ما هو التركيز الحيوي؟

التركيز الأحيائي هو مصطلح يستخدم في علم السموم المائية ويشير إلى تراكم مادة كيميائية عندما يكون الماء هو المصدر الحصري للمادة الكيميائية في الكائن الحي أو في كائن حي. يصف عامل التركيز الأحيائي (BCF) مستوى مشاركة المواد الكيميائية بين البيئة والكائن الحي. يتم التعبير عن معامل التركيز الأحيائي عادة في وحدة من اللتر لكل كيلوغرام ، وهو مقياس ملليغرام من المواد الكيميائية لكل كيلوغرام من الكائن الحي إلى ملليغرام من المواد الكيميائية لكل لتر من الماء. العامل هو التركيز الكيميائي للكائن إلى نسبة تركيز الماء. هناك طرق مختلفة لقياس وتقييم التركيز الأحيائي والتراكم الأحيائي. بعض الطرق المستخدمة تشمل معامل تقسيم الأوكتانول في الماء ، وعامل التركيز الأحيائي (BCF) ، وعامل تراكم الرواسب الحيوية (BSAF) ، وعامل التراكم الأحيائي (BAF) ، وعامل التركيز الأحيائي القائم على التذبذب وغيرها.

تطبيقات التركيز الحيوي

عامل التركيز الأحيائي (BCF) الذي يزيد عن واحد هو مؤشر على وجود مواد كيميائية محبة للدهون أو مسعور. إنه مؤشر على احتمال وجود مادة للتراكم الأحيائي. هذه المواد الدهنية لها قابلية عالية للدهون مما يتيح لها أن تتراكم في الأنسجة التي تحتوي على نسبة عالية من الدهون ، في مقابل البيئة المائية مثل السيتوسول. في التنبؤ بالتقسيم الكيميائي في البيئة المحيطة ، يتم استخدام النماذج العلمية والتي بدورها تسمح بالتنبؤ بالمصير البيولوجي للمواد الكيميائية المحبة للدهون. أحد هذه النماذج هو نموذج تقسيم التوازن الذي يفترض وجود سيناريو لحالة ثابتة ، وسيتم وضع مصير مادة في نظام ما على أساس التنبؤ بالتركيزات ومراحل نقاط النهاية. النماذج العلمية الأخرى هي نماذج الهشاشة ونماذج شبكة الغذاء وغيرها.

التركيز الحيوي: تطبيقات لعلم السموم

تتيح عوامل التركيز الأحيائي التنبؤ بمستويات التلوث في الكائنات الحية اعتمادًا على التركيز الكيميائي للمياه المحيطة. لا تأخذ عوامل التركيز الأحيائي صراحةً في الاعتبار عملية التمثيل الغذائي ، وبالتالي ، يجب أخذها في الاعتبار في النماذج في مراحل أخرى من خلال معادلات الإزالة أو الامتصاص أو التدهور بالنسبة للكائنات الحية المعنية. بصرف النظر عن التنبؤ ، يتضمن تطبيق آخر لعوامل مركز Biocentration عبء الجسم ، الذي يصف الكمية الإجمالية للمادة الكيميائية في جسم الكائن الحي.

العوامل البيولوجية

العوامل البيولوجية حاسمة عند تحديد حدوث التركيز الأحيائي ، وهناك منافسة ضد معدل تعرض الكائن الحي من خلال أسطح الجهاز التنفسي ومعدل إفرازه ، وهو خسارة كيميائية. يمكن أن تحدد نسبة سطح إلى حجم الكائن الحي معدل امتصاص المواد من الماء المحيط. العامل الرئيسي الذي يؤثر على قيم عوامل التركيز الأحيائي هو النوع الذي يثير القلق لأنه يحدد العوامل البيولوجية التي تغير التركيز الحيوي.

المعايير البيئية

بعض العوامل البيئية تؤثر على التركيز الحيوي. نوعية المياه قد تؤثر على التوافر الحيوي. قد ترتبط الملوثات ومحتوى الجسيمات الطبيعية بالجزيئات الموجودة في امتصاص المياه والتي تعوق الكائن الحي تلوثها. تؤثر التغيرات في درجات الحرارة أيضًا على الطاقة الحيوية والتحول الأيضي. يؤثر التغير في درجة الحموضة ، الذي يتأثر بتغير درجات الحرارة ، على التوافر الحيوي للملوثات الأيونية.

آثار التركيز الأحيائي والتراكم الأحيائي على النظام البيئي المائي

الآثار الطويلة الأجل للتراكم الأحيائي والتركيز الأحيائي هي انخفاض في أعداد الأحياء البرية وتلف الكائنات الحية. عندما ترتبط المعادن الثقيلة ، مثل الزئبق والكادميوم والرصاص بجدران الخلايا ، يكون هناك خطر حدوث اضطراب في أسطح الخلايا ، مما يؤثر على عملية الأيض المؤدية إلى الوفاة في بعض الحالات. وفقا لدراسة أجريت عام 2001 عن آثار الفضة في العوالق الحيوانية ، فإن سمية المعادن تؤدي إلى مشاكل في الجهاز التناسلي. وجدت الدراسة أن هناك انخفاض في عدد البيض وكذلك اضطراب في نمو المبايض. أظهرت دراسة أجريت عام 2015 عن التوافر البيولوجي والسمية في المياه العذبة أن الأسماك المعرضة للكادميوم كانت تحتوي على حبيبات خشنة في السيتوبلازم. وهناك ملاحظة أخرى تمدد الأوعية الدموية في معظم الأمعاء السمكية.