شناسایی عامل نشست آرسنیک به آب‌های زیرزمینی
تاکنون گزارش‌های زیادی از آلودگی منابع آبی زیرزمینی برخی کشورهای جنوب و جنوب شرق آسیا به ماده سمی آرسنیک گزارش شده است. این آرسنیک که گاهی بین 20 تا 100 برابر بیشتر از استاندارد اعلام شده از سوی سازمان بهداشت جهانی است، سبب مسمومیت هزاران نفر در کشورهایی نظیر کامبوج، هندوستان، میانمار، ویتنام و چین می‌شود.
با این وجود منشا اصلی این آلودگی تا همین اواخر همچنان نامشخص بود. به هر حال به تازگی تیمی از پژوهشگران دانشگاه استنفورد موفق شدند سازوکار عملکرد میکروبی که این آرسنیک را وارد آب‌های زیرزمینی می‌کند شناسایی کنند. این یافته می‌تواند در زمینه مدیریت زمین و نیز طرح‌های توسعه‌ای در این مناطق کاربرد زیادی داشته باشد.
در سنگ‌های موجود در رشته کوه‌های هیمالیا در شرق آسیا، عنصر آرسنیک با اکسید آهن ترکیب شده است. حرکت آب از سمت کوهستان به رودخانه‌های بزرگ سبب می‌شود که این ماده به همراه آب وارد حوزه‌های بزرگ آبی و تالابی این مناطق شود. دانشمندان می‌دانستند که برخی باکتری‌ها در نبود اکسیژن، می‌توانند از آرسنیک و دی اکسید آهن به عنوان جایگزین اکسیژن برای تنفس استفاده کنند. در واقع این باکتری‌ها آرسنیک را از اکسید آهن جدا کرده و این ماده سمی را وارد آب‌های زیرزمینی می‌کنند.
با این وجود، مشخص نبود که این باکتری‌ها از چه منبعی به عنوان انرژی برای این فرآیند جداسازی استفاده می‌کنند. همین مساله سبب می‌شد که طراحی راهکارهای مشخص برای مقابله با آلودگی آرسنیکی منابع آبی با شکست روبرو شود.
در این پژوهش، محققان قصد داشتند بدانند که آیا این باکتری‌های آزادکننده آرسنیک از بقایای تازه مواد گیاهی موجود نزدیک سطح آب تغذیه می‌کنند و یا اینکه از مواد زیستی قدیمی‌تر موجود در اعماق زیرین تالابها به عنوان غذا بهره می‌برند. همچنین تعیین اینکه آیا نحوه آزادسازی آرسنیک در مناطق مختلف آسیا با هم یکسان است یا خیر نیز از دیگر پرسش‌هایی بود که دانشمندان قصد داشتند پاسخی برای آن بیابند.
آنها برای پاسخ به این دو پرسش، به مجموعه‌ای از آزمایشات دست زدند. در ابتدا نمونه‌هایی از رسوبات از دو منطقه متفاوت یعنی تالاب‌های فصلی در کامبوج (که در آن خاک منطقه در طی چند ماه از سال از آب اشباع است) و نیز تالاب‌های دایمی (که همیشه آب دارند) به دست آوردند. این پژوهشگران از این جهت به سراغ تالابها رفتند که این مناطق در کشورهای شرق آسیا، اصلی‌ترین محلی هستند که دچار آلودگی آرسنیکی می‌شوند.
ترکیب این رسوبات با آب‌های زیرزمینی در آزمایشگاه نشان داد که باکتری‌های بدون اکسیژن موجود در سطح یکی دو متری تالابها، برای تنفس خود آرسنیک آزاد می‌کنند. با این وجود آب‌هایی که با رسوبات به دست آمده از تالاب‌های موسمی (فصلی) ترکیب شده بود آرسنیکی در خود نداشت.
این پژوهشگران این گونه نتیجه گیری کردند که باکتری‌هایی که در لایه‌های کم عمق تالاب‌های فصلی زندگی می‌کنند، همه مواد گیاهی قابل هضم را در طی فصول خشک مصرف می‌کنند. در نتیجه، پس از پر شدن این مناطق با آب، دیگر غذایی برای باکتری‌ها باقی نمی‌ماند و به همین دلیل، از انرژی لازم برای جداسازی آرسنیک از اکسید آهن برخوردار نخواهند بود.
این دانشمندان برای اثبات فرضه خود، مقداری گلوکز (که نوعی قند سرشار از کربن و قابل هضم است) را به نمونه آب تالاب‌های فصلی افزودند و مشاهده کردند که میکروب‌های موجود در آن به سرعت آرسنیک آزاد می‌کنند.
این مطالعه نشان می‌دهد که در شرایط عادی، میکروب‌های موجود در تالاب‌های فصلی نمی‌توانند آرسنیک چندانی به منابع زیرزمینی آب بیافزایند. اما اگر کاربری این زمین‌ها تغییر یابد، آیا این وضعیت همچنان باقی می‌ماند؟
پژوهشگران برای این کار، به شبیه سازی تبدیل یک تالاب موسمی را در ابعاد کوچک به یک تالاب دایمی پرداختند. همان طور که پیش بینی می‌شد، در این صورت آرسنیک زیادی تولید می‌شد.
این یافته نشان می‌دهد که اقداماتی نظیر ساخت سد و یا تغییر شیوه کشاورزی و افزودن اکسیژن و یا نیترات به خاک می‌تواند سبب تغییر الگوی تولید آرسنیک در مناطق مختلف شود.
این پژوهش به تازگی در نشریه Nature Geoscience منتشر شده است.
No tags for this post.
