علم السموم البيئية
علم السموم البيئية هو دراسة كيفية تأثر الكائنات الحية والنظم البيئية والسكان بالمواد الكيميائية السامة. ويمكن أن يحدث هذا التأثير على مستوى السكان والمجتمعات والنظم البيئية والمحيط الحيوي . هذا المجال متعدد التخصصات، إذ يدمج علم السموم وعلم البيئة . وهو يدرس كيفية تعطل النظم البيولوجية بفعل الملوثات مثل المبيدات الحشرية ومبيدات الآفات .
يُستخدم علم السموم البيئية لفهم وتوقع كيفية تأثير التلوث على النظم البيئية. تُمكّن هذه المعرفة من منع أو تقليل الأضرار البيئية. وفي حال تأثر النظام البيئي بالتلوث بالفعل، يمكن لدراسات علم السموم البيئية تحديد سُبل استعادة خدمات النظام البيئي وبنيته ووظائفه.
يختلف علم السموم البيئية عن علم السموم البيئية ؛ فهو يدرس آثار التلوث على جميع المستويات البيولوجية، من المستوى الجزيئي إلى النظم البيئية بأكملها. أما علم السموم البيئية، من ناحية أخرى، فيركز تحديداً على كيفية تأثر الكائنات الحية، وخاصة صحة الإنسان.
تاريخ
علم السموم البيئية هو تخصص حديث نسبياً، ظهر لأول مرة في سبعينيات القرن العشرين. [ 1 ] وقد توسعت جوانبه المنهجية، المستمدة من علم السموم، لتشمل المجال البيئي البشري والمحيط الحيوي ككل. فبينما يقتصر علم السموم التقليدي على دراسة المستويات الخلوية والجزيئية والعضوية، يسعى علم السموم البيئية إلى تقييم تأثير الضغوط الكيميائية والفيزيائية والكيميائية والبيولوجية على التجمعات السكانية والمجتمعات، فضلاً عن آثارها على النظم البيئية بأكملها. وفي هذا السياق، يأخذ علم السموم البيئية في الاعتبار التوازن الديناميكي في ظل الضغوط. [ 1 ]
برز علم السموم البيئية بعد أحداث التلوث التي أعقبت الحرب العالمية الثانية، والتي زادت من الوعي بتأثير المواد الكيميائية السامة وتصريف مياه الصرف الصحي على الإنسان والبيئة. [ 1 ] وقد صاغ مصطلح "علم السموم البيئية" لأول مرة عام 1969 عالم السموم رينيه تروهاوت ، خلال مؤتمر بيئي في ستوكهولم . [ 1 ] ونتيجة لذلك، اعتُرف به مؤسسًا لهذا التخصص. في الواقع، يُعترف الآن بالدور الرائد الذي لعبه جان ميشيل جواني، مساعد تروهاوت، في وضع تصور لهذا التخصص وتحديد أهدافه. [ 2 ] [ 3 ] ويرى جواني أن علم السموم البيئية يرتبط ارتباطًا وثيقًا بعلم البيئة، إذ يسعى إلى فهم تأثير عوامل الإجهاد على العلاقات القائمة بين الكائنات الحية وموائلها. تم تعيين جان ميشيل جواني أستاذاً متفرغاً في جامعة نانسي عام 1969. ثم وضع مبادئ التدريس والبحث في علم السموم البيئية في جامعة ميتز مع زميله جان ماري بيلت في وقت مبكر من عام 1971. [ 4 ]
في فرنسا، ساهمت جامعتان (ميتز وباريس الجنوبية) بشكلٍ كبير في توسيع نطاق هذا التخصص خلال ثمانينيات وتسعينيات القرن الماضي. [ 4 ] وحذت حذوهما عدة معاهد. فقد أنشأ كلٌ من مركز الدراسات البيئية والبحوث المتقدمة (CEMAGREF) (الذي يُعرف الآن باسم المعهد الفرنسي للدراسات البيئية والبحوث المتقدمة في العلوم والتكنولوجيا) (IRSTEA)، والمعهد الوطني لأبحاث البيئة والبحوث (INERIS)، والمعهد الفرنسي لبحوث استغلال البحار (IFREMER)، والمركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي (CNRS) وحدات بحثية في علم السموم البيئية، كما فعلت جامعات فرنسية أخرى (في روان، وبوردو، ولو هافر، وليون، وليل، وكاين...). [ 4 ] وخلال تسعينيات القرن الماضي، ظهر فرع جديد من علم السموم البيئية يُعرف باسم علم السموم البيئية للمناظر الطبيعية، والذي يركز على التفاعلات بين العمليات البيئية للمناظر الطبيعية والملوثات البيئية، ولا سيما الأنواع التي تعطلت مسارات هجرتها. [ 4 ]
الملوثات البيئية الشائعة
- توجد مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCBs ) في سوائل التبريد والعزل، وموسعات المبيدات الحشرية، والمواد اللاصقة ، والسوائل الهيدروليكية .
- تُستخدم المبيدات الحشرية على نطاق واسع للوقاية من الكائنات الضارة أو القضاء عليها أو طردها. وتوجد عادةً في الفواكه والخضراوات واللحوم المزروعة تجاريًا. يُعدّ ميثيل باراثيون مبيدًا حشريًا زراعيًا شائع الاستخدام. ويمكن أن يُسبب ميثيل باراثيون ظروفًا سامة للإنسان والتربة والمياه وأسماك المياه العذبة والكائنات المائية الأخرى، مما قد يُشكل مخاطر صحية كبيرة. [ 5 ]
- يُعد العفن والسموم الفطرية الأخرى من الملوثات البيئية الشائعة أيضاً.
- توجد الفثالات في الأغلفة البلاستيكية والزجاجات البلاستيكية وحاويات تخزين الطعام البلاستيكية، وكلها تشكل جزءًا كبيرًا من النفايات البلاستيكية المنزلية .
- يمكن العثور على المركبات العضوية المتطايرة (VOCs )، مثل الفورمالديهايد ، في مياه الشرب وأنظمة الصرف الصحي.
- الديوكسينات هي فئة من المركبات الكيميائية التي تتشكل نتيجة لعمليات الاحتراق مثل حرق النفايات ومن حرق أنواع الوقود مثل الخشب والفحم والنفط.
- يوجد الأسبستوس في عزل الأرضيات والأسقف وأنابيب المياه وقنوات التدفئة.
- تشمل المعادن الثقيلة الزرنيخ والزئبق والرصاص والألومنيوم والكادميوم، والتي توجد في التربة والمياه الملوثة ومصادر الغذاء مثل الأسماك.
- يُستخدم الكلوروفورم في صناعة مواد كيميائية أخرى.
- يوجد الكلور عادةً في المنظفات المنزلية .
التعرض للمواد الكيميائية السامة
يمكن أن تتعرض الكائنات الحية للمواد الكيميائية السامة عبر مسارات متعددة، تشمل الغذاء والهواء والماء الملوث. وبمجرد دخول هذه المواد إلى النظام البيئي، تبدأ بالانتقال عبر الشبكة الغذائية ، مما يؤدي إلى تراكمها داخل الكائنات الحية بمرور الوقت. تُعرف هذه العملية بالتضخم الحيوي، حيث تتراكم السموم في الكائنات الحية، مما يؤدي إلى زيادة تركيزها في المستويات الغذائية الأعلى . ونتيجة لذلك، غالبًا ما تكون الحيوانات المفترسة العليا هي الأكثر تأثرًا بالمواد السامة. [ 5 ]
على الرغم من أن الملوثات تُسبب آثارًا سامة مباشرة، كالموت ، إلا أنها قد تُحدث أيضًا آثارًا غير مباشرة، مثل تغيير سلوك الكائنات الحية، وتفاعلاتها داخل أنظمتها البيئية، وتكاثرها . [ 6 ] ويمكن أن يُؤدي التعرض غير المميت لهذه الملوثات إلى إعاقة الحركة أو تقليل معدلات التغذية؛ وكل ذلك يُمكن أن يُؤثر على التنافس وعلاقات المفترس والفريسة. [ 6 ] ويمكن لهذه الاضطرابات أن تُغير التوازن في النظام البيئي، وتؤدي إلى تغييرات طويلة الأمد في التنوع البيولوجي وبنية المجتمع.
تتعدد الطرق التي تدخل بها المواد الكيميائية السامة إلى الكائنات الحية، كالابتلاع والاستنشاق والامتصاص عبر الجلد. [ 7 ] وبمجرد دخولها، تؤثر هذه المواد على عمليات حيوية كالتكاثر والنمو والتمثيل الغذائي. وقد ينتج عن ذلك آثار فورية (كالمرض أو الموت) أو آثار طويلة الأمد (كانخفاض معدل التكاثر أو تغيرات في السلوك). ويمكن أن تؤثر هذه الآثار على مجموعات سكانية كاملة وأنظمة بيئية بأكملها. [ 5 ] لذا، تُعد دراسة هذه الآثار ضرورية لفهم أضرارها البيئية.
التأثيرات على الأفراد وعلى السكان ككل
- الآثار المباشرة - التعرض للسموم من خلال استهلاك أو استنشاق أو ابتلاع مادة ملوثة.
- الآثار غير المباشرة - قد تتأثر الكائنات الحية بانخفاض توافر الغذاء بسبب الوفيات المرتبطة بالسموم في الأنواع الأخرى.
- التأثيرات غير المميتة - السموم التي لا تسبب الموت الفوري، ولكنها قد تغير السلوك والصحة العامة. [ 8 ]
- زيادة الحساسية - قد تصبح الكائنات الحية أكثر حساسية للمواد السامة في حال وجود عوامل ضغط بيئية إضافية
- وقد ارتبط التعرض المزمن للمبيدات الحشرية بتشوهات كروموسومية لدى البشر، كما ثبت أنه يؤثر سلبًا على الجهاز التناسلي والعصبي والقلبي الوعائي لدى الحيوانات. [ 5 ]
- يمكن أن يؤثر التعرض للمواد السامة على المادة الوراثية عن طريق إحداث تغييرات في الحمض النووي ، والتي إذا لم يتم إصلاحها، يمكن أن تؤدي إلى حدوث طفرة .
- يمكن للملوثات أن تغير توزيع الأفراد في السكان، وحجم السكان الفعال، ومعدل الطفرات، ومعدل الهجرة. [ 6 ]
آثار السمية البيئية على المجتمع
- علاقات المفترس والفريسة - يمكن أن تؤثر السموم على كل من الفريسة والمفترس، مما قد يؤدي إلى اختلال في توازن أعداد الكائنات الحية. فانخفاض أعداد الفرائس قد يقلل من أعداد المفترسات نظرًا لمحدودية توافر الغذاء لها، بينما قد يؤدي انخفاض أعداد المفترسات إلى زيادة أعداد الفرائس. [ 6 ]
- يدرس علم السموم البيئية المجتمعية كيفية تأثير الملوثات على وفرة الأنواع وتنوعها وتكوين المجتمع وتفاعلاتها. قد تواجه المجتمعات التي تعتمد بشكل كبير على المنافسة والافتراس صعوبة في الاستجابة للاضطرابات الناجمة عن الملوثات. [ 6 ] من المرجح أن تتعافى المجتمعات الغنية بالأنواع من اضطرابات التلوث أكثر من المجتمعات الأقل تنوعًا. قد تُباد الأنواع شديدة الحساسية إذا تعرضت لملوثات سامة. تُعد حماية خصائص المجتمع، مثل ثراء الأنواع وتنوعها، أمرًا ضروريًا للحفاظ على نظام بيئي مستقر. [ 5 ]
التأثيرات العامة
أظهرت الدراسات أن المواد الكيميائية تمنع إنبات بذور مجموعة متنوعة من أنواع النباتات. [ 9 ] تُشكل النباتات المستوى الغذائي الأكثر أهمية في أهرامات الكتلة الحيوية، والمعروفة باسم المنتجين الأوليين. ولأنها تقع في قاعدة الهرم، فإن جميع الكائنات الحية الأخرى في النظام البيئي تعتمد على صحة ووفرة المنتجين الأوليين للبقاء على قيد الحياة. إذا كانت النباتات تعاني من مشاكل تتعلق بأمراض ناتجة عن التعرض للمواد الكيميائية، فإن الكائنات الحية الأخرى إما ستموت جوعًا أو ستصاب بالمرض عن طريق تناول النباتات أو الحيوانات المصابة. يدرس علم السموم البيئية الآثار التراكمية للملوثات الكيميائية (من مصادر متعددة) على الأنظمة البيولوجية على مستويات مختلفة. يمكن لهذه المركبات أن تؤثر على مستويات متعددة من التنظيم البيولوجي، بما في ذلك الجزيئات والخلايا والبشر والسكان، مما قد يُغير بنية ووظيفة النظم البيئية بأكملها.
طرق الوقاية
أنظمة:
- في الولايات المتحدة، تقوم وكالة حماية البيئة (EPA) بمراجعة جميع المبيدات قبل تسجيل المنتجات للبيع لضمان أن الفوائد ستفوق المخاطر.
- تم إقرار قانون حماية جودة الغذاء وقانون مياه الشرب الآمنة في عام 1996، والذي تطلب من وكالة حماية البيئة فحص المواد الكيميائية للمبيدات الحشرية بحثًا عن احتمالية حدوث آثار ضارة.
- يحرص القائمون على التعبئة والتغليف على مراقبة بيانات الملصقات بدقة عند استخدام الأسمدة أو المبيدات الحشرية. يبحث المتسوقون عن منتجات ذات تأثير أقل على البيئة.
- توجد العديد من القوانين الفيدرالية وقوانين الولايات التي تحمي الطيور والحيوانات والنباتات النادرة
- التخلص السليم من النفايات
اختبار السمية البيئية
- تُجرى اختبارات السمية الحادة والمزمنة على الكائنات الحية البرية والمائية بما في ذلك الأسماك واللافقاريات والطيور والثدييات والمفصليات غير المستهدفة وديدان الأرض والقوارض.
- وضعت منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية (OECD) إرشادات اختبار محددة لتقييم مستوى السمية في الكائنات الحية. وتُجرى الدراسات السمية البيئية عمومًا وفقًا للإرشادات الدولية، بما في ذلك إرشادات وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA)، ومنظمة التعاون الاقتصادي والتنمية، والمنظمة الأوروبية لوقاية النباتات (EPPO)، والمنظمة الأوروبية لعلم السموم البيئية والسمية (OPPTTS)، وجمعية علم السموم البيئية والسمية (SETAC )، والمنظمة الدولية للمكافحة البيولوجية ( IOBC )، ووزارة الزراعة والثروة السمكية والأغذية اليابانية (JMAFF).
- يمثل LC50 السمية الحادة، وهو التركيز المميت الذي يؤدي إلى موت 50% من الكائن الحي المختبر خلال الفترة الزمنية المحددة للاختبار. قد يبدأ الاختبار بالبيض أو الأجنة أو اليرقات، ويستمر لمدة تصل إلى 96 ساعة.
- EC50 هو التركيز الذي يسبب آثارًا ضارة في 50٪ من الكائنات الحية المختبرة (لتأثير ثنائي نعم/لا مثل الوفيات أو تأثير دون مميت محدد) أو يسبب انخفاضًا بنسبة 50٪ (عادة) في معلمة غير ثنائية مثل النمو.
- تركيز عدم ملاحظة التأثير (NOEC) هو أعلى جرعة من عامل الإجهاد التي لا يوجد عندها فرق ذو دلالة إحصائية في التأثير (p<0.05) الذي يُلاحظ في الكائن الحي المختبر.
- برنامج فحص المواد المسببة لاضطرابات الغدد الصماء (EDSP)
- بطارية فحص من المستوى الأول
- تقييمات الأنواع المهددة بالانقراض .
- التقييمات المستمرة والمتراكمة بيولوجيًا والسامة بطبيعتها (PBiT) باستخدام علاقات التركيب الكمي والنشاط (QSARs) لتصنيف المواد الخاضعة للتنظيم.
- التراكم الحيوي في الأسماك باستخدام طرق عامل التركيز الحيوي (BCF).
تصنيف السمية البيئية
يرتبط إجمالي كمية السمية الحادة ارتباطًا مباشرًا بتصنيف السمية.
أقل من جزء واحد في المليون → الفئة الأولى
1-10 أجزاء في المليون → الفئة الثانية
10-100 جزء في المليون ← الفئة الثالثة
انظر أيضاً
مراجع
- 1 2 3 4 رامادي، فرانسوا (2007). مقدمة في علم السموم البيئية : أسسها وتطبيقاتها . لافوازييه.
- ^ جواني، جان ميشيل (1971). “الإزعاج والبيئة”. أخبار الصيدلة (69): 11-22 .
- ↑ فاسور، بول؛ ماسفارو، جان فرانسوا؛ بليز، كريستيان (2020). "علم السموم البيئية: إعادة النظر في روادها". بحوث العلوم البيئية والتلوث .
- 1 2 3 4 إيكوتوكس، ريسو (2019). "Les fondements de l'écooxylogie française. Fiche thématique n°22 du Réseau Ecotox" .
- 1 2 3 4 5 ريليا، ريك؛ هوفرمان، جيسون (2006). "تقييم البيئة في علم السموم البيئية: مراجعة وتوليف في أنظمة المياه العذبة" . رسائل علم البيئة . 9 : 1157-1171 .
- 1 2 3 4 5 فليجر، جون دبليو؛ كيفن آر. كارمان؛ روجر إم. نيسبت (2003). " الآثار غير المباشرة للملوثات في النظم البيئية المائية" . مجلة علوم البيئة الشاملة . 317 : 207-233 - عبر ساينس دايركت.
{{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط ) - ↑ ريليا، ريك أ . (2006). "تأثيرات المبيدات الحشرية، ودرجة الحموضة، والإجهاد الناتج عن الافتراس على البرمائيات في ظروف البيئة المصغرة" . علم السموم البيئية . 15 : 503-511 - عبر سبرينغر.
- ↑ ديسنو، نيكولا؛ ديكورتي، أكسل؛ ديلبويش، جان ماري (يناير 2007). "الآثار دون المميتة للمبيدات على المفصليات النافعة". المراجعة السنوية لعلم الحشرات . 52 (1): 81-106 . doi : 10.1146/annurev.ento.52.110405.091440 . PMID 16842032 .
- ↑ آن، جينغ؛ تشو، تشيكسينغ؛ صن، يوبينغ؛ شو، تشي تشيانغ (2009-09-01). "التأثيرات السمية البيئية لمنتجات العناية الشخصية الشائعة على إنبات بذور القمح (Triticum aestivum L.) ونمو بادراته" . مجلة Chemosphere . 76 (10): 1428–1434 . Bibcode : 2009Chmsp..76.1428A . doi : 10.1016/j.chemosphere.2009.06.004 . ISSN 0045-6535 . PMID 19631961 .
روابط خارجية
- المركز الأوروبي لعلم السموم البيئية وسمية المواد الكيميائية
- موقع ecotoxmodels الإلكتروني حول علم السموم البيئية والنماذج
- يُقدّم نظام SPEAR Indicatorsystem معلومات حول تلوث المبيدات في الجداول المائية.
- علم السموم البيئية
- التجارب البيئية