التخثث – المياه الملونة نتيجة الأنشطة البشرية

التخثث – المياه الملونة نتيجة الأنشطة البشرية
الصورة: T.w. Van Urk | Dreamstime
Ratmir Belov
Journalist-writer

مشكلة التخثث (ازدهار المياه) منتشرة وخطيرة ، لأنه وفقًا لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة (برنامج الأمم المتحدة للبيئة) ، عانت حوالي 30-40٪ من البحيرات والخزانات حول العالم من هذه الظاهرة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يحدث التخثث في كل من المياه العذبة ومياه البحر.

“ما هو السوء في التخثث؟” – أنت تسأل. لسوء الحظ ، فإن طبقة الطحالب التي تغطي مثل هذه الخزانات ليست سوى قمة جبل الجليد ، الذي يخفي مرجلًا سامًا حقيقيًا.

ليس عليك حتى أن تسأل من يقع اللوم على هذا ، لأن الإجابة واضحة بشكل مؤلم – النشاط الاقتصادي. تشمل مصادر التلوث مياه الصرف الصحي البلدية التي تحتوي على نسبة عالية من الفوسفور (مرحبًا بمصنعي المنظفات الذين لا يزالون يستخدمون الفوسفات) والمخلفات الزراعية: مغاسل الأسمدة الفوسفاتية والنيتروجينية ، والأعلاف.

كيف تحل مشكلة التخثث؟

ويبدو أنه تم حل المشكلة بسهولة – يمكنك حظر المنظفات المحتوية على الفوسفات والحد من استخدام الأسمدة النيتروجينية والفوسفاتية. لكن دعنا أولاً نتعرف على ما يحدث بعد إلقاء كمية كبيرة من الفوسفور والنيتروجين في خزان شرطي.

الإجراء 1 – الاحتلال

يبدأ الأمر كله باختلال التوازن بين عناصر مثل الفوسفور (P) والنيتروجين (N) والسيليكون (Si). لكن الزيادة الحادة في نسبة N / Si و P / Si (زيادة الفوسفور بشكل خاص تضيف الوقود إلى النار) ليست المكون الوحيد الذي يصبح حافزًا للتكاثر النشط للعوالق النباتية. يتطلب هذا أيضًا درجة حرارة مثالية من 23 إلى 28 درجة مئوية. هذه التركيبة القاتلة هي التي تخلق جميع الظروف لأقصى معدل نمو للطحالب.

الصورة: Edita Meskoniene | Dreamstime

ماذا تفعل الكائنات المجهرية التي تتكاثر بنشاط كبير؟ تشكل على الفور طبقة كثيفة إلى حد ما على سطح الماء ، وتحتل تدريجياً المنطقة المحتملة بأكملها.

أول ضحايا الاحتلال هم الطحالب الخضراء ، التي تعتبر أشعة الشمس ضرورية لها. تتحلل النباتات الميتة بواسطة البكتيريا التي تستهلك الأكسجين. وهكذا ، بعد ذلك بقليل ، بدأت العواقب تلحق بالأسماك والكائنات الهوائية الأخرى ، عندما تبدأ “المناطق الميتة” ذات التركيز المنخفض للغاية من الأكسجين المذاب في التكوّن في الخزان. أضف أيضًا الكتلة الحيوية الخارجة من الطحالب نفسها ، ونتيجة لذلك ، يتحول خزاننا ببطء وثبات إلى “أرض دفن خانقة”.

الإجراء 2 – رأسا على عقب

وهكذا ، في النظام البيئي ، بالإضافة إلى الزيادة غير المبررة في الإنتاجية الأولية (الكتلة الحيوية ، التي يتم إنشاؤها بواسطة الطحالب الدقيقة) ، الوفرة النسبية للأنواع ، والتكوين التصنيفي ، والتوزيع المكاني للمنتجين الأساسيين في تغير النظام البيئي المائي.

إزالة الغابات كمشكلة بيئية: العواقب والحلول
إزالة الغابات كمشكلة بيئية: العواقب والحلول

التغييرات في تكوين وموقع الموارد تغير توزيع وتدفق الطاقة في شبكة الغذاء. كيف بالضبط؟ في النظام البيئي المائي العادي ، تستخدم العوالق النباتية (الطحالب المجهرية وغيرها من الكائنات الحية الضوئية) بواسطة العوالق الحيوانية (يرقات الأسماك ، والدفنيا ، والرخويات). العوالق الحيوانية هي غذاء للحيوانات المفترسة الأكبر حجمًا (على سبيل المثال ، الأسماك) ، ويتم استخدام نفايات جميع الكائنات الحية بواسطة المُحلِّلات (البكتيريا). في نظام التغذية ، المستهلك الرئيسي هو البكتيريا التي تتحلل النباتات الميتة ، وجزء من الطحالب والأسماك. نتيجة لذلك ، تفقد الكائنات الحية تخصصها البيئي.

لكن ما يهمنا أكثر هو تأثير التخثث على صحة الإنسان ، لذلك دعونا ننتقل.

الإجراء 3 – البيئة السامة

في الواقع ، تبقى الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية والعوالق النباتية فقط على قيد الحياة في الخزان. الممثلون النموذجيون للعوالق النباتية هم الطحالب الخضراء المزرقة وممثلو المجموعات التصنيفية الأخرى التي لا تؤذي الآخرين. ولكن في مثل هذه البيئة يوجد أيضًا مكان للكائنات الحية المنتجة للسموم ، والتي يمكن أن تسبب ضررًا عند ملامستها لشخص ما. بالمناسبة ، كلمة “اتصال” لا تعني فقط الاستحمام في مثل هذه المياه ، ولكن أيضًا استخدامها.

السموم التي يمكن العثور عليها في المساحات المفتوحة لخزانات التخثث تنقسم إلى عدة مجموعات:

  • السموم الكبدية أو الببتيدات الحلقية (microcystins و nodularins) ؛
  • قلويدات (سيلندروسبيرموبين ، توكسويد أ وتوكسويد أ (س) ، ساكسيتوكسين) ؛
  • بوليكيتيدات (البوليكيتيدات) ؛
  • الأحماض الأمينية (-methylamino-L-alanine or VMAA).
الصورة: Jon Benito Iza | Dreamstime

لا يتم تضمين سموم الطحالب مثل أزاسبيراسيد ، وبريفيتوكسين ، وسيغاتوكسين ، وحمض الدومويك ، والفيزيستوكسين ، والذيفان الانحلالي ، والسموم البشرية ، والكالوتوكسين ، واللينجبيتوكسين ، والسموم الميتوتوكسين ، والبكتينوتوكسين ، والبريمنيسين ، وما شابه ذلك في هذا التصنيف.

حان الوقت الآن لمعرفة بالضبط كيف يمكن للأجسام المائية المغذية أن تؤذي الإنسان أو تقتل.

ضرر التخثث

ميكروسيستين وعقيدات

لوحظ تخليق ميكروسيستين في بعض الأنواع من جنس Anabaena (A. M. ichthyoblabe، M. viridis، M. wesenbergii)، Nostoc (N. inckia، N. rivulare، N. zetterstedtii)، Oscillatoria، Planktothrix وفي بعض الأنواع (Spirulina subalsa، Synechococcus bigranulatus). يتم تصنيع Nodularins بواسطة Nodularia spumigena ، وهو أمر شائع في مياه البحر.

تسمى الميكروسيستين والعقيدات أحيانًا السموم الكبدية لأن الكبد هو الهدف الرئيسي لهذه المجموعة من المركبات. ولكن هناك حالات تراكم ميكروسيستين في الكلى والأمعاء الغليظة والدماغ وأعضاء أخرى ، تحتوي خلاياها على ناقل الأنيون العضوي OATP (ناقل الأنيون العضوي).

تأثير الاحتباس الحراري: الأسباب والعواقب والتأثيرات على المناخ وطرق حل المشكلة
تأثير الاحتباس الحراري: الأسباب والعواقب والتأثيرات على المناخ وطرق حل المشكلة

لماذا لا يتم تحييدها في المعدة أو في الكبد؟ الحقيقة هي أن مركبات البروتين هذه تتكون من أشكال D من الأحماض الأمينية (وتعمل أشكال L من الأحماض الأمينية كروابط للإنزيمات) ، لذا فهي مقاومة للهضم.

تمنع Microcystins بروتين الفوسفاتيز ، ونتيجة لذلك تصبح بروتينات الخلية فسفرة – وهذا يخلق ظروفًا لتشكيل الأورام. يزداد الوضع سوءًا بسبب حقيقة أن السم يزيد من التعبير عن الجينات الورمية الأولية (cfos ، c-jun ، c-mys ، p53).

بالإضافة إلى ذلك ، تقوم الميكروسيستين والعقيدات بتنشيط كيناز c-Jun N- طرفي والإنزيمات الأخرى التي تشارك في الإجهاد التأكسدي للخلية. هذا محفوف بحدوث نزيف داخلي ، وفي حالة التسمم الحاد ، حدوث صدمة نزفية على هذه الخلفية.

نظرًا لأن microcystins تعبر الحاجز الدموي الدماغي ، تتم إضافة عدد من الأمراض المرتبطة بالجهاز العصبي إلى قائمة الأمراض. وتشمل هذه التهاب النسيج العصبي ، بالإضافة إلى عدد من الأمراض العصبية التنكسية.

الصورة: Joaquin Corbalan | Dreamstime

لم يتم بعد تحديد أهمية الجرعة المميتة للبشر ، لأن ميكروسيستينات مختلفة لها قيم محبة للدهون وقطبية مختلفة. ومع ذلك ، فإن متوسط ​​الجرعة يعتبر 5-10 ميكروجرام / كجم من وزن الجسم.
ولكن ، لحسن الحظ ، يمكن تحييد الميكروسيستين والعقيدات. أولاً ، تكون هذه المركبات داخل الخلايا ولا تدخل البيئة إلا في حالة تلف الخلية. على الرغم من حقيقة أنها مستقرة تمامًا في البيئة خارج الخلية وتم تدميرها تمامًا بعد 20 أسبوعًا ، يمكن تسريع هذه العملية من خلال ارتفاع درجة الحرارة (40 درجة مئوية) وقيم الأس الهيدروجيني الحرجة. وبالتالي ، فإن الطرق الممكنة للتسمم بالميكروسيستين والعقيدات هي استخدام المياه والمنتجات غير المعالجة حرارياً.

Anatoxins

السم الأكثر شيوعًا وخطورة في نفس الوقت الذي تنتجه الطحالب في المياه العذبة هو anatoxin-a. يتم تصنيعه من قبل ممثلي أجناس Anabaena (A. flosa-quae ، Anabaena lemmermannii) ، Aphanizomenon ، Phormidium (G. willei ، G. terebriforme) ، Planktothrix ، وكذلك بعض الأنواع الفردية (Arthrospira fusiformis ، Spirulina subalsa ، Synechococcus bigranulatus ).

Anatoxin هو ناهض لمستقبلات الأسيتيل كولين الطرفية والمركزية. عند الارتباط قبل / بعد المشبكي بالمستقبلات ، فإنه يفتح قنوات الصوديوم / البوتاسيوم ، مما يؤدي إلى حصار إزالة الاستقطاب. وهكذا ، بعد دخوله إلى مجرى الدم ، يتسبب السم في فقدان التنسيق العضلي ، والهزات ، والتشنجات ، والموت يحدث بعد الشلل التنفسي المحيطي (تتوقف العضلات المسؤولة عن التنفس عن العمل).

البرق الكروي ظاهرة غامضة
البرق الكروي ظاهرة غامضة

يمكن أن تصاب بالتسمم عند الاستحمام وشرب المياه الملوثة والمضافات الغذائية. الجرعة المميتة هي من 20 ميكروغرام / غرام ، يؤدي تلقيها إلى الوفاة من شلل في الجهاز التنفسي خلال 1-2 دقيقة. هذا هو السبب في أن الذيفان غالبًا ما يشار إليه باسم عامل الموت السريع جدًا (VFDF).

ماذا عن ذوفان-أ (ق)؟ الحقيقة هي أن هذا المركب ، على عكس Toxoid-a ، غير مستقر في البيئة ، لذلك ، كقاعدة عامة ، لا يشكل تهديدًا للإنسان.

الساكسيتوكسينات

تشكل الساكسيتوكسينات بعض الأنواع من جنس Anabaena (A. circinalis) ، و Aphanizomenon (A. flos-aquae) ، و Cylindrospermopsis (C. philippinensis ، C. raciborskii) ، Oscillatoria وأنواع Plectonema wollei. يتم تصنيع الساكسيتوكسين أيضًا عن طريق الدينوفلاجيلات (جنس الكسندريوم ، الجيمنودينيوم ، البيرودينيوم) وتتراكم في الرخويات التي تعيش في البحر والمياه العذبة.

السكسيتوكسين ، على عكس الميكروسيستين والعقيدات ، قابلة للحرارة ، ولكن يمكن فصلها عن الماء عن طريق الامتصاص على الكربون المنشط أو عن طريق معالجة الماء بالأوزون.

يمنع هذا القلويد توصيل الصوديوم في المحاور عن طريق الارتباط بمسام قنوات الصوديوم ، مما يمنع انتقال النبضات العصبية. بمعنى آخر ، يسبب الشلل. وبسبب هذا ، فإن تسمم الساكسيتوكسين يسمى “تسمم المحار المشلول”.

يمكن لأي شخص بسهولة أن يستهلك حوالي 100 ميكروغرام من الساكسيتوكسين (أي حوالي 50 ميكروغرام / لتر مع الاستهلاك اليومي من الماء بحجم 2 لتر). لا تميل إلى التراكم في الجسم.

Cylindrospermopsin

يتم تصنيع Cylindrospermopsin بواسطة أنواع مثل Cylindrospermopsis raciborskii و Aphanizomenon ovalisporum و Umezakia natans. نظرًا لأن الكائنات الحية المدرجة مميزة لخزانات المياه العذبة ، فلن يكون من الصعب تخمين موقع السم.

الصورة: T.w. Van Urk | Dreamstime

هذا السم ، على غرار microcystins و nodularins ، له طيف واسع من الإجراءات على الجسم. الهدف الرئيسي لعقار سيليندروسبيرموبسين هو الكبد ، ولكنه أيضًا يؤثر سلبًا على العين والطحال والرئتين والغدة الصعترية والقلب والكلى وما شابه. بالإضافة إلى ذلك ، يمنع Cylindrospermopsin تخليق البروتين في الخلايا ، ويسبب تفتيت الحمض النووي في المختبر ، وتشكيل الإجهاد التأكسدي في الخلايا على خلفية تثبيط تخليق الجلوتاثيون (أحد مضادات الأكسدة القوية الذاتية).

الجرعة المميتة من سيليندروسبيرموبين هي 6 مجم / كجم. يذوب في الماء ومستقر عند مستويات منخفضة من الأس الهيدروجيني. عندما يتم تسخين الماء إلى 100 درجة مئوية ، فإنه يظل نشطًا لمدة 15 دقيقة ، لذا فإن الطريقة الرئيسية لتحييد هذا السم هي المعالجة الحرارية طويلة المدى للمياه والمنتجات التي من المحتمل أن تصاب بـ سيلندروسبيرموبسين.

Aplisiatoxins

هذا سم ذو طبيعة غير بروتينية ، ويتم إنتاجه عن طريق بعض أنواع الطحالب من أجناس Lyngbya و Schizothrix (S. calcicola) و Oscillatoria و Phormidium nigro-viride ، والتي تعتبر من الأنواع المميزة للمياه البحرية.

الأبيلياتوكسين قادر على تنشيط بروتين كيناز سي ، الذي يساهم في زيادة فسفرة البروتين. وهذا بدوره يساهم في زيادة حدوث الأورام. بالإضافة إلى ذلك ، عند ملامسته للجلد ، يمكن أن يثير ظهور التهاب الجلد الحاد ، وكذلك التهاب الأغشية المخاطية إذا تم تناول السم مع الطعام أو عن طريق الاستنشاق.

الهيدروجين الأخضر – مصدر الطاقة في المستقبل؟
الهيدروجين الأخضر – مصدر الطاقة في المستقبل؟

الجرعة المميتة من الأبيلياتوكسين هي 0.3 مجم / كجم. عند الغليان ، يكون غير مستقر وينهار. لكن التخلص من الأبيلياتوكسين في الماء ليس هو الخيار الأفضل ، لأنك بهذه الطريقة تخاطر بالتسمم بأبخرة البروم.

VMAA-methylamino-L-alanine هو حمض أميني غير بروتيني يتم تصنيعه بواسطة أجناس Nostoc و Synechococcus و Synechocystis ، بالإضافة إلى بعض الأنواع الفردية (Planktothrix aghardii و Anabaena variabilis و Cylindrospermopsis raciborskii) التي تعيش في البحر أو المياه العذبة. يتراكم هذا الأحماض الأمينية في المحار وبعض أنواع الأسماك وكذلك في الماء نفسه.

VMAA قادر على إثارة تطور التصلب الجانبي الضموري (مرض لو جيريج) ، ومرض باركنسون والزهايمر ، وغيرها من الاضطرابات العصبية التنكسية. يُفترض أيضًا أن الأحماض الأمينية تزيد من انتشار البروتين ، وهي عملية رئيسية في تحلل البروتين.

تتجلى التأثيرات السمية العصبية عندما يستهلك الشخص VMAA بكمية تبلغ حوالي 4000 مجم / كجم من وزن الجسم. ولكن في حالة هذا السم ، فإن التسمم المزمن هو الذي يشكل خطرا كبيرا.
المعالجة الحرارية للماء أو الطعام ، للأسف ، لا تضمن معادلة α-methylamino-L-alanine ، لأن هذا المركب مستقر بدرجة عالية في درجات الحرارة العالية وقيم الأس الهيدروجيني المنخفضة.

البقاء على قيد الحياة في البرية

يمكن للمرء أن يصف إلى ما لا نهاية آليات عمل السموم المختلفة التي يمكن أن تتشكل في المسطحات المائية المغذية. لكن ما هو أهم شيء هنا؟ تقبل حقيقة أن التخثث المهمل يمكن أن يؤدي إلى عواقب وخيمة وأحيانًا مأساوية. لذلك ، من مصلحتنا أن نبذل قصارى جهدنا لتقليل التأثير السلبي لهذه المشكلة البيئية من أجل الحفاظ على الصحة والحياة.

من أجل حماية نفسك وأحبائك ، يجب عليك اتباع ثلاث قواعد بسيطة ولكنها مهمة للغاية.

  • أولاً ، كن حذرًا عند اختيار أماكن للإقامة. ليس من الضروري السباحة في المياه الغنية بالمغذيات – فقد تتعرض للتسمم حتى بمجرد استنشاق السم في شكل رذاذ.
  • ثانيًا ، كن حذرًا عند اختيار المأكولات البحرية (خاصة إذا كنت من محبي المحار) – فهذه الكائنات الحية هي التي غالبًا ما تتراكم السموم في حد ذاتها ، والتي يصعب أحيانًا التخلص منها في المنزل.
  • وثالثًا ، حاول ألا تشرب الماء من الأنهار والبحيرات والبرك وغيرها من المسطحات المائية. خاصة إذا لاحظت أولى علامات التخثث (تعكر الماء ، طبقة من الطحالب على السطح). من الأفضل استخدام مياه الشرب المعبأة ، لأن غلي الماء لمدة طويلة ليس فعالاً لبعض السموم.
1
محتوى يشارك