تعرف المعادن الثقيلة بأنها تلك العناصر التي لها عدد ذري أكبر من 20 وكثافة ذرية أعلى من 5 جم/ سم3 ويجب أن تظهر خصائص المعدن وتنقسم إلى معادن أساسية وغيرأساسية وقد أدت تطبيقاتها المتنوعة فى شتى المجالات الصناعية والمنزلية والزراعية والطبية والتكنولوجية إلى توزيعها على نطاق واسع في البيئة, وظهور أعراض السمية فى الكائنات الحية المختلفة, لذا يعد التلوث بالمعادن الثقيلة أحد أهم التحديات الدائمة التى تؤثرسلبيا على البيئة وصحة الحيوان والإنسان. حيث تتراكم بعض المعادن في أجسام الإنسان والحيوان نتيجة التعرض لها من خلال الطعام أو المياه أو المواد الكيميائية الصناعية أو مصادر أخرى. على الرغم من أن الجسم يحتاج إلى كميات صغيرة من بعض المعادن الثقيلة ليعمل بشكل طبيعي مثل الزنك والنحاس والحديد والمنجنيزوالسلينيوم ; وهى معادن أساسية لها وظائف محددة في تنظيم عملية التمثيل الغذائي في الجسم ; إلا أن التراكم الزائد لهذه المواد وغيرها من المعادن الثقيلة السامة مثل الرصاص والكادميوم والزئبق والنيكل والكروم والزرنيخ يمكن أن يسبب مشاكل صحية خطيرة تؤثر على الإنتاجية بشكل عام.
تختلف أعراض التسمم بالمعادن الثقيلة حسب نوع المعدن وكميته ومدى التعرض له.
مثال للأعراض المشتركة فى حالة التسمم الحاد:الغثيان، القئ، الإسهال، الضعف والشحوب، أما فى حالة التسمم المزمن فتتمثل الأعراض فى فقر دم،ضعف بدنى، وتدهور فى الصحة بشكل عام
ومن أهم مصادر التسمم بالمعادن الثقيلة تشمل :
• التعرض الصناعي والذى يؤدى إلى تلوث الهواء أو الماء.
• الأغذية: بعض الأطعمة قد تكون ملوثة بمعادن ثقيلة.
• الأدوية: بعض العقاقير تحتوي على معادن ثقيلة.
• حاويات الطعام وأدوات الطهي
• ابتلاع الدهانات التي تحتوي على الرصاص.
• ابتلاع المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب والمبيدات.
يعتبر الزرنيخ (As) والرصاص (Pb) والكادميوم (Cd) والزئبق (Hg) هم الأكثر تواجدا في البيئة سواء من المصادر الطبيعية أومن المصادر الصناعية. وقد وجدت هذه المعادن بتركيزات متزايدة في المسطحات المائية والأعلاف والأنسجة والذى يعد خطرا بيولوجيا على البيئة والمحيط الحيوي.
حيث يؤدى التعرض لجرعات ضئيلة من المعادن الثقيلة على المدى الطويل إلى تغيرفى البنية المجهرية للأنسجة وحدوث التغيرات النسيجية المرضية خاصة في الدماغ والكبد والكلى والأعضاء التناسلية والذى ينعكس سلبيا على نشاط الإنزيمات والدلائل البيوكيميائية في الدم.
يوجد العديد من الطرق التقليدية لإزالة المعادن الثقيلة ، مثل المعالجة الكيميائية والإزالة الفيزيائية ، لكن هذه الطرق مكلفة ويمكن أن يكون لها أيضا آثار سلبية على البيئة. لذا اتجهت أنظارالعلماء إلى استخدام المعالجة الحيوية)البيولوجية) للبيئات الملوثة بالمعادن من خلال الإستفادة من النباتات والكائنات الحية الدقيقة.
وتعد المعالجة الحيوية من أفضل الطرق فعالية ومتعددة الفوائد كما أن لها أهمية قصوى في استصلاح التربة والأراضي الملوثة, بالإضافة إلى إنها إتصادية وصديقة للبيئة. وتعتمد المعالجة الحيوية على استخدام الكائنات الحية الدقيقة ، مثل البكتيريا والفطريات والطحالب لخفض أو إزالة سمية الملوثات في المناطق المصابة وهى تشمل العديد من التقنيات والأساليب. يعد التراكم الأحيائي أحد أهم طرق المعالجة الحيوية والذى يعتمد على النباتات والكائنات الحية الدقيقة لامتصاص وإزالة المعادن الثقيلة من مواقع التلوث خاصة من الماء والتربة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن التراكم الأحيائي يمكن استخدامه مع تقنيات أخرى ، مثل التثبيت النباتي والتحلل النباتي ، لزيادة كفاءة إزالة المعادن الثقيلة .
وما زالت جهود العلماء مستمرة لإيجاد أفضل الحلول والبدائل لمعالجة المعادن الثقيلة والتخلص من أضرارها , ومن أمثلة البدائل الحديثة المعالجة الحيوية النانوية ، والمعالجة بالديدان ، والميكروبات المعدلة وراثيا.
أمانى محمد سلامة على سلطان
معهد بحوث الصحة الحيوانية بالدقى
قســم الكيمياء والنقص الغذائى والسموم
باحث أول – – مركز البحوث الزراعية – مصر
