العناصر الثقيلة والكائنات الحية

تراكم العناصر الثقيلة في البيئات والمكونات الحية
الكائنات المائية لها قابلية لامتصاص العناصر المعدنية من المكونات الغير حية كالماء او الصخور بطرق وميكانيكيات عديدة , فالاسماك والمخلوقات البحرية ذات الخياشيم تستطيع امتصاص العناصر المعدنية من خلال سطح جهازها التنفسي ,فالعناصر المعدنية تمتص بسهولة علي المخاط المغطي بالخياشيم بحيث تدريجيا تنتشر الي داخل جسم الكائن الحي, وهناك طريق اخر وهوامتصاص العناصر المعدنية علي سطح جسم الكائن المائي مباشرة ومن ثم تنتشر الي داخل الجسم نفسه من السطح . وقد استدل لي ذلك بان العناصر المعدنية الثقيلة التي امتصت بواسطة الفايتوبلانكتون بالامتصاص والامتزاز من جدار الخلية قد عبرت غشاء الخلية الي داخل الخلية نفسها وترتبط بالبروتينات الخلوية الموجودة وبذلك تتراكم تلك العناصر في جسم الكائن الحي ((Bryan 1976 .
وهناك ميكانيكية اخري لدخول العناصر المعدنية جسم الكائن الحي وهي بالابتلاع من خلال الجهاز الهضمي عبر الغذاء المتناول لهذه الكائنات وذلك في حالات مثل الاسماك والرخويات والقشريات .اما البكتريا وبعض النباتات الراقية فتمتص العناصر المعدنية من خلال جدرها الخلوية .
وطبيعيا هناك ميكانيكيات معينة تنظم بها الكائنات المائية عمليات امتصاص العناصر المعدنية الثقيلة وذلك في حدود تركيزات معينة من هذه العناصر فمثلا هناك العديد من الكائنات المائية تخرج وتفرز الزائد من العناصر عن طريق الخياشيم والامعاء ومن خلال البول والبراز . كائنات اخري مثل بعض الرخويات تكون حصوات في الكلية تجمع فيها العناصر الثقيلة الضارة وتزيلها الي خارج الجسم . وهذا التنظيم الطبيعي يتم طالما ان تركيزات العناصر الثقيلة لم تتعد الحد الحرج المسموح داخل البيئة المائية فاذا زادت التركيزات عن تلك الحدود تزداد فرصة حدوث التراكم داخل جسم الكائن الحي مسببة له الامراض أو التسمم .
وقد وجد العلماء ان هناك بعض الكائنات المائية يمكنها تحمل التركيزات العالية من العناصر المعدنية الثقيلة عن طريق تراكمها وتركيزها داخل نقط ومواقع غير نشطة في اجسادها مثل العظام والريش والهيكل الخارجي .
التراكم والتركيزالحيوي للعناصرالثقيلةBioaccumulation & Biomagnification
الكائنات المائية تستطيع ان تراكم العناصر الثقيلة بسهولة في اجسامها , وقدرة وكفاءة تركيز الكائنات للعناصر تقاس بعوامل (معامل)التركيز .ويحسب معامل التركيز Concentration Factor عن طريق النسبة بين كمية العنصر في الكائن ( مجم /كجم ) ونسبة الماء المحيط بالكائن (مجم /لتر) . ومعامل التركيز لمختلف العناصر في الكائنات المائية يتراوح بين 102 و6 10 حيث تمتلك الكائنات قدرات مختلفة لتركز العناصر الثقيلة Philips1980) ).
فالاسماك مثلا لها القدرة علي التقاط الاثار الضئيلة من فلز الزئبق من المياه التي تعيش فيها وتقوم بتركيز هذا الفلز في اجسامها وتخزينه علي هيئة مركبات عضوية مثل ثنائي فينيل الزئبق والتي ترتبط بالبروتينات الخلوية داخل انسجة الاسماك .
والجدول التالي يسرد معامل التركيز لبعض العناصر الثقيلة الهامة في ماء البحر بواسطة البلانكيتون .
جدول
العنصر معامل التركيز
الفضة 210
الالمونيوم 25.000
الباريوم 120
الكالسيوم 5
الكادميوم 910
الكوبلت 46.000
الكروم 17.000
النحاس 17.000
الحديد 87.000
اليود 1.200
المنجنيز 9.400
الماغنسيوم 0.59
النيكل 1.700
الرصاص 41.000
السيليكون 17.000
الموليبيدنوم 25
القصدير 2.900
الزنك 65.00
التيتانيوم 20.000
الفانديوم 620
الاسترانشيوم 8
الجاليوم 12.000
اما التركيز والتعاظم الحيوي فهو عملية تركيز للعناصر من سلسلة غذائية الي اخري , ويبلغ هذا التركيز اقصاه في الكائنات التي تقع في نهاية السلسة الغذائية.
فالكائن الذي يقع في نهاية السلسة يقوم بتركيز العناصر الثقيلة داخل انسجته حوالي عشر مرات ضعف التركيز الذي يقوم به الكائن الذي يقبع في بداية السلسة .
وميكانيكية التراكم والتعاظم الحيوي تشمل ابتلاع العناصر الثقيلة عن طريق الغذاء المأكول حيث يتم هضم الغذاء وامتصاصه ثم تمثيله واخراج نواتج التمثيل الغذائي , مسببا تراكم العناصر داخل الانسجة الحية للكائن الحي .
فقد يقوم طحلب بامتصاص فلز الزئبق من الماء , ثم تتغذي احدي القشريات بعشرات من هذا الطحلب , ثم تتغذي الاسماك بمئات من هذه القشريات وفي نهاية السلسلة يتغذي الدب القطبي أو طائر البنجوين بعشرات من هذه الاسماك الملوثة , ويصحب كل ذلك زيادة في تركيز الزئبق في كل حلقة من حلقات هذه السلسلة بل قد يؤدي ذلك الي نقل التلوث من المناطق الملوثة الي مناطق نظيفة تماما وخالية من عناصر التلوث.
سمية العناصر الثقيلة
تسبب ايونات العناصر الثقيلة ومركباتها مدي واسع من السمية للكائنات الحية حيث يتراوح هذا المدي من السمية المميتة والسمية الثانوية ( اقل من حيث الشدة من المميتة) وذلك اعتمادا علي فترة تعرض الكائن الحي للمادة السامة ودرجة انتشارها بالمياه المحيطة بالكائن .
ويحدث التسمم بالمعادن الثقيلة عندما:-
1-عندما تدخل الى جسم الأنسان كمركب بيوكيميائي.
2- عندما تدخل الجسم بكميات مرتفعة اعلى من الحدود المسموح بها على مدى زمني قصير (تسمم تراكمي).
3- عندما تدخل ايضا للجسم بتركيزات منخفضة على مدى فترة زمنية طويلة تؤدي الى الاصابة بالمرض المهني.
4- عندما تدخل الجسم عن طريق مغلوط وبتركيزعالي.


لمزيد عن المعلومات عن التلوث بالعناصر الثقيلة

كتاب
التلوث الفيزيائي والكيميائي للبيئة المائية.
نبذة عن الكتاب والابواب

فكرة هذا الكتاب تنطلق من فهم لقضايا البيئة ومشكلاتها وخاصة البيئة المائية التي يعتمد عليهاالأنسان في حياته ويرتبط مصيره بنقائها وعدم تلوثها . شارحا دور المسببات والعوامل الفيزيائية والكيميائية المسببة للتلوث واثرها علي البيئة والبيئة المائية خاصة , ويعتمد هذا الكتاب الذي يتناول البيئة المائية وتلوثها الفيزيائي والكيميائي علي الاسلوب العلمي في شرح موضوعاته مبينا الغرض الاساسي من هذا الكتاب وهو تقديم فكرة علمية عن البيئة المائية واهميتها واثر تلوثها علي الأنسان والحياه
وقد تم اعداد الكتاب في سبعة ابواب :-
الباب الاول البيئة مفهوم ومكونات
الباب الثاني البيئة المائية
الباب الثالث نقص المياه وتلوثها
الباب الرابع تلوث المصادر والموارد المائية
الباب الخامس التلوث الفيزيائي للبيئة المائية
الباب السادس التلوث الكيميائي للبيئة المائية
الباب السابع حماية البيئة المائية من التلوث الكيميائي والفيزيائي .
قاموس المصطلحات العلمية و المراجع العربية والاجنبية .

الباب الاول وهو يتحدث البيئة مفهوم ومكونات , والأنسان وعلاقته بالبيئة وكذلك الاغلفة المحيطة بالأرض شارحا طبيعة ومكونات كل غلاف وأهميته ثم ذاكرا الموارد البيئية علي الأرض .

الباب الثاني وهو يتناول بالشرح البيئة المائية ودورة الماء على سطح الأرض , وكذلك صور وجود الماء على الأرض مع التركيز علي عناصر البيئة المائية والتي تتمثل في ماء الانهار و ماء الأمطار و ماء البحار المحيطات وماء البحيرات و المياه الجوفية مع ذكرخصائص كل بيئة ومكونات المياه وطبيعتها لكل عنصر من عناصرالبيئة المائية.

الباب الثالث وهو يتناول نقص المياه وتلوثها, فيتحدث الموارد المائية واستهلاكها, سُبل حماية مصادر المياه واستغلالهاوايضا توزيع الماء وتسربه , كما يذكر الملوثات البيئية وتصنيفها, وانتقال ودخول ومسار الملوثات في الاجسام المائية ودورات التلوث ومصادر التلوث فى البيئة من حيث نوعية النشاط.

الباب الرابع يتحدث عن تلوث المصادر والموارد المائية مثل تلوث البحار والمحيطات, و صرف مياه المجاري في البحار والمحيطات, و تأثير تلوث مياه البحار والمحيطات والسواحل والشواطئ على الأحياء البحرية.كما يذكر تلوث مياه الأمطار و تلوث المياه الجوفية, و تلوث الانهار والبحيرات في البيئة المصرية مثل تلوث نهر النيل وفروعه و تلوث الانهار والبحيرات بمياه الصرف الصحي.

الباب الخامس وهو يتناول التلوث الفيزيائي للبيئة المائية من حيث تعريف التلوث الفيزيائي وطبيعته ومصادره وكيفية التحكم به .وشرح بالتفصيل "التلوث الحراري للمياه" كاحد صور التلوث الفيزيائي وتأثيرات التلوث الحراري على المصادر المائية مع شرح نوع اخر من صور التلوث الفيزيائي مثل تلوث قاع البحار بالمخلفات الصلبة .

الباب السادس وهو يتناول بالشرح التلوث الكيميائي للبيئة المائية من حيث تعريف التلوث وطبيعته ومصادره وكيفية التحكم به , وشرح بالتفصيل سبعة صور من صور التلوث الكيميائي للبيئة المائية ومنها " التلوث بالمبيدات الكيماوية و التلوث بالاسمدة والمخصبات الزراعية التلوث بالنفط والمعادن الثقيلة.

الباب السابع وهو يتناول حماية البيئة المائية من التلوث عن طريق تحديد برامج لإزالة التلوث,و امثلة لطرق حماية البيئة المائية من التلوث مثل تأمين الماء النقي و التخلص من المخلفات الصلبة و التخلص من المخلفات السائلة ومعالجتها .
الي جانب ذكر بعض المواضيع الهامة عن البيئة المائية والتلوث.
وفي النهاية قاموس للمصطلحات العلمية التي وردت بهذا الكتاب ثم المراجع العربية والاجنبية.

شرح ممتاز للموضوع

تشكر على المرور