المزارع والأسمدة وراء 90% من انبعاثات الأمونيا عالميًا.. دراسة تكشف مخاطر صحية وبيئية

كشفت مراجعة علمية جديدة أن التلوث بغاز الأمونيا الناتج عن الأنشطة الزراعية لا تقتصر آثاره على جودة الهواء الذي نتنفسه، بل تمتد إلى مصادر المياه والغذاء، بما يثير مخاوف بشأن مجموعة من التأثيرات الصحية والبيئية، فيما تستكشف الدراسة إمكانية الاستعانة ببعض أنواع البكتيريا للمساعدة في التخلص من الأمونيا الزائدة.

وتُعد الزراعة المصدر الأكبر لانبعاثات الأمونيا، خاصة الناتجة عن مخلفات الحيوانات والأسمدة المستخدمة في الأراضي الزراعية.

وبمجرد انطلاق الأمونيا إلى الهواء، يمكن أن تتفاعل مع ملوثات أخرى لتكوين جسيمات دقيقة تشكل خطرًا على صحة الإنسان، كما يمكن أن تتسرب إلى مصادر المياه وتؤثر في جودتها وسلامتها.

واستعرض باحثون من أربع جامعات صينية الأدلة العلمية المتعلقة بتلوث الأمونيا، وتراكمها داخل جسم الإنسان، إلى جانب دور بعض أنواع البكتيريا التي قد تساعد في التخلص منها.

الزراعة المصدر الأكبر لانبعاثات الأمونيا

وفقًا لتقديرات الباحثين، تمثل الأنشطة الزراعية ما بين 80% و90% من إجمالي انبعاثات الأمونيا الناتجة عن الأنشطة البشرية على مستوى العالم.

وتشمل هذه الانبعاثات تربية الماشية واستخدام الأسمدة الزراعية والاستزراع المائي، الذي يتضمن تربية الأسماك والمحار وغيرها من الكائنات المائية.

وأوضح الباحثون، أن الأمونيا تنبعث من روث الحيوانات وبولها أثناء تحللهما، ما يعني فقدان جزء من هذه الانبعاثات خلال عمليات تخزين المخلفات الحيوانية والتعامل معها.

كما حددت الدراسة استخدام الأسمدة في المحاصيل الزراعية باعتباره مصدرًا رئيسيًا آخر لانبعاثات الأمونيا.

وأشار الباحثون إلى أن الصين والهند والولايات المتحدة وأوروبا تمثل أبرز المناطق التي تشهد مستويات مرتفعة من هذه الانبعاثات، إلى جانب مساهمة بعض الأنشطة الصناعية، مثل مصانع الكيماويات والأسمدة والأدوية ومصافي تكرير النفط.

وفي المدن، ترتبط انبعاثات الأمونيا أيضًا بمشكلات سوء إدارة مياه الصرف الصحي والنفايات.

وأضاف الباحثون، أن بعض مركبات الديزل تطلق الأمونيا من أنظمة العادم، خاصة عند استخدام اليوريا منخفضة الجودة في أنظمة معالجة الانبعاثات.

وتؤدي هذه المصادر مجتمعة إلى زيادة تلوث الهواء، بحيث لا تقتصر آثاره على المناطق الزراعية وحدها، بل تمتد إلى المناطق المحيطة بها.

كيف تؤثر الأمونيا في الهواء الذي نتنفسه؟

قد يتعرض الأشخاص الذين يعيشون أو يعملون بالقرب من المزارع والمنشآت الصناعية لاستنشاق الأمونيا بصورة مباشرة.

ووصف الباحثون هذا الغاز بأنه مادة مهيجة للعينين والممرات التنفسية، موضحين أن التعرض له لفترات طويلة يمكن أن يؤدي إلى تلف الأنسجة المبطنة للأنف والممرات الهوائية.

واستشهدت المراجعة بتجارب أُجريت على الحيوانات، أظهرت حدوث تغيرات في المجتمعات البكتيرية الموجودة في الأنف والأمعاء نتيجة التعرض للأمونيا، إلا أن التأثيرات المحتملة لهذه التغيرات على صحة الإنسان لم تُحسم بعد.

كما تناولت الدراسة التفاعلات الكيميائية التي تحدث عندما تختلط الأمونيا بثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين، وهي ملوثات تنتج عن حرق الفحم والوقود.

وتؤدي هذه التفاعلات إلى تكوين أملاح الأمونيوم، التي تمثل أحد المكونات الرئيسية للجسيمات الدقيقة العالقة في الهواء، المعروفة باسم PM2.5.

ويبلغ قطر هذه الجسيمات 2.5 ميكرومتر أو أقل، أي ما يعادل نحو واحد على ثلاثين من عرض شعرة الإنسان، وهو ما يسمح لها بالتغلغل عميقًا داخل الرئتين.

وقد أظهرت الدراسات أن التعرض لتلوث الجسيمات الدقيقة يمكن أن يؤدي إلى تفاقم الربو والتهاب الشعب الهوائية المزمن ومرض الانسداد الرئوي المزمن، فضلًا عن زيادة معدلات الإصابة بأمراض القلب والوفيات.

واستشهد الباحثون بتحليل علمي يعود إلى عام 2015، قدّر أن الجسيمات الدقيقة الموجودة في الهواء الطلق مسؤولة عن أكثر من 5% من الوفيات المبكرة على مستوى العالم.

من التربة إلى المياه.. كيف تصل مركبات النترات إلى الإنسان؟

لا تتوقف التأثيرات البيئية لانبعاثات الأمونيا عند تلوث الهواء، إذ يمكن أن تتحول مركبات الأمونيوم في التربة إلى نترات بفعل الكائنات الدقيقة الموجودة فيها.

وأوضح الباحثون أن النترات لا تبقى في مكانها، بل يمكن أن تنتقل إلى المياه الجوفية بفعل الأمطار والري، أو تُجرف من الأراضي الزراعية إلى الأنهار والبحيرات.

كما تمتص النباتات النترات من التربة أثناء نموها، ويمكن أن تتراكم في أوراق الخضراوات الورقية، مثل الخس، ما يجعل الإنسان معرضًا لتناولها من خلال الغذاء ومياه الشرب على حد سواء.

وبعد دخول النترات إلى جسم الإنسان، يتحول جزء منها إلى مادة النتريت.

وتؤثر هذه المادة في الهيموجلوبين، وهو البروتين الموجود في خلايا الدم الحمراء والمسؤول عن نقل الأكسجين، إذ تؤدي إلى تغيير تركيبه، بما يحد من قدرته على حمل الأكسجين إلى أنسجة الجسم.

ويُعد الرضع، خاصة صغار السن، الفئة الأكثر عرضة لهذه المخاطر، إذ يمكن أن تؤدي الحالات الشديدة إلى الإصابة بما يُعرف بمتلازمة الطفل الأزرق، التي قد تكون مميتة.

وتُعد مخاطر النترات على الأطفال أحد الأسباب التي دفعت منظمة الصحة العالمية إلى وضع حدود إرشادية لتركيزات النترات والنتريت في مياه الشرب.

مخاطر محتملة على الجهاز الهضمي والبيئة المائية

أشارت المراجعة إلى أن النترات والنتريت يمكن أن يتفاعلا داخل المعدة مع مركبات موجودة في الغذاء، بما يؤدي إلى تكوين مواد قد تكون مسببة للسرطان.

وربط الباحثون بين التعرض طويل الأمد لهاتين المادتين وارتفاع معدلات الإصابة بسرطانات المعدة والمريء وأجزاء أخرى من الجهاز الهضمي.

وعلى المستوى البيئي، يمكن أن تؤدي النترات التي تصل إلى الأنهار والبحيرات إلى زيادة نمو الطحالب والكائنات المائية المرتبطة بها، فيما يُعرف بظاهرة الإثراء الغذائي.

وقد تنتج بعض هذه التجمعات الطحلبية سمومًا يمكن أن تلوث المياه أو تتراكم داخل الأسماك والمحاريات.
وبالتالي، قد تصل هذه السموم إلى الإنسان من خلال مياه الشرب أو تناول الأغذية البحرية الملوثة، ويمكن أن تؤدي بعض أنواعها إلى تلف الكبد.

وتوضح الدراسة أن المغذيات الموجودة في المياه تساعد على نمو الطحالب، لكن الضرر الصحي ينتج عن السموم التي قد تطلقها بعض أنواعها، وليس عن زيادة المغذيات وحدها.

جسم الإنسان ينتج الأمونيا بصورة طبيعية

لا ترتبط مخاطر الأمونيا بالتعرض البيئي وحده، إذ ينتج جسم الإنسان هذه المادة بصورة طبيعية أثناء تكسير البروتينات، كما تسهم بكتيريا الأمعاء في إنتاج جزء منها خلال عمليات معالجة الغذاء.

وفي الظروف الطبيعية، يحول الكبد معظم الأمونيا إلى يوريا، يتخلص منها الجسم لاحقًا عن طريق البول.

وأوضح الباحثون أن بعض بكتيريا الأمعاء يمكنها استخدام الأمونيا أثناء نموها، أو المساعدة في توفير المركبات التي يحتاج إليها الكبد لمعالجتها.

واستعرضت المراجعة عددًا من الأنواع البكتيرية التي تمتلك هذه القدرات، من بينها بكتيريا Lactobacillus plantarum، التي تستطيع دمج الأمونيا في الأحماض الأمينية، وهي الوحدات الأساسية التي تتكون منها البروتينات.

وأشارت تجارب استشهد بها الباحثون إلى أن هذه البكتيريا قد تساعد في خفض مستويات الأمونيا في الدماغ.

لكنهم شددوا على أن مدى أمان هذه الآلية وفعاليتها لدى الأشخاص الذين يعانون ارتفاع مستويات الأمونيا لم يثبت بعد، مؤكدين أن النتائج الواعدة في التجارب لا تعني بالضرورة إمكانية تحويلها إلى علاج طبي متاح.

تضرر الكبد يرفع مستويات الأمونيا في الدم

قد يفشل الكبد المصاب بتلف شديد في التخلص من الكميات الكافية من الأمونيا الموجودة في الدم، ما يؤدي إلى ارتفاع مستوياتها وتأثيرها في وظائف الدماغ.

ويمكن أن يتسبب تراكم الأمونيا في حدوث اضطرابات عصبية تشمل التشوش الذهني ومشكلات التوازن والحركة.

كما قد تسهم الأمعاء في تفاقم المشكلة لدى مرضى تليف الكبد، وهي حالة تنتج عن التندب الذي يصيب أنسجة الكبد نتيجة الضرر المستمر على مدار سنوات.

واستشهد الباحثون بأدلة تشير إلى زيادة نشاط أحد الإنزيمات المسؤولة عن إنتاج الأمونيا داخل الأمعاء لدى هؤلاء المرضى.

وأظهرت دراسات أُجريت على الفئران أن استمرار ارتفاع مستويات الأمونيا في الدم لفترات طويلة يؤدي أيضًا إلى تغيرات في المجتمعات البكتيرية الموجودة بالأمعاء.

ووفقًا للباحثين، تزداد بعض المجموعات البكتيرية في هذه الظروف، بينما تتراجع مجموعات أخرى، من بينها أنواع مفيدة لصحة الجهاز الهضمي.

ويعمل الباحثون حاليًا على دراسة إمكانية تعديل هذه المجتمعات البكتيرية للمساعدة في تحسين حالة المرضى.

لكن معظم الأبحاث الحالية تركز على الأمونيا التي ينتجها الجسم داخليًا، وهو ما يترك تساؤلات مفتوحة بشأن تأثير التعرض للأمونيا من خلال الهواء والمياه والغذاء الملوث.

العلاجات المستخدمة للسيطرة على ارتفاع الأمونيا

أوضحت المراجعة أن عقاري اللاكتولوز وريفاکسيمين يُستخدمان في التعامل مع المشكلات المرتبطة بارتفاع الأمونيا لدى مرضى الكبد.

ويعمل اللاكتولوز على تعزيز نمو بعض الأنواع البكتيرية المفيدة في الأمعاء، بينما يساعد ريفاكسيمين، وهو مضاد حيوي، على تقليل أعداد مجموعات بكتيرية قد تسهم في تفاقم المشكلة.

ومع ذلك، يمكن أن يسبب كلا العقارين آثارًا جانبية، إذ قد يؤدي الإفراط في استخدام اللاكتولوز إلى الجفاف ومضاعفات أخرى، بينما قد يعاني بعض المرضى إسهالًا شديدًا أثناء تناول ريفاكسيمين.

وفي بعض الحالات، يمكن استخدام غسيل الكلى للمساعدة في إزالة الأمونيا من الدم، بينما يمثل زرع الكبد خيارًا علاجيًا للمرضى الذين يعانون أمراضًا كبدية شديدة، إذ يعالج السبب الأساسي المرتبط بفشل الكبد.

كما يُستخدم بنزوات الصوديوم مادة حافظة في الأغذية، ويدخل أيضًا في بعض العلاجات التي تستهدف خفض مستويات الأمونيا.

واستشهد الباحثون بتجربة أظهرت حدوث تغيرات محدودة في ميكروبيوم الأمعاء، حتى عند استخدام جرعة تعادل عشرة أضعاف الكمية اليومية المقبولة من هذه المادة.

وأشاروا إلى أن تأثيرات هذه الأدوية في البكتيريا المعوية لم تخضع للدراسة بصورة كافية حتى الآن.

البكتيريا تفتح مسارات جديدة للتخلص من الأمونيا

تستكشف الأبحاث العلمية إمكانية الاستفادة من بعض أنواع البكتيريا المستخدمة في معالجة مياه الصرف الصحي، والتي تستطيع تحويل الأمونيوم مباشرة إلى غاز النيتروجين، دون إنتاج النترات أو النتريت خلال هذه العملية.

ومن بين الأنواع التي تناولتها المراجعة بكتيريا Zobellella taiwanensis، التي تستخدم الأسيتون خلال عملية تحويل الأمونيوم.

لكن توظيف هذه البكتيريا داخل أمعاء الإنسان يواجه تحديات متعددة، أبرزها مدى قدرتها على البقاء والتكيف مع البيئة المعوية.

كما أن بعض أنواع البكتيريا القادرة على معالجة الأمونيا تحتاج إلى أيام أو أسابيع حتى تنمو، وهو ما قد يحد من سرعة الاستفادة منها في التطبيقات العلاجية.

وحددت المراجعة أربعة مسارات بحثية لتطوير هذه التقنيات.

يتمثل المسار الأول في الاعتماد على أنواع بكتيرية متكيفة بالفعل مع بيئة الأمعاء، بدلًا من استخدام سلالات مخبرية يصعب عليها البقاء داخل الجسم.

أما المسار الثاني فيعتمد على استخدام بكتيريا غير حية، مع الاحتفاظ بالإنزيمات النشطة الموجودة فيها، بما يسمح بالاستفادة من قدرتها على معالجة الأمونيا دون الحاجة إلى بقائها حية داخل الجسم.

ويركز المسار الثالث على تثبيت الخلايا البكتيرية أو الإنزيمات في أماكن محددة، بحيث تتمكن من إزالة الأمونيا داخل الأمعاء أو خارج الجسم.

بينما يستهدف المسار الرابع تعديل المجتمع البكتيري المعوي بصورة أوسع، بدلًا من التركيز على سلالة بكتيرية واحدة في كل مرة.

ورغم هذه المسارات البحثية الواعدة، لا يزال من الضروري إثبات مدى أمان هذه الأساليب وفعاليتها في خفض مستويات الأمونيا لدى البشر، وتحديد الفئات المرضية التي يمكن أن تستفيد منها.

ونُشرت المراجعة العلمية في مجلة The Innovation Reviews، تحت عنوان يتناول تلوث الأمونيا ومخاطره الصحية والبيئية، إلى جانب إمكانات الاستفادة من البكتيريا في الحد من تراكمها.