انبعاثات بشرية من الكادميوم المتطاير تُكتشف في مياه سطح المحيط الأطلسي الشمالي الاستوائي الغربي

معدن غير مرئي في محيط يتغيّر

يشتهر الكادميوم بكونه معدنًا ثقيلًا سامًا، لكن في المحيط المفتوح يتصرّف أكثر مثل عنصر غذائي نادر، يدور بهدوء بين الماء والنباتات العائمة الصغيرة والغلاف الجوي. تبحث هذه الدراسة في سبب احتواء مياه السطح في جزء من المحيط الأطلسي الشمالي الاستوائي على كمية مفاجِئة قليلة من الكادميوم ذات بصمة كيميائية غير معتادة، وتظهر أن تلوث الهواء الناتج عن النشاط البشري — وليس العمليات البحرية الطبيعية وحدها — يعيد بالفعل تشكيل كيمياء بحار تبدو نقية للوهلة الأولى.

لماذا يهم الكادميوم في مياه البحر

على الرغم من وجود الكادميوم في مياه البحر بمستويات ضئيلة جدًّا، إلا أن توزيعه يتبع ارتباطًا وثيقًا بالفوسفات، وهو مغذٍّ أساسي للنباتات البحرية. قرب السطح، تستهلك العوالق النباتية الكادميوم من الماء أثناء نموّها؛ وعندما تموت وتغوص، يتحرّر الكادميوم مرة أخرى في الأعماق مع تحلل المادة العضوية. وبما أن الأشكال الأخف والأثقل (النظائر) من الكادميوم تُمتص وتُعاد تدويرها بطرق مختلفة قليلًا، يستطيع العلماء استخدام هذه النظائر لتتبع حركة الكادميوم في المحيط ولتمييز إعادة التدوير الداخلية عن المداخل الخارجية مثل الأنهار أو الغبار المحمول جواً.

تتبُّع كتل المياه وامتزاج المحيط العميق

جمعت المجموعة عينات مياه من أربع محطات على طول الجزء الغربي من المحيط الأطلسي الشمالي الاستوائي، بين برمودا والبرازيل، وقيست تركيزات الكادميوم ونظائره من السطح حتى قرب 5000 متر. باستخدام نموذج مفصّل لامتزاج كتل المياه، أظهروا أن أنماط الكادميوم في المياه العميقة تُسيطر عليها في الأساس مزاوجة كتل مياه مصدرها شمال وجنوب الأطلسي والمحيط الجنوبي. في هذه الأعماق، استطاع النموذج أن يعيد بدقة كلاً من مقدار الكادميوم الموجود وتركيبته النظيرية، مما يشير إلى أن الدوران الفيزيائي البسيط هو المسيطر على سلوك الكادميوم بعيدًا عن السطح.

الحياة والتحلل في الأعماق المتوسّطة

في الأعماق المتوسطة، حيث تكون مستويات الأكسجين أقل وتتحلّل المادة العضوية الهابطة، تصبح العوامل البيولوجية أكثر أهمية. قارن الفريق مستويات الكادميوم المرصودة بتلك المتوقعة من امتزاج كتل المياه وحده، فوجدوا كميات "زائدة" كبيرة من الكادميوم في الطبقات قليلة الأكسجين. هذه الزيادة، التي قد تصل أحيانًا إلى نحو 80 بالمئة من الكادميوم المذاب هناك، تُفسّر على أفضل وجه بعملية إعادة التمعدن — أي تحرير الكادميوم من الجزيئات البيولوجية المتحللة. ومع ذلك، ظلت التوقيعات النظيرية في هذه الطبقات شبيهة جدًا بتلك المتوقعة من الامتزاج، مما يعني أن الكادميوم في الجسيمات والفي الماء المحيط له تكوين نظيري متقارب. ونتيجة لذلك، تغيّر إعادة التمعدن مقدار الكادميوم الموجود لكن تؤثر فقط بصورة طفيفة على بصمته النظيرية عند هذه الأعماق.

إشارة مفاجئة عند السطح المضيء

أكبر مفاجأة أتت من أول 100 متر. هنا كانت تركيزات الكادميوم منخفضة للغاية، كما هو متوقع في المياه الفقيرة بالمغذيات (قليلة الإنتاج) حيث تكون العوالق قد استنزفت معظم المعدن المتاح. ومع ذلك، كان الكادميوم المتبقي أخفًا نظيريًا مما هو عليه في المياه الأعمق، وهو عكس ما يُتوقع إذا كان البيولوجيا هي التأثير الوحيد. استبعدت الفحوص الدقيقة وجود مشاكل قياس، وأُثبت أن مساهمة الأنهار من رذاذ الأمازون المجاور كانت ضئيلة. كل هذا أشار إلى مصدر خارجي مختلف: ترسيب جوي لجسيمات حاملة للكادميوم، خاصة تلك المشبعة بآثار الأنشطة البشرية مثل الصهر، واحتراق الوقود الأحفوري، وحرق النفايات.

تلوّث الهواء يصل إلى بحار نائية

لاختبار هذه الفكرة، بنى المؤلفون نموذجًا سطحيًا بسيطًا للمحيط يوازن مدخلات الكادميوم من المياه الصاعدة العميقة والهبوط الجوي للجسيمات مقابل خسائر إلى الجسيمات الهابطة والتيارات النزولية. عندما أدخلوا قيمًا واقعية للغبار المحمول بالرياح، وقابلية ذوبان الكادميوم، والامتصاص البيولوجي، تمكّن النموذج من إعادة إنتاج التوقيعات النظيرية الخفيفة المرصودة فقط إذا كان جزء كبير من كادميوم السطح مصدره هباء جوي غني بالكادميوم ومتأثر بأنشطة بشرية ونظائريًا أخفّ. وتشير حساباتهم إلى أنه خلال فترة الدراسة، نشأ ما لا يقل عن نحو خُمس وربما ما يقارب النصف من الكادميوم المذاب في هذه المياه السطحية من انبعاثات بشرية حملتها الرياح.

ماذا يعني هذا للناس والكوكب

للغير متخصصين، الرسالة الأساسية هي أن التلوث الصناعي يترك بصمة يمكن اكتشافها في كيمياء حتى أبعد مناطق المحيط المفتوح. في الجزء الغربي من المحيط الأطلسي الشمالي الاستوائي، لم يعد نمط الكادميوم في مياه السطح يعكس صعود المياه الطبيعية وإعادة التدوير البيولوجي فقط؛ بل يحمل الآن أثر المداخن والاحتراق على اليابسة. وبينما تبقى المستويات المطلقة للكادميوم منخفضة للغاية، تظهر هذه الدراسة أن المعادن الطيّارة المنبعثة إلى الهواء يمكن أن تسافر بعيدًا وتغيّر التوازن الدقيق للعناصر النزِرية التي تدعم الحياة البحرية. تؤكد مثل هذه النتائج مدى الترابط بين غلافنا الجوي والمحيطات، وكيف يمكن للأنشطة البشرية على اليابسة أن تعيد تشكيل كيمياء البحر العالمي.

الاستشهاد: Xu, H., Rehkämper, M., Huang, Y. et al. Anthropogenic emissions of volatile Cd detected in western tropical North Atlantic surface seawater. Commun Earth Environ 7, 181 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03211-w

الكلمات المفتاحية: الكادميوم في المحيطات, الهباء الجوي البحري, تلوث المعادن النزِرية, كيمياء المحيط الأطلسي, انبعاثات بشرية