Bioaccumulation of polychlorinated biphenyls (PCBs) in Pseudotolithus senegalensis from the coastal waters of Apam and Shama, Ghana: implications for human health risk
قيمت هذه الدراسة التراكم الحيوي لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCBs) في سمك القاع من نوع *Pseudotolithus senegalensis* من المياه الساحلية لمنطقتي أپام وشاما في غانا، وكشفت عن تباينات مكانية في ملفات تعريف المتجانسات وعوامل التراكم الحيوي، مع الاستنتاج بأن مستويات التعرض الحالية تشكل مخاطر صحية منخفضة، سواء كانت مسرطنة أو غير مسرطنة، على البشر.
المؤلفون الأصليون:Chisomo Jim Phiri, Henry Bwalya, Emmanuel Acheampong, Paul Mensah
منذ عقود، عرف العالم أن بعض المواد الكيميائية الصناعية تأبى الاختفاء. فمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCBs) هي فئة من المركبات الاصطناعية التي كانت تُستخدم على نطح واسع في المعدات الكهربائية لأنها لا تحترق بسهولة وتُقاوم التحلل. وعلى الرغم من حظر إنتاجها منذ سنوات، إلا أن هذه المواد لا تزال باقية في البيئة، ملتصقة بالتربة والمياه. ولأنها محبة للدهون، فإنها تتراكم في أجسام الكائنات الحية، وتنتقل عبر السلسلة الغذائية من الكائنات الصغيرة إلى الأسماك التي يأكلها البشر. ويخلق هذا الوجود المستمر توتراً هادئاً بين سلامة إمداداتنا الغذائية والتاريخ الخفي للتلوث الصناعي، لا سيما في المناطق الساحلية حيث قد تظل النفايات الكهربائية القديمة والجريان السطحي من الأنهار يطلق هذه السموم في البحر.
وفي المياه الساحلية لغانا، شرع الباحثون في فهم كيفية سلوك هذه الملوثات القديمة بدقة في نوع معين من الأسماك ذات الأهمية التجارية والمعروف باسم "الكرومكي" أو "الكروسر" (cassava croaker). وقد ركزوا على موقعين متميزين: "أبام"، وهي بلدة صيد تاريخية ذات مياه ضحلة ورملية، و"شاما"، وهو مصب نهر حيث يلتقي نهر رئيسي بالمحيط. قام الفريق بجمع عينات من المياه وصيد عشرين سمكة من هذا النوع، وقاموا بقياس حجمها وصحتها بعناقة قبل أخذ عينات من عضلاتها وكبدها. وباستخدام تقنيات مختبرية متقدمة، بحثوا عن آثار لأنواع مختلفة من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، مع تصنيفها حسب عدد ذرات الكلور التي تحتوي عليها، بدءاً من النسخ الأخف والأكثر تطايراً وصولاً إلى النسخ الأثقل والأكثر استقراراً.
وكشف التحقيق أن هذه الملوثات الموروثة موجودة بالفعل في الساحل الغاني، لكنها لا تسلك المسار نفسه في كل مكان. ففي الماء، اختلف التركيب الكيميائي للتلوث بين الموقعين؛ حيث أظهرت "أبام" مستويات أعلى من مجموعات كيميائية ثقيلة معينة، بينما كانت "شاما" تمتلك خليطاً مختلفاً يهيمن عليه مجموعات أخف. وعندما نظر الباحثون داخل الأسماك، وجدوا نمطاً مفاجئاً. فعادة ما يتوقع العلماء أن تتركز السموم بكثافة في الكبد، وهو العضو المسؤول عن تصفية الدم. ومع ذلك، في أسماك "الكروسر" هذه، احتوت الأنسجة العضلية -وهي الجزء الذي يأكله الناس فعلياً- على مستويات من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أعلى مما وجد في الكبد. وهذا يشير إلى أن طريقة تخزين أو معالجة هذه المواد الكيميائية في هذا النوع المحدد من الأسماك تختلف عما يُرى عادة في الأنواع الأخرى.
كما درست الدراسة كيفية تراكم هذه المواد الكيميائية في الأسماك بمرور الوقت وعبر مواسم مختلفة. وقد تباينت كمية التلوث التي امتصتها الأسماك بشكل كبير اعتماداً على مكان عيشها ووقت صيدها. ففي أحد المواقع، أظهرت الأسماك ميلاً قوياً لامتصاص المجموعات الكيميائية الأثقل والأكثر استدامة، بينما في الموقع الآخر، امتصت النسخ الأخف بسهولة أكبر. وهذا يعني أن مجرد قياس إجمالي كمية التلوث في الماء ليس كافياً للتنبؤ بما ينتهي به المطاف في الأسماك؛ إذ يلعب النوع المحدد للمادة الكيميائية والبيئة المحلية دوراً حاسماً. وأشار الباحثون إلى أن الأسماك القادمة من مصب النهر كانت عموماً أصغر حجماً وفي حالة بدنية أسوأ من تلك القادمة من الساحل المفتوح، رغم أن الدراسة لم تستطع الجزم بأن المواد الكيميائية كانت السبب المباشر لهذا الاختلاف، نظراً لوجود عوامل بيئية عديدة تؤثر على صحة الأسماك.
وعلى الرغم من العثور على هذه الملوثات، فقد قام الباحثون بحساب الخطر المحتمل على البشر الذين يأكلون هذه الأسماك. فقد قدروا مقدار المادة الكيميائية التي قد يستهلكها الشخص على مدار حياته وقارنوها بمعايير السلامة المستخدمة من قبل الوكالات الصحية الدولية. وكانت النتائج مطمئنة: إذ تبين أن خطر الإصابة بالسرطان أو المعاناة من مشاكل صحية أخرى نتيجة تناول هذه الأسماك منخفض للغاية، وهو أقل بكثير من المستويات التي قد تثير القلق. وتخلص الدراسة إلى أنه على الرغم من أن مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور لا تزال قابلة للكشف في الماء والأسماك، إلا أن المستويات الحالية لا تشكل تهديداً كبيراً لصحة الإنسان في ظل عادات الأكل الطبيعية. ومع ذلك، يسلط العمل الضوء على أن أنماط التلوث معقدة ومحلية، مما يستوجب استمرار المراقبة لضمان بقاء هذه النظم البيئية الساحلية آمنة لكل من الأسماك والمجتمعات التي تعتمد عليها.
ملخص تقني: التراكم الحيوي لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCBs) في سمك Pseudotolithus senegalensis في غانا
بيان المشكلة لا تزال مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCBs) تشكل مصدر قلق بيئي بالغ بصفتها ملوثات عضوية ثابتة (POPs) موروثة، على الرغم من الحظر العالمي لإنتاجها. وبينما تم توثيق استمراريتها وتراكمها الحيوي وسميتها في الأدبيات العالمية بشكل جيد، إلا أن البيانات المتعلقة بتلوث الأسماك البحرية ذات الأهمية التجارية بمركبات الـ PCBs على طول ساحل غانا لا تزال محدودة. وتعد هذه الفجوة كبيرة بالنظر إلى اعتماد السكان المحليين على المصايد البحرية للأمن الغذائي، ومعرفة الانبعاثات الثانوية الناتجة عن البنية التحتية الكهربائية المتقادمة وتدفقات النفايات في غانا. وتحديداً، هناك حاجة لفهم كيفية تباين التراكم الحيوي لمركبات الـ PCBs حسب درجة الكلورة والموقع في الأسماك القاعية، والتي تعمل ككائنات مرشدة للتلوث القاعي.
المنهجية استقصت الدراسة حدوث وتراكم مركبات الـ PCBs حيوياً في سمك Pseudotolithus senegalengsis (الكرواكر الكاسافا) من بيئتين ساحليتين متباينتين: أبام (المنطقة الوسطى) وشاما (المنطقة الغربية).
أخذ العينات: أُجري العمل الميداني في يونيو وأغسطس 2024 لرصد التباينات الموسمية. تم جمع إجمالي 20 عينة سمكية (10 لكل موقع)، بالإضافة إلى 12 عينة مياه مركبة (ثلاث محطات لكل موقع، جولتان من أخذ العينات).
التحليل: تم تحليل أنسجة الكبد والعضلات الهيكلية للأسماك جنباً إلى جنب مع عينات المياه. وتم قياس كميات متجانسات مختارة من الـ PCBs (وهي: PCB-4, 10, 28, 52, 101, 118, 138, 153) باستخدام تقنية كروماتوغرافيا الغاز - مطياف الكتلة المتوالي (GC-MS/MS) بعد استخلاص طريقة QuEChERS.
التصنيف: تم تجميع المتجانسات حسب درجة الكلورة: ثنائي، ثلاثي، رباعي، خماسي، وسداسي الكلور.
المقاييس: تم تقييم التراكم الحيوي باستخدام عوامل التراكم الحيوي (BAFs)، والتي حُسبت كنسبة بين تركيزات الأنسجة المصححة بالدهون إلى تركيزات المياه. كما تم تقدير المخاطر على صحة الإنسان باستخدام نماذج خطر السرطان مدى الحياة (LCR) ومؤشر الخطر (HI) بناءً على إرشادات وكالة حماية البيئة الأمريكية (USEPA)، بافتراض معدل استهلاك للبالغين يبلغ 0.020 كجم/يوم.
الإحصاء: استُخدمت الاختبارات غير المعلمية (Kruskal-Wallis, Mann-Whitney) نظراً لعدم التوزيع الطبيعي للبيانات للمقارنة بين المواقع والأنسجة.
النتائج الرئيسية
الظروف البيئية: أظهرت منطقة "أبام" ملوحة وإجمالي مواد صلبة ذائبة أعلى بكثير مقارنة بـ "شاما"، وهو ما يتأثر بمصب نهر برا. ولم تظهر المعايير الفيزيائية والكيميائية مثل درجة الحرارة والأس الهيدروجيني فروقاً جوهرية بين الموقعين.
القياسات المورفولوجية للأسماك: كانت الأسماك من "أبام" أكبر حجماً وبحالة فسيولوجية أفضل (معامل حالة فولتون K أعلى) من أسماك "شاما".
تركيزات الـ PCBs:
المياه: تراوحت متوسطات إجمالي تركيزات الـ PCBs بين 0.675 و 2.972 ميكروغرام/لتر. أظهرت "أبام" عموماً تركيزات أعلى من "شاما". وكانت الـ PCBs خماسية الكلور هي السائدة في "أبام" (37.0%)، بينما سادت الرباعية الكلور في "شاما" (50.0%).
الأنسجة: كُشفت مركبات الـ PCBs في أنسجة الأسماك، وكانت التركيزات عموماً أعلى في العضلات الهيكلية منها في الكبد. وهذا يتناقض مع الأنماط المعتادة حيث يكون التراكم في الكبد أعلى. في "أبام"، بلغ متوسط تركيز العضلات 1.934 ميكروغرام/كجم؛ وفي "شاما"، بلغ 1.857 ميكروغرام/كجم. ومن الجدير بالذكر أنه لم يتم الكشف عن الـ PCBs في عينات الكبد من "شاما".
عوامل التراكم الحيوي (BAFs): كانت أنماط التراكم الحيوي مرتبطة بشدة بالموقع وبالدرجة المحددة للكلورة.
في شاما، أظهرت الـ PCBs سداسية الكلور أعلى عوامل التراكم الحيوي الخاصة بالمجموعات (47.76 في يونيو، 9.01 في أغسطس).
في أبام، لوحظت أعلى عوامل التراكم الحيوي لثلاثية الكلور في يونيو (26.07) ولثنائية الكلور في أغسطس (22.66).
تراوحت متوسطات إجمالي عوامل التراكم الحيوي (BAFs) بين 0.409 و 2.388 عبر المواقع والفترات الزمنية.
تقييم المخاطر الصحية: كانت قيم كل من خطر السرطان مدى الحياة (LCR) ومؤشر الخطر (HI) أقل بكثير من عتبات وكالة حماية البيئة الأمريكية (LCR < 10⁻⁴؛ HI < 1). بلغت متوسط قيم LCR حوالي 5.20 × 10⁻¹⁰ (أبام) و 4.55 × 10⁻¹⁰ (شاما)، مما يشير إلى مخاطر مسرطنة وغير مسرطنة منخفضة التقدير في ظل فرضيات التعرض المستخدمة في الدراسة.
المساهمات الرئيسية تقدم الدراسة دليلاً تجريبياً على أن التراكم الحيوي لمركبات الـ PCBs في سمك P. senegalensis ليس موحداً ولا يمكن توصيفه بشكل كافٍ من خلال إجمالي تركيزات الـ PCBs وحدها. وهي تثبت أن:
ملفات التراكم الحيوي تختلف بشكل كبير حسب الموقع ودرجة الكلورة، مما يتحدى الافتراض بأن زيادة الكلورة ترتبط دائماً بزيادة التراكم الحيوي في هذا السياق البيئي المحدد.
قد تتراكم تركيزات الـ PCBs في أنسجة العضلات بشكل أعلى من الكبد في هذا النوع، وهو ما يخالف الأنماط الملاحظة في أنواع أخرى من الأسماك القاعية، ويشير إلى وجود عوامل أيضية أو توزيع دهني خاصة بالنوع.
رغم وجود الملوثات الموروثة، فإن مستويات الاستهلاك الحالية لهذا النوع من هذه المواقع المحددة تشكل مخاطر صحية ضئيلة على عامة السكان البالغين بناءً على نماذج التعرض القياسية.
الأهمية والادعاءات يزعم المؤلفون أن الدراسة تضع خطاً أساسياً لوجود الـ PCBs في نوع من الأسماك التجاري الهام والمهدد بالانقراض في المياه الساحلية لغانا. وتسلط الدراسة الضوء على التأثير المستمر للملوثات الموروثة، وتؤكد ضرورة مراعاة تكوين الـ PCBs (مجموعات الكلورة) جنباً إلى جنب مع التركيزات الإجمالية عند تقييم التعرض.
تخلص الورقة بتواضع إلى أنه بينما تظل المخاطر الصحية البشرية منخفضة حالياً، فإن النتائج لا تعني تجاهل الآثار البيئية، حيث تظل التأثيرات تحت المميتة (sublethal) على لياقة الأسماك وصمود الجماعات السمكية مصدر قلق. ويؤكد المؤلفون أن المراقبة المستمرة، والإدارة الفعالة للمعدات التي تحتوي على الـ PCBs المتقادمة، ومعالجة الخزانات الملوثة أمر ضروري لاستدامة المصايد الساحلية وحماية الصحة العامة. كما تشير الدراسة صراحةً إلى القيود، بما في ذلك صغر حجم العينة، واستبعاد تحليل الرواسب (وهي مستودع رئيسي لمركبات الـ PCBs الكارهة للماء)، والاعتماد على معايير تعرض عامة من وكالة حماية البيئة الأمريكية بدلاً من بيانات الاستهلاك المحلية.