كيف تدور ذرات النيتروجين في الطبيعة وتؤثر في صحتنا؟

دورة النيتروجين هي مجموعة عمليات تنقل العنصر بين الغلاف الجوي والتربة والمياه والكائنات الحية، وتغير صورته الكيميائية خلال ذلك. فقد يوجد غازًا في الهواء، أو أمونيومًا ونترات في التربة، أو جزءًا من البروتينات داخل الخلايا. ولا يسير العنصر في طريق واحد ثابت؛ بل تتداخل مساراته بحسب ظروف البيئة ونشاط الكائنات الدقيقة.

يشكل غاز النيتروجين نحو 78% من الهواء، لكن معظم الكائنات لا تستطيع استخدامه بهذه الصورة. ويرجع ذلك إلى قوة الرابطة بين ذرتيه، التي تجعل تحويله إلى مركبات قابلة للاستخدام عملية تحتاج إلى آليات خاصة. لذلك لا يعني وجود النيتروجين بوفرة في الجو أنه متاح مباشرة لتغذية النباتات أو الإنسان.

يدخل النيتروجين في تركيب الأحماض الأمينية التي تبني البروتينات، ومنها الإنزيمات والأجسام المضادة ومكونات العضلات. وهو أيضًا جزء أساسي من المادة الوراثية التي تحمل تعليمات عمل الخلايا وتكاثرها. لذا ترتبط أهميته بالنمو وتجديد الأنسجة ووظائف الجسم اليومية، وليس ببناء العضلات وحده.

يحصل الإنسان عليه أساسًا من هضم البروتينات الموجودة في الطعام. أما غاز النيتروجين الذي نستنشقه فلا يتحول داخل الجسم إلى بروتين غذائي. وعندما يهدم الجسم الأحماض الأمينية، يحول الكبد معظم النيتروجين الزائد إلى يوريا تتخلص منها الكليتان عبر البول، ليعود بذلك إلى البيئة ضمن المخلفات.

1. تثبيت النيتروجين

في هذه المرحلة يتحول غاز النيتروجين إلى مركبات يمكن أن تدخل في العمليات الحيوية. تؤدي هذه المهمة أنواع معينة من البكتيريا وكائنات دقيقة أخرى، يعيش بعضها حرًا في التربة أو الماء، ويعيش بعضها في علاقة تكافلية مع النباتات، مثل البكتيريا الموجودة في عقد جذور البقوليات. ويساهم البرق أيضًا في تكوين مركبات نيتروجينية تصل إلى الأرض مع المطر، بينما يثبت الإنسان النيتروجين صناعيًا لإنتاج الأسمدة.

2. النترجة

تحول كائنات دقيقة الأمونيا أو الأمونيوم إلى نتريت، ثم تحول كائنات أخرى النتريت إلى نترات. تحدث هذه العمليات عادة عندما يتوفر الأكسجين. وتستطيع النباتات الاستفادة من النترات، لكنها تذوب بسهولة في الماء وقد تنتقل إلى المياه الجوفية إذا زادت كميتها على قدرة النباتات على امتصاصها.

3. الاستيعاب داخل الكائنات الحية

تمتص النباتات النيتروجين غالبًا في صورة نترات أو أمونيوم، ثم تستخدمه لبناء الأحماض الأمينية ومركباتها الأخرى. وينتقل العنصر إلى الحيوانات والإنسان عند تناول النباتات أو الأغذية الحيوانية. بهذه الطريقة تصل ذرات كانت جزءًا من التربة أو الهواء إلى أنسجة الكائنات الحية عبر الشبكات الغذائية.

4. التحلل وتكوين الأمونيوم

عندما تموت الكائنات أو تطرح فضلاتها، تفكك البكتيريا والفطريات المركبات العضوية المحتوية على النيتروجين، وتطلق الأمونيا أو الأمونيوم. تسمى هذه العملية بالأمونة، وهي تعيد العنصر إلى مخزون التربة والماء بدل بقائه محبوسًا في البقايا العضوية. ويمكن بعد ذلك للنباتات استخدامه أو للكائنات الدقيقة تحويله إلى صور أخرى.

5. نزع النيتروجين والعودة إلى الهواء

في البيئات الفقيرة بالأكسجين، تستخدم بعض البكتيريا النترات وتحولها عبر خطوات إلى غازات نيتروجينية، من بينها غاز النيتروجين الذي يعود إلى الغلاف الجوي. وقد يتكون أيضًا أكسيد النيتروز، وهو غاز يسهم في الاحترار العالمي. وهناك مسارات ميكروبية أخرى تعيد النيتروجين إلى الهواء، لذلك فالدورة أوسع من مخطط خطي بسيط.

تساعد الأسمدة النيتروجينية على زيادة الإنتاج الزراعي عندما تستخدم وفق احتياجات المحصول والتربة. لكن الإضافة الزائدة، أو سوء إدارة روث الحيوانات ومياه الصرف، قد يرفع كمية المركبات النيتروجينية المتسربة إلى الأنهار والبحيرات والمياه الجوفية. ويسهم احتراق الوقود كذلك في إطلاق أكاسيد النيتروجين التي تشارك في تلوث الهواء.

• زيادة المغذيات في المياه قد تشجع النمو المفرط للطحالب، ثم يقل الأكسجين عند تحللها فتتضرر الكائنات المائية.
• بعض ازدهارات الطحالب والبكتيريا الزرقاء قد تنتج سمومًا، لكن وجود الطحالب لا يعني دائمًا وجود سموم.
• تراكم النترات في مصادر مياه الشرب قد يمثل خطرًا صحيًا، خصوصًا على الرضع.
• تؤثر انبعاثات بعض المركبات النيتروجينية في جودة الهواء والمناخ، بصورة تختلف عن غاز النيتروجين الطبيعي في الجو.

توجد النترات طبيعيًا في خضراوات مثل الخس والسبانخ والشمندر. ولا يصح مساواة تناول هذه الأطعمة ضمن نظام متوازن بشرب ماء ملوث؛ فالخضراوات توفر أليافًا وفيتامينات ومركبات مفيدة. ويتأثر تقييم الخطر بكمية التعرض ومصدره وعمر الشخص والظروف المصاحبة، لا بمجرد وجود اسم المادة.

يمكن أن يتحول جزء من النترات إلى نتريت، وقد يؤثر النتريت في قدرة الهيموغلوبين على نقل الأكسجين، مسببًا حالة تسمى ميتهيموغلوبينية الدم. الرضع دون ستة أشهر أكثر عرضة لهذا الخطر، خصوصًا عند تحضير الحليب الصناعي بماء مرتفع النترات. ولا يمكن الاعتماد على طعم الماء أو رائحته أو شفافيته للحكم على سلامته.

• إذا كنت تستخدم بئرًا خاصًا، افحص المياه دوريًا وفق توصيات الجهة الصحية المحلية، وخاصة قبل استخدامها لتحضير حليب الرضع.
• عند ثبوت ارتفاع النترات، استخدم مصدر ماء مأمونًا واستشر مختصًا بشأن المعالجة المناسبة؛ فليست كل المرشحات المنزلية قادرة على إزالتها.
• لا تعتمد على الغلي لإزالة النترات؛ فهو لا يزيلها وقد يزيد تركيزها مع تبخر الماء. واتبع بصورة منفصلة إرشادات التحضير الآمن للحليب الصناعي.
• استخدم الأسمدة بحسب الحاجة، وتجنب وضعها قرب الآبار أو المجاري المائية، واحرص على صيانة أنظمة الصرف.
• نوّع مصادر البروتين بين البقوليات والبيض والألبان والأسماك واللحوم بحسب احتياجاتك الصحية، ولا تتناول مكملًا لمجرد زيادة النيتروجين.

اطلب الرعاية الطارئة إذا ظهر ازرقاق أو لون رمادي في الشفتين أو الجلد، أو صعوبة في التنفس، أو خمول شديد، خصوصًا لدى رضيع تناول حليبًا محضرًا بماء بئر غير مفحوص. قد تكون لهذه العلامات أسباب متعددة وخطيرة، ولا ينبغي انتظار نتيجة تحليل الماء قبل طلب المساعدة.

إذا كشف الفحص ارتفاع النترات في مصدر شرب الأسرة دون أعراض، توقف عن استخدامه للشرب وتحضير الطعام واستشر الجهة الصحية بشأن البديل والإجراءات اللازمة. وتحدث مع الطبيب عن التعرض، خاصة إذا كان هناك رضيع. أما مرضى الكلى أو الكبد، فقد يحتاجون إلى خطة غذائية فردية؛ ولا ينبغي تعديل البروتين اعتمادًا على فهم دورة النيتروجين وحده.