دراسة ترموديناميكية لحلُّية الكلورديكون في الماء

لماذا لا يزال هذا المبيد الخفي مهماً

بعد عقود من حظره، لا يزال المبيد الكلورديكون يطارِد جزر فرنسية في الكاريبي، حيث يبقى في التربة ويمكن أن يدخل الأنهار والبحر. تتناول هذه الدراسة بعناية مدى سهولة ذوبان الكلورديكون في الماء عبر نطاق واسع من درجات الحرارة، وهي خاصية أساسية اتضح أنها حاسمة لفهم كيفية تحركه في البيئة ووصوله إلى الناس عبر الطعام والماء.

مُلوِّث طويل الأمد في مجتمعات جزرية

كان الكلورديكون، الذي استُخدم سابقاً على نطاق واسع في مزارع الموز، معروفاً الآن كمُلوِّث شديد السمية يمكن أن يخل بالتوازن الهرموني وربُط بسرطان البروستاتا ومضاعفات الحمل وتأثيرات على نمو الرضع. وبما أنه يتحلل ببطء شديد، تبقى كميات كبيرة محبوسة في التربة. لسنوات، اعتقد العلماء أن الكلورديكون يذوب في الماء بدرجة ضئيلة، ما دلَّ على أنه سيبقى محصوراً في الأرض. ومع ذلك، استندت تلك التقديرات المبكرة إلى حسابات غير مباشرة بدلاً من قياسات مباشرة، ما ترك فجوة كبيرة في فهم مدى سهولة انتشار هذا المبيد.

قياس المقدار الفعلي للذوبان

لسد هذه الفجوة، أجرى الباحثون تجارب مخبرية دقيقة، حركوا الكلورديكون الصلب في ماء نقي عند درجات حرارة تتراوح من فوق التجمد بقليل إلى قرب الغليان. بعد أن بلغ كل خليط حالة مستقرة، أزالوا المادة الصلبة المتبقية واستخدموا طريقة حساسة بالكروماتوغرافيا الغازية والمطيافية الكتلية لقياس كمية الكلورديكون التي انتقلت إلى الماء. عند درجة الحرارة المرجعية الشائعة 25 °م، وجدوا ذوبانية مقدارها 10.69 ملليغرام لكل لتر، أي ما يقارب أربعة أضعاف القيمة المقُبولة طويلاً والمقدرة بـ 2.7 ملليغرام لكل لتر. وهذا يعني أن كمية أكبر من الكلورديكون يمكن أن تدخل الماء، وفي نهاية المطاف السلسلة الغذائية، مما سبق افتراضه.

ما تكشفه الحرارة عن العملية

درس الفريق أيضاً كيف تتغير الذوبانية مع درجة الحرارة لكشف الترموديناميكا الكامنة، القوانين التي تصف كيف يتغير الطاقة والعدم النظام خلال الذوبان. مع ازدياد حرارة الماء، أصبح الكلورديكون أكثر ذوباناً، ما يدل على أن الحرارة تُسهل العملية. من خلال تحليل اعتماد الذوبانية على درجة الحرارة، حسب المؤلفون أن ذوبان الكلورديكون في الماء يمتص حرارة، أي إنه تفاعل ماص للحرارة، وأنه يواجه معارضة قوية نتيجة انخفاض في العشوائية. ببساطة، تصبح جزيئات الماء أكثر تنظيماً حول المبيد، مما يعكس طبيعته الكارهة للماء (غير المحبة للماء). وهذا يشجع جزيئات الكلورديكون على التجمع معاً أو الالتصاق بجزيئات مثل الرواسب والمواد العضوية بدلاً من الانتثار بشكل متساوٍ في الماء.

استخدام نماذج للتنبؤ بالسلوك في العالم الواقعي

لاختبار ما إذا كانت النماذج الرياضية الشائعة يمكن أن تصف هذا السلوك، طابق الباحثون بياناتهم مع معادلتين مستخدمتين على نطاق واسع تربطان الذوبانية بدرجة الحرارة والتفاعلات الجزيئية. أعاد نموذج أبيلبلات (Apelblat) إنتاج القياسات بشكل جيد جداً، وسمح لهم بتقدير كميات رئيسية مثل تغيرات الطاقة والسعة الحرارية أثناء الذوبان. كما طبقوا نموذج السوائل الغير عشوائية الثنائية (Non Random Two Liquids - NRTL)، الذي يُستخدم غالباً لوصف مخاليط جزيئات مختلفة. التقط هذا النموذج الاتجاه العام للبيانات واقترح أنه، بمتوسط، تُرتب جزيئات الكلورديكون والماء بطريقة إلى حد كبير عشوائية، على الرغم من أن المبيد يتفاعل فقط بشكل ضعيف مع السائل المحيط.

ماذا يعني ذلك للبشر والنُظُم البيئية

بشكل عام، تُظهر الدراسة أن الكلورديكون أكثر ذوبانية في الماء مما كان يُعتقد سابقاً، لا سيما عند درجات الحرارة الأدفأ النمطية للمناخات الاستوائية. وفي الوقت نفسه، تفسر مقاومته للاختلاط المتساوي مع الماء وميوله للارتباط بالرواسب والمواد العضوية سبب قدرته على التحرك عبر الأنهار وفي الوقت ذاته تخزينه في التربة والطين لفترات طويلة. بالنسبة للمجتمعات المتأثرة والجهات التنظيمية، توفر هذه القياسات والنماذج الجديدة أساساً أكثر صلابة للتنبؤ بمسارات انتقال الكلورديكون، ومدى استمراريته، وأي استراتيجيات تنظيف ستكون على الأرجح الأكثر فعالية.

الاستشهاد: Buric, D., Chaspoul, F., Prinderre, P. et al. Thermodynamics study of chlordecone solubility in water. Sci Rep 16, 15912 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43690-7

الكلمات المفتاحية: الكلورديكون, تلوث المبيدات, ذوبانية في الماء, تلوث التربة, تراكم حيوي