ICP-OES Determination of Metal Bioaccumulation in Caulerpa racemosa ramuli from Guánica, Puerto Rico

ملخص تقني: تحديد التراكم الحيوي للمعادن في راميولي (Ramuli) طحلب Caulerpa racemosa باستخدام تقنية ICP-OES في غوانيكا، بورتوريكو

بيان المشكلة
بينما يُنظر إلى الطحالب الكبيرة البحرية، وخاصة أنواع Caulerpa (عنب البحر)، بشكل متزايد ك موارد قيمة لسوق الأغذبة المبتكرة نظرًا لخصائصها الغذائية والكيميائية الحيوية، إلا أن هناك فجوة معرفية كبيرة فيما يتعلق بالتركيب العنصري للمجموعات السكانية في منطقة الكاريبي. تركز الأدبيات الموجودة بشكل كبير على المجموعات المستزرعة في جنوب شرق آسيا والمناطق الاستوائية في أستراليا. علاوة على ذلك، فإن الملف العنصري للطحالب البحرية ديناميكي ويخضع لمتغيرات فيزيائية وكيميائية محلية؛ لذا لا يمكن تعميم البيانات من منطقة المحيطين الهندي والهادئ على النظم البيئية في الكاريبي. هناك حاجة ملحة لوضع بيانات أساسية حول ملفات التراكم الحيوي للعناصر في طحلب Caiferpa racemosa الأصلي في بورتوريكو لتقييم سلامتها كمصادر غذائية، وتقييم الجودة البيئية المحلية، واستكشاف إمكاناتها في التكنولوجيا الحيوية البحرية.

المنهجية
استخدمت الدراسة تقنية مطيافية الانبعاث الضوئي للبلازما المقترنة حثيًا (ICP-OES) لتوصيف التركيب العنصري لراميولي (ramuli) من نوع Caulerpa racemosa التي جُمعت من المنطقة تحت المدية لشاطئ تاماريندو في غوانيكا، بورتوريكو، في مارس 2025.

• أخذ العينات: تم الحصول على كتلة حيوية طحلبية طازجة (~1 كجم) وعينات مياه بحر مجاورة (جُمعت في ثلاث مكررات).
• التحضير: غُسلت عينات الطحالب بالماء المقطر لإزالة النباتات الملتصقة والأملاح، ثم جُففت بالهواء وفُصلت أجزاء الراميولي المنتصبة عن السيقان (stolons) والجذور الريزومية (rhizoids).
• الهضم: خضع 1.0 جرام من الراميولي الطازج لعملية هضم بمساعدة الميكروويف باستخدام حمض النيتريك (HNO₃) بتركيز 2% عند درجة حرارة 200 درجة مئوية.
• التحليل: تم تحليل كل من عينات الطحالب المهضومة ومياه البحر المفلترة لـ 61 عنصرًا كيميائيًا (العناصر الرئيسية، والعناصر النادرة، والمعادن الثقيلة، والعناصر الأرضية النادرة).
• الحساب: تم حساب عامل التركيز الحيوي (BCF) لتحديد كفاءة التراكم، والذي عُرِّف بأنه نسبة تركيز المادة المحللة في أنسجة الطحالب إلى تركيزها في مياه البحر. صُنِّف التراكم إلى: منخفض (BCF < 100)، متوسط (100–1000)، أو مرتفع (> 1000).

النتائج الرئيسية

• الملف العنصري: بينما احتوت مياه البحر المحيطة على 61 عنصرًا، تم اكتشاف 11 عنصرًا فقط في كتلة راميولي C. racosa الحيوية، مما يشير إلى آلية امتصاص انتقائية متميزة وليس مجرد انعكاس سلبي للبيئة.
• التراكم الانتقائي: أظهرت الأنسجة الطحلبية تركيزات أعلى نسبيًا من البورون (B)، والتانتالوم (Ta)، والزركونيوم (Zr)، والكروم (Cr). بينما كُشف عن اليتيربيوم (Yb) والمنغنيز (Mn) عند أدنى التركيزات.
• عوامل التركيز الحيوي (BCF):
  • تراكم مرتفع (BCF > 1000): أظهر الرينيوم (Re)، والزركونيوم (Zr)، والغادولينيوم (Gd) تراكمًا عاليًا. وسجل الرينيوم أعلى BCF، متجاوزًا 10,000.
  • تراكم متوسط (BCF 100–1000): اليتيربيوم (Yb) والتانتالوم (Ta).
  • تراكم منخفض (BCF < 100): المنغنيز (Mn)، والبزموت (Bi)، والليثيوم (Li)، والكروم (Cr).
• وجود المعادن الثقيلة: احتوت مياه البحر على ملف متنوع من المعادن الثقيلة، حيث كان الألمنيوم (Al)، والزرنيخ (As)، والرصاص (Pb) هي الأكثر وفرة. كما وُجد النيكل (Ni)، والكادميوم (Cd)، والزئبق (Hg) في مياه البحر ولكن لم تُكتشف في أنسجة الطحالب. وعلى العكس من ذلك، كان الكروم (Cr) هو المعدن الثقيل الوحيد الذي كُشف عنه بمستويات ملموسة في أنسجة الطحالب (حوالي 95 ميكروجرام/كجم)، مظهرًا إثراءً مقارنة بمياه البحر.
• العناصر الفريدة: كُشف عن البورون (B) والبريليوم (Be) حصريًا في أنسجة الطحالب ولم يُكتشفا في مياه البحر المجاورة. وكان البورون هو العنصر الفريد السائد (~5,000 ميكروجرام/كجم)، بينما وُجد البريليوم بنسبة ~450 ميكروجرام/كجم.

الأهمية والادعاءات
تزعم الورقة أن هذه النتائج توفر معلومات أساسية جديدة حول الملف العنصري لطحلب C. racosa في الكاريبي، مما يدعم إمكانية استخدامه في الرصد الحيوي البحري.

• إمكانية المؤشر الحيوي: يشير التراكم الانتقائي للكروم (Cr) إلى أن C. racosa يمكن أن يعمل كمؤشر حيوي للتلوث المعدني المحلي. كما أن وجود البورون (B) والبريليوم (Be) في الأنسجة، وخاصة البريليوم الذي ليس له دور فسيولوجي معروف في الطحالب، يعزز قدرة النوع على مراقبة العناصر النادرة غير الأساسية، مما يستوجب البحث فيه كعامل رصد حيوي.
• المؤشرات البشرية المنشأ: يشير الإثراء العالي للرينيوم (Re)، والتانتالوم (Ta)، والزركونيوم (Zr) — وهي عناصر توجد عادة بتركيزات منخفضة جدًا في مياه البحر الطبيعية — إلى مصادر تلوث محتملة ناتجة عن الأنشطة البشرية في منطقة الدراسة.
• التفسير الحذر: ذكر المؤلفون صراحة أن التركيز العالي غير المعتاد للرينيوم (Re) ليس شائعًا ويجب تفسيره بحذر. ويوصون بإجراء تحليل تأكيدي باستخدام طرق ICP-MS مستقلة للتحقق من هذه النتيجة المحددة.
• القصور: تقر الدراسة بوجود قيود، منها تحليل الراميولي فقط (باستثناء السيقان والجذور)، واعتماد موقع وزمن أخذ عينات واحد، والافتقار إلى تحليل نوع العناصر (speciation) أو آلية الامتصاص الفسيولوجي. وبناءً على ذلك، لا تدعي الورقة تطبيقات حاسمة في معالجة المعادن أو استعادة الموارد، بل تسلط الضوء على الحاجة إلى مزيد من الدراسات للتحقق من هذه الأنماط المرصودة واستكشاف مثل هذه التطبيقات.