المعادن الثقيلة

هناك ٣٥ نوعاً من المعادن تهمنا في حياتنا ٢٣ من هذه المعادن هي من المعادن الثقيلة مثل الزرنيخ، الكادميوم، الكروم، الكوبالت، النحاس، الذهب، الحديد، المنغنيز، الزئبق، النيكل، وغيرها.

المعادن التي تملك كتلة حجمية أكبر من 5g/cm³ تسمى بمعادن ثقيلة ونجد أيضاً تسميات شائعة مثل المعادن الثقيلة السامة، هذه التسمية ليس لها قاعدة علمية حيث أن بعض العناصر قد تكون سامة وليست ثقيلة مثل التوتياء كما أنه توجد عناصر سامة ليست من ضمن عداد المعادن مثل الزرنيخ.

لذلك وتبعاً لهذه التعريفات قام العلماء بإطلاق التسمية التالية، عناصر نذرة معدنية أو عناصر نذرة إشارة إلى تواجدها بتراكيز ضعيفة جداً كما أنهم اعتبروا أن هذه العناصر تمثل الأثر الجيولوجي لأنشطة الإنسان في الماضي.

هذه العناصر ضرورية للعمل الوظيفي لمعظم الكائنات الحية بالرغم من تراكيزها الضعيفة، بعض هذه العناصر يصبح ساماً عندما يزيد تركيزه عن حد معين ومن هذه العناصر نذكر التوتياء والمنغنيز والرصاص والزرنيخ، هذا الحد المعين تابع للحالة الفيزيوكيميائية للعناصر المعتبرة. الزيادة في كمية المعادن الثقيلة يمكن أن تؤثر على الكبد، المخ، الرئتين، ويمكن أن تسبب زيادة في ضغط الدم.

المرأة الحامل والأطفال يجب أن يكونوا بعيدين عن هذه الملوثات لأنها تؤثر على تكوين الجهاز العصبي لديهم. كما أن الطرح غير المراقب والضخم لهذه العناصر عبر بعض الصناعات أدى إلى وضع النظام الحيوي في خطورة حيث جعل فقط الكائنات الحية الأكثر مقاومة وتأقلماً هي التي تتطور وتتكاثر.

تصنف المعادن حسب الاحتياجات البشرية إلى:

1.   الاحتياجات الكبرى موجودة على نطاق واسع مثل الحديد.

2.   الاحتياجات الصغرى موجودة على نطاق ضيق مثل النحاس والزنك والسلينيوم.

فوائد المعادن الثقيلة:

1.   تستخدم في التشخيص الطبي مثل استخدام الفاليوم كحقن مباشرة عند إجراء الأشعة وكذلك جرعات من الكروم.

2.   يستخدم الرصاص باعتباره درع الإشعاع حول معدات الأشعة.

3.   تدخل المعادن الثقيلة في صناعة المبيدات الحشرية والبطاريات والسبائك والأصباغ والحلي وغيرها.

مصادر العناصر المعدنية في البيئة:

1.   المصادر الرئيسية للعناصر المعدنية المنحلة في المياه أو الموجودة على شكل رسوبيات هي: تفكك الصخور وغسيل التراب، النشاطات البركانية والجيوحرارية، استخلاص ومعالجة الفلزات المختلفة، الاستخدام المباشر للمعادن ومركباتها، مخلفات الصناعات ومصافي النفط في المناطق شديدة الكثافة السكانية.

2.   المصادر الجيولوجية: تعتبر الصخور الأم المصدر الرئيسي للعناصر الرئيسية والنذرة في التراب والمياه الطبيعية، تتحرر الفلزات الرئيسية المنحلة بواسطة عمليات فيزيائية وكيميائية مثل غسيل التراب، تآكل وانحلال الصخور الأولية عن طريق الاحتكاك مع المياه والأوكسجين وغاز ثاني أوكسيد الكربون ومركبات أخرى ذات طبيعة حمضية.

هذه العمليات التصخرية تقود إلى تحريك المعادن الموجودة في الرسوبيات عن طريق عمليات الأكسدة والإرجاع وعمليات التفكك اللاهوائي.

3.   المصادر البشرية الصناعية: الأنشطة البشرية وخصوصاً الصناعية منها تلعب دوراً أساسياً في خلخلة الحلقة الجيوكيميائية للمعادن. المصادر الرئيسية للمعادن الناتجة عن الأنشطة البشرية المختلفة هي استغلال مناجم الفلزات على اختلاف أنواعها والمعالجة الملحقة لهذه الفلزات، التطبيقات الصناعية والزراعية وخصوصاً صناعة البطاريات التي تتطلب استخدام العناصر مثل الرصاص والزئبق والكادميوم.

وكذلك الأسمدة الزراعية التي تحتوي على النحاس والزئبق والمبيدات الحشرية التي تحتوي على الزرنيخ والزئبق، والمنتجات الصيدلانية التي تستخدم العناصر مثل الرصاص والزئبق والكادميوم والقصدير والفضة في تراكيبها الدوائية، ومواد الاحتراق التي تحرر الرصاص والزئبق.

4.   المصادر الناتجة عن العمليات البيولوجية: العمليات البيولوجية تؤثر على الخواص الكيميائية والفيزيائية للمعادن في التربة ومن الممكن أن تسبب تعديل فيزيائي للبيئة. هذه العوامل من الممكن أن تؤدي إلى تعديل في تركيب الوسط، ذلك لأنها تستطيع أن تتآلف مع بعض المركبات الكيميائية عن طريق الأدمصاص أو الاحتواء الخلوي.