ملاحظات مباشرة على أصناف الزئبق المؤكسد في الغلاف الجوي بالمناطق القطبية

لماذا يهم الزئبق عند القطبين الناس

قد يبدو تلوث الزئبق مشكلة محصورة في المداخن وميزان الحرارة القديم، لكنه يتراكم بهدوء في الأسماك والثدييات البحرية التي تعتمد عليها العديد من المجتمعات الشمالية كمصدر للطعام. ما يحدث للزئبق في الهواء البارد المضاء فوق جليد بحر القطب الشمالي أو ثلوج القطب الجنوبي يحدد مقدار هذا المعدن السام الذي ينتهي في المحيط وفي نهاية المطاف على موائدنا. تقدم هذه الدراسة أول قياسات مباشرة وفي الوقت الحقيقي لأشكال محددة من الزئبق المؤكسد في الهواء القطبي، مما يضطر العلماء إلى إعادة التفكير في كيفية تحرك هذا الملوث العالمي وتحوله وترسبه مرة أخرى على الأرض.

كيف ينتقل الزئبق ويتحول

يدخل الزئبق المنبعث من محطات الطاقة والصناعة ومصادر أخرى الغلاف الجوي عادة على شكل غاز محايد قادر على التجوال حول الكوكب لأشهر عديدة. بمفرده، هذا الشكل لا يذوب بسهولة في الماء ولا يلتصق بالأسطح بسرعة. في المناطق القطبية، مع ذلك، يوقظ ضوء الشمس الساطع على الثلج والجبال الجليدية المالحة ذرات هالوجين شديدة التفاعل مثل البروم واليود. تعمل هذه الذرات كخطاطيف كيميائية، تلتقط غاز الزئبق البطيء الحركة وتحوله إلى أشكال مؤكسدة تميل أكثر إلى الذوبان في الماء أو الالتصاق بالجسيمات أو الغسل في الثلج والمطر.

عيون جديدة على ملوثات غير مرئية

حتى الآن، نادراً ما كان يمكن للعلماء رؤية جزيئات الزئبق المؤكسدة هذه بشكل منفرد في الجو الحقيقي. كانت معظم الأدوات بحاجة إلى جمعها على مرشحات أو طبقات لعدة ساعات أو أيام، مما يخلط بين جميع الأشكال ويفقد تفاصيل مهمة. في هذا البحث، استخدم العلماء مطياف كتلة فائق الحساسية يشحن الجزيئات في الهواء بلطف ثم يوزنها بدقة فائقة. نشروا هذا الجهاز في محطة فنلندية في القطب الجنوبي وعلى متن كاسحة جليد انجرفت مع جليد بحر القطب الشمالي، ملتقطين لقطات من الهواء القطبي كل بضع دقائق. سمح هذا الإعداد بتمييز جزيئات الزئبق المؤكسدة المختلفة حسب كتلتها الدقيقة وبصماتها النظيرية الطبيعية.

ما كشفه الهواء فوق الجليد

أظهرت القياسات أنه في كل من القطب الشمالي والقطب الجنوبي، كان مركب واحد — ثنائي بروميد الزئبق — هو النوع المهيمن من الزئبق المؤكسد في هواء الربيع قرب السطح. في القطب الجنوبي، رصدت الأجهزة أيضاً ثنائي كلوريد الزئبق وعدة أشكال محتوية على اليود، كاشفة عن خليط كيميائي أغنى مما كان متوقعاً. تطابقت مستويات هذه الأنواع، من حيث الكتلة الكلية، مع ما أبلغت عنه طرق أكثر تقليدية للزئبق المؤكسد، مما يشير إلى أن الجزيئات المفككة حديثاً تمثل جزءاً كبيراً مما كانت تقيسه الأدوات السابقة ككمية مجمعة واحدة. والأهم من ذلك، أن ذروات ثنائي بروميد الزئبق تزامنت مع هبوطات في الزئبق المحايد وتغيرات في الأوزون، مما يبرز الدور المركزي لكيمياء البروم المدفوعة بأشعة الشمس في تشكيل تلوث الزئبق قرب القطبين.

لماذا تخطئ النماذج الحالية التقدير

كانت نماذج الحاسوب التي تحاكي تلوث الزئبق العالمي تتوقع صورة مختلفة تماماً. تفترض عادة أن ثنائي كلوريد الزئبق وبعض الأشكال الحاوية على مجموعة الهيدروكسيل تهيمن على المخزون المؤكسد، بينما يلعب ثنائي بروميد الزئبق دوراً ثانوياً فقط. تتناقض بيانات الحقل الجديدة مباشرة مع هذه الافتراضات: يبدو أن ثنائي بروميد الزئبق يحمل جزءاً أكبر من حمل الزئبق المؤكسد مما تسمح به النماذج، وتظهر كيمياء اليود كلاعب لم يُقدر من قبل. وبما أن كل نوع من أنواع الزئبق المؤكسد يتحلل تحت أشعة الشمس ويلتصق بالجسيمات ويذوب في الماء بمعدل خاص به، فإن خطأ تحديد الخلطة يمكن أن يغيّر المكان والسرعة التي يعود بها الزئبق إلى السطح.

ما يعنيه هذا للمحيطات والغذاء والسياسة

بالنسبة لغير المتخصصين، الخلاصة أن ليس كل الزئبق في الهواء يتصرف بنفس الطريقة. إذا كانت الأشكال سريعة التحلل مثل ثنائي بروميد الزئبق أكثر شيوعاً مما كان متوقعاً، فقد يتحول المزيد من الزئبق المؤكسد إلى شكله المحايد طويل الأمد ويسافر أبعد قبل دخوله المحيط أو اليابسة. قد يغيّر ذلك المناطق التي تستقبل أكبر ترسبات من الزئبق ومقدار ما يتراكم في الأسماك في نهاية المطاف. من خلال تحديد جزيئات الزئبق المؤكسدة الفردية في الهواء القطبي مباشرة، توفر هذه الدراسة التفاصيل الكيميائية المفقودة اللازمة لتحسين النماذج العالمية وتقييم أثر ضوابط التلوث والاتفاقيات الدولية التي تهدف إلى حماية النظم البيئية وصحة الإنسان من الزئبق.

الاستشهاد: Jokinen, T., Gómez Martín, J.C., Feinberg, A. et al. Direct observations of atmospheric oxidized mercury speciation in polar areas. Nat Commun 17, 3160 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71146-z

الكلمات المفتاحية: زئبق جوي, مناطق قطبية, كيمياء الهالوجينات, تلوث الهواء, مطيافية الكتلة