المواد المستمرة، والمتراكمة بيولوجيًا، والسامة

تاريخيًا، استُخدمت مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCBs) على نطاق واسع في الأغراض الصناعية، مثل المبردات وسوائل العزل واللدائن . وتدخل هذه الملوثات إلى البيئة من خلال الاستخدام والتخلص منها. ونظرًا للقلق البالغ من القطاعات العامة والقانونية والعلمية، والذي أشار إلى أن مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور قد تكون مواد مسرطنة ولها القدرة على التأثير سلبًا على البيئة، فقد حُظرت هذه المركبات في الولايات المتحدة عام 1979. ^{[ 4 ]} وشمل الحظر استخدام مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور في المصادر غير المغلقة، مثل المواد اللاصقة ومعالجات الأقمشة المقاومة للحريق واللدائن في الدهانات والأسمنت. ^{[ 4 ]} أما الحاويات المغلقة تمامًا، مثل المحولات والمكثفات، فهي مستثناة من الحظر. ^{[ 4 ]}

قد يُعزى إدراج ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCBs) ضمن قائمة الملوثات الدائمة والمستقرة (PBT) إلى انخفاض ذوبانها في الماء، وثباتها العالي، وشبه تطايرها، مما يُسهّل انتقالها لمسافات طويلة وتراكمها في الكائنات الحية. ^{[ 5 ]} ويعود استمرار هذه المركبات إلى مقاومتها العالية للأكسدة والاختزال والإضافة والإزالة والاستبدال الإلكتروفيلي. ^{[ 6 ]} تتأثر التفاعلات السمية لثنائي الفينيل متعدد الكلور بعدد ذرات الكلور وموقعها، حيث تُسمى المركبات التي لا تحتوي على استبدال في الموقع أورثو بالمركبات المستوية، بينما تُسمى المركبات الأخرى بالمركبات غير المستوية. ^{[ 5 ]} قد تُسبب مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور غير المستوية سمية عصبية من خلال التداخل مع نقل الإشارات داخل الخلايا المعتمد على الكالسيوم. ^{[ 7 ]} قد تُغير مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الموجودة في الموقع أورثو تنظيم الهرمونات من خلال تعطيل نقل هرمون الغدة الدرقية عن طريق الارتباط بالترانستيريتين . ^{[ ٨ ]} تتشابه مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المستوية مع الديوكسينات والفيورانات، إذ يرتبط كلاهما بمستقبلات الهيدروكربون العطري (AhR) في الكائنات الحية، وقد تُحدث تأثيرات شبيهة بتأثيرات الديوكسينات، بالإضافة إلى التأثيرات المشتركة مع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور غير المستوية. ^{[ ٩ ] [ ١٠ ]} يُعد مستقبل الهيدروكربون العطري (AhR) عامل نسخ ، لذا فإن التنشيط غير الطبيعي له قد يُعطّل الوظيفة الخلوية عن طريق تغيير نسخ الجينات. ^{[ ٩ ] [ ١٠ ]}

قد تشمل آثار الملوثات العضوية الثابتة والمتراكمة بيولوجيًا زيادة الأمراض، وظهور آفات في الكائنات القاعية ، وفقدان التكاثر، وتغير التركيب العمري لأسماك الزينة، وتلوث أنسجة الأسماك والمحار. ^{[ 11 ] [ 12 ]} يُمكن أن يتراكم هذا التلوث بيولوجيًا لدى البشر والكائنات الحية الأخرى التي تستهلك المحار و/أو الأسماك الملوثة بهذه الملوثات. ^{[ 2 ]} وقد يُعرّض هذا الكائنات لخطر التأثيرات المطفرة، والمشوهة للأجنة، و/أو المسرطنة. ^{[ 2 ]} وقد وُجدت علاقة بين التعرض المتزايد لمخاليط ثنائي الفينيل متعدد الكلور وتغيرات في إنزيمات الكبد، وتضخم الكبد، كما تم الإبلاغ عن آثار جلدية مثل الطفح الجلدي. ^{[ 5 ]}

من بين المواد العضوية السامة والمسببة للحساسية مادة DDT (ثنائي كلورو ثنائي فينيل ثلاثي كلورو الإيثان)، وهي مادة عضوية كلورية استُخدمت على نطاق واسع كمبيد حشري خلال الحرب العالمية الثانية لحماية الجنود من الملاريا التي ينقلها البعوض. ^{[ 2 ]} ونظرًا لانخفاض تكلفتها وسميتها المنخفضة للثدييات، بدأ استخدامها على نطاق واسع لأغراض زراعية وتجارية حوالي عام 1940. إلا أن الإفراط في استخدامها أدى إلى اكتساب الحشرات مناعة ضدها. كما اكتُشف أن DDT ​​شديد السمية للأسماك. حُظر استخدام DDT في الولايات المتحدة عام 1973 بسبب تراكم الأدلة التي تشير إلى أن بنيته المستقرة، وذوبانه العالي في الدهون، وبطء عملية التمثيل الغذائي له، تتسبب في تراكمه الحيوي في الحيوانات. ^{[ 13 ]} ورغم حظر DDT في الولايات المتحدة، لا تزال دول أخرى مثل الصين وتركيا تنتجه وتستخدمه بانتظام من خلال مبيد ديكوفول ، وهو مبيد حشري يحتوي على DDT كشوائب. ^{[ 14 ]} لا يزال هذا الاستخدام المستمر في أجزاء أخرى من العالم يمثل مشكلة عالمية بسبب قدرة مادة DDT على الحركة والاستمرار.

يبدأ تأثير مادة DDT على النباتات والتربة. ومن ثم، تنتقل المادة عبر مسارات متعددة؛ فعلى سبيل المثال، عندما تتعرض النباتات لهذه المادة لحمايتها من الحشرات، قد تمتصها. بعد ذلك، قد يستهلكها الإنسان أو الحيوانات الأخرى. تبتلع هذه الكائنات المادة الكيميائية وتبدأ في استقلابها، مما يؤدي إلى تراكم المزيد منها، وبالتالي تشكل مخاطر صحية على الكائن الحي ونسله وأي مفترسات. كما أن تناول الحشرات للنباتات الملوثة قد يؤدي إلى اكتسابها مناعة ضد المادة. مسار آخر هو انتقال المادة عبر التربة لتصل إلى المياه الجوفية ومصادر مياه الشرب. ^{[ 15 ]} في حال كانت التربة قريبة من نظام مائي جارٍ، فقد تصل المادة إلى أنظمة المياه العذبة الكبيرة أو المحيطات، حيث تتعرض الأسماك لخطر كبير من الآثار السامة لمادة DDT. ^{[ 16 ]} وأخيرًا، المسار الأكثر شيوعًا لانتقال المادة هو تبخرها في الغلاف الجوي، ثم تكثفها، وأخيرًا هطولها، حيث تُطلق في البيئات في أي مكان على سطح الأرض. ^{[ 17 ]} نظرًا لقدرة مادة DDT على الانتقال لمسافات طويلة، سيستمر وجود هذه المادة السامة الضارة طالما استمر استخدامها في أي مكان، وحتى يتحلل التلوث الحالي في نهاية المطاف. وحتى بعد التوقف التام عن استخدامها، ستظل موجودة في البيئة لسنوات عديدة أخرى بسبب خصائصها المستديمة. ^{[ 16 ]}

أظهرت دراسات سابقة أن مادة DDT وغيرها من المواد الكيميائية المماثلة تُحدث استجابة وتأثيرًا مباشرًا في الأغشية القابلة للاستثارة. ^{[ 18 ]} تُسبب مادة DDT تنشيطًا متكررًا لأغشية مثل أعضاء الحس ونهايات الأعصاب عن طريق إبطاء قدرة قنوات الصوديوم على الإغلاق والتوقف عن إطلاق أيونات الصوديوم. أيونات الصوديوم هي التي تُستقطب المشبك العصبي المقابل بعد زوال استقطابه نتيجةً لإطلاق الإشارات العصبية. ^{[ 19 ]} يمكن أن يؤدي هذا التثبيط لإغلاق قنوات أيونات الصوديوم إلى مجموعة متنوعة من المشاكل، بما في ذلك خلل في الجهاز العصبي، وانخفاض القدرات/الوظائف/التحكم الحركي، وضعف التكاثر (ترقق قشرة البيض في الطيور)، ونقص النمو. حاليًا، صُنفت مادة DDT كمادة مسرطنة محتملة للإنسان استنادًا إلى دراسات أورام الكبد في الحيوانات. ^{[ 20 ]} ارتبطت سمية DDT لدى البشر بالدوار، والرعشة، والتهيج، والتشنجات. وقد أدت السمية المزمنة إلى مشاكل عصبية وإدراكية طويلة الأمد. ^{[ 21 ]}

غير عضوي

يُعدّ الزئبق غير العضوي (الزئبق العنصري) أقل توافراً بيولوجياً وأقل سمية من الزئبق العضوي، ولكنه مع ذلك سام. يُطلق الزئبق غير العضوي في البيئة من خلال مصادر طبيعية وأنشطة بشرية، وله القدرة على الانتقال لمسافات طويلة عبر الغلاف الجوي. ^{[ 22 ]} يُطلق ما بين 2700 و6000 طن من الزئبق العنصري عبر أنشطة طبيعية كالبراكين والتعرية. كما يُطلق ما بين 2000 و3000 طن أخرى من خلال الأنشطة الصناعية البشرية كاحتراق الفحم وصهر المعادن وإنتاج الإسمنت. ^{[ 23 ]} ونظراً لتقلباته العالية وفترة بقائه في الغلاف الجوي التي تصل إلى عام تقريباً، فإن الزئبق قادر على الانتقال عبر القارات قبل أن يترسب. وللزئبق غير العضوي طيف واسع من التأثيرات السمية التي تشمل تلف الجهاز التنفسي والعصبي والمناعي والإخراجي لدى الإنسان. ^{[ 22 ]} يمتلك الزئبق غير العضوي أيضًا القدرة على التراكم الحيوي في الأفراد والتضخم الحيوي من خلال الأنظمة الغذائية. ^{[ 24 ]}

عضوي

يُعدّ الزئبق العضوي أكثر ضررًا بالبيئة من الزئبق غير العضوي نظرًا لانتشاره الواسع، وسرعة حركته، وسميته العامة، ومعدلات تراكمه الحيوي. وينتج الزئبق العضوي البيئي بشكل رئيسي عن تحوّل الزئبق العنصري (غير العضوي) بواسطة البكتيريا اللاهوائية إلى زئبق ميثيل (عضوي). ^{[ 25 ]} ويعود الانتشار العالمي للزئبق العضوي إلى سرعة حركته، وتنشيطه بواسطة البكتيريا، وانتقاله عبر استهلاك الحيوانات. ^{[ 1 ]} ويشترك الزئبق العضوي في العديد من التأثيرات مع الزئبق غير العضوي، ولكنه أكثر سمية نظرًا لسرعة حركته في الجسم، وخاصة قدرته على عبور الحاجز الدموي الدماغي بسهولة. ^{[ 22 ]}

الأثر البيئي للزئبق

تشكل السمية العالية لكلا شكلي الزئبق (وخاصة الزئبق العضوي) خطرًا على جميع الكائنات الحية تقريبًا التي تتلامس معه. وهذا أحد أسباب الاهتمام الكبير بالزئبق في البيئة، ولكن الأهم من سميته هو ثباته ومدة بقائه في الغلاف الجوي. فقدرة الزئبق على التبخر بسهولة تسمح له بالدخول إلى الغلاف الجوي والانتشار على نطاق واسع. وعلى عكس معظم الملوثات العضوية الثابتة والمتراكمة والسامة (PBTs) الأخرى التي يتراوح عمر النصف لها في الغلاف الجوي بين 30 دقيقة و7 أيام، فإن الزئبق يبقى في الغلاف الجوي لمدة عام على الأقل. ^{[ 26 ]} هذه المدة الطويلة للبقاء في الغلاف الجوي، بالإضافة إلى مقاومة الزئبق لعوامل التحلل مثل الإشعاع الكهرومغناطيسي والأكسدة، وهما عاملان رئيسيان يؤديان إلى تحلل العديد من الملوثات العضوية الثابتة والمتراكمة والسامة في الغلاف الجوي، تسمح للزئبق من أي مصدر بالانتشار على نطاق واسع. إن هذه الخاصية لانتقال الزئبق عالمياً، إلى جانب سميته العالية، هي السبب وراء إدراجه في قائمة المواد السامة والضارة والسامة والمؤلمة (PBTs) التابعة لمكتب المعايير الوطنية الأمريكية (BNS). ^{[ 1 ]}