوجية على الانتعاش.

مخاطر الصحة البشرية الناجمة عن التلوث الثقيل بالمعادن في الأغذية البحرية

وبالنسبة للسكان البشريين، فإن الطريق الرئيسي للتعرض للمعادن الثقيلة - خاصة الزئبق - هو من خلال استهلاك الأغذية البحرية، مما يخلق تحدياً للصحة العامة يوازن بين الفوائد التغذوية للأسماك وبين مخاطر التعرض الملوث.

ميثيلمركوي: الاهتمام الأولي

أما ميثيلمركوري فهو أكثر أشكال الزئبق سمية والأنواع المهيمنة التي توجد في عضلة الأسماك، ويُستحوذ بسهولة على مساحات النواة البشرية (نحو 95 في المائة من الامتصاص)، ويعبر حاجز الدم والحوض الذي تعاني منه النساء، ويرتبط التعرض المزمن بالضعف في الوظائف المحركية، والعجز في الذاكرة، وزيادة مخاطر الإصابة بالقلب والأوعية الدموية.

مواد ثقيلة أخرى في الأغذية البحرية

وتتراكم كميات من الأسماك في البحر مثل المحار والطحالب والمنحدرات، وكذلك في كليتا وأكبد الأسماك الزهيدة، وتتسبب التعرض للكميات المزمنة في أضرار كلية، وتحلل العظام، وتزيد من مخاطر الإصابة بالسرطان، وقد وضعت الهيئة الأوروبية للسلامة الغذائية حدوداً أسبوعية يمكن تحملها لاستخلاص كميات من الزئبق تتجاوز بسهولة عدد أفرادها.

تحليل المخاطر والمنافع لاستهلاك الأغذية البحرية

وتؤكد وكالات الصحة العامة أن الفوائد التغذوية للبروتين العالي الجودة، وحامضات الأوميغا-3 الدهون، والسيلينيوم، وفيتامين دال، ترتفع المخاطر التي تتعرض لها معظم السكان عندما يكون الاستهلاك معتدلاً، وتُبلَّغ الخيارات، والمفتاح هو اختيار أنواع أقل من الزئبق مثل سمك السلمون، والسردين، والشوب، والروبيان، مع تجنب وجود برامج مراقبة عالية الدقة.

استراتيجيات التخفيف والوقاية

ويتطلب التصدي لتلوث المعادن الثقيلة في البيئات البحرية نهجا متعدد الجوانب يستهدف المصادر ويعالج المواقع الملوثة ويقلل من التعرض البشري عن طريق الرصد والتنظيم.

الاتفاقات الدولية والأطر التنظيمية

وتشترط اتفاقية ميناماتا بشأن الزئبق، التي دخلت حيز النفاذ في عام 2017، معاهدة عالمية تهدف إلى حماية الصحة البشرية والبيئة من إطلاقات الزئبق البشرية المنشأ، وتحظر الألغام الجديدة للزئبق، وتستبعد تدريجياً الألغام الموجودة، وتراقب انبعاثات الزئبق من محطات توليد الطاقة العاملة بالفحم والعمليات الصناعية، وتنظم استخدام الزئبق في المنتجات، وتستهدف الاتفاقية بحلول عام 2025 خفض انبعاثات الزئبق العالمية بنسبة تتراوح بين 30 و50 في المائة من مستويات عام 2010.

تكنولوجيات الإصلاح للأرصدة الملوثة والمياه

وفيما يتعلق بالمواقع الملوثة بالفعل، توجد مجموعة من تكنولوجيات الإصلاح، وتشمل التخزين الموقعي وضع رسوب نظيف فوق المناطق الملوثة لعزل المعادن والحد من توافرها البيولوجي، كما أن السحب المادي من الرواسب الملوثة، وإن كان يمكن أن يعاد إنتاج الملوثات ويسبب اضطراباً إيكولوجياً، وتستعمل المادة الكيميائية تعديلات مثل الفحم الأحيائي، والكربون المنشط، أو الفوسفاتية في المعادن الثنائية التي تخفض تلوثها.

إدارة النفايات ومنع التلوث

إن منع المعادن الثقيلة من دخول البيئة في المقام الأول هو أكثر الاستراتيجيات فعالية، إذ أن تحسين الممارسات الصناعية مثل نظم الغلق، وإعادة تدوير النفايات المحتوية على المعادن، والاستعاضة عن المواد الأقل سمية (مثل استبدال الرصاص في المباع بثنائي أو فضي) يقلل من الانبعاثات، ويمكن أن يؤدي تعزيز معالجة المياه المستعملة، بما في ذلك الاختلاط المتطور والتهيبة الكيميائية، إلى إزالة المعادن من تقنيات التبعات البلدية والصناعية.

الرصد والتوعية العامة

وبرامج الرصد الآلي ضرورية لتتبع الاتجاهات في التلوث بالمعادن الثقيلة وتقييم فعالية تدابير التخفيف من حدة تغير المناخ، إذ أن الرصد البيولوجي للأسماك والسمك المسيل، ومقاييس الرسوبيات، وقياسات الأعمدة المائية توفر البيانات اللازمة لإعلام المشورة والقرارات التنظيمية، وحملات التوعية العامة التي تُعلِّم المستهلكين بشأن اختيار الأغذية البحرية المنخفضة الحجم والأثر البيئي للتلوث يمكن أن تؤدي إلى إحداث تغييرات في السلوك.

خاتمة

إن التلوث الفلزي الثقيل يشكل تهديدا خطيرا ومستمرا للنظم الإيكولوجية البحرية، والسكان السمك، وصحة الإنسان، ومع ذلك فإن استمرار المعادن وتراكمها البيولوجي مثل الزئبق والكادميوم، مما يعني أن حتى الإطلاقات الصغيرة قد تجاوزت آثارها على مدى عقود، وأن مسارات التراكم البيولوجي والتضخم البيولوجي تركز هذه التكسينات في المفترسات العليا وفي نهاية المطاف في الأغذية البحرية التي يعتمد عليها الملايين من الناس في التلوث البروتيني والضروري.