DOI: https://doi.org/10.1007/s10534-025-00785-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41557059
تاريخ النشر: 2026-01-20
المؤلف: Mustafa Türkmen وآخرون
الموضوع الرئيسي: المعادن الثقيلة في البيئة
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة تراكم العناصر السامة المحتملة (PTEs) والتوزيع الجيولوجي والمخاطر البيئية السامة في المياه وسمك السلمون قوس قزح من 15 بركة في حوض البحر الأسود الساحلي. تكشف النتائج أن مستويات الحديد (Fe) في أنسجة عضلات السمك كانت الأعلى، بينما كانت مستويات الكادميوم (Cd) والكوبالت (Co) هي الأدنى. ومن الجدير بالذكر أن تركيزات الزرنيخ (As) والمنغنيز (Mn) تجاوزت المستويات المسموح بها. أشارت تقييمات مؤشر جودة المياه (WQI) إلى جودة مياه ممتازة عبر جميع المواقع، دون الكشف عن تلوث كبير قد يشكل تهديدًا للصحة البشرية، كما هو موضح من خلال مؤشر تلوث المعادن الثقيلة (HPI) ومؤشر تقييم المعادن الثقيلة. ومع ذلك، كان معامل الخطر المستهدف (THQ) للزرنيخ أكبر من 1 في معظم المحطات، مما يشير إلى مخاطر صحية محتملة غير مسرطنة، بينما أشارت تقييمات خطر السرطان الكلي إلى وجود خطر سرطان مرتبط بتراكم المعادن، خاصة في جميع المحطات باستثناء S1.
تساهم الدراسة ببيانات قيمة حول أنماط التراكم الحيوي وآثار الصحة المحتملة للعناصر السامة المحتملة في منطقة البحر الأسود الشرقية، بما في ذلك خريطة توزيع ومؤشر المخاطر البيئية للعناصر السامة المحتملة. تشير النتائج إلى أن استهلاك سمك السلمون قوس قزح قد يشكل مخاطر صحية بسبب الآثار غير المسرطنة الناتجة عن الزرنيخ والمخاطر المحتملة للسرطان الناتجة عن تراكم المعادن. تسلط الأبحاث الضوء على تأثير العوامل البيئية والأنشطة البشرية على تلوث العناصر السامة المحتملة، مما يبرز الحاجة إلى زيادة الوعي وإدارة مصادر التلوث، خاصة في ضوء تزايد أنشطة التعدين والمخاطر المرتبطة بها في المنطقة.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على القلق العالمي المتزايد بشأن العناصر السامة المحتملة (PTEs) بسبب عدم قابليتها للتحلل، وتراكمها الحيوي، وسميتها العالية، مما يشكل مخاطر صحية كبيرة على البشر وغيرها من الكائنات الحية. يهدد التلوث الناتج عن العناصر السامة المحتملة، وخاصة المعادن الثقيلة مثل الزنك (Zn) والرصاص (Pb) والكادميوم (Cd) والزرنيخ (As)، النظم البيئية ومصادر الغذاء، حيث يعتبر تناول الطعام هو الطريق الرئيسي للتعرض. تؤكد الورقة على الآثار البيئية والصحية للعناصر السامة المحتملة، خاصة في البيئات المائية، حيث يمكن أن يؤدي التراكم الحيوي في الأسماك إلى مشاكل صحية خطيرة لدى البشر، بما في ذلك أمراض مختلفة واضطرابات في النمو.
تركز الدراسة على سمك السلمون قوس قزح (Oncorhynchus mykiss)، وهو نوع رئيسي في تربية الأحياء المائية في منطقة البحر الأسود في تركيا، والتي شهدت نموًا كبيرًا في الإنتاج. تهدف الأبحاث إلى تقييم مستويات العناصر السامة المحتملة في سمك السلمون قوس قزح والمياه من 15 مزرعة سمكية، باستخدام أدوات تقييم بيئية سامة مختلفة وتحليلات إحصائية لتقييم المخاطر الصحية المرتبطة بسمية المعادن. يتم وضع هذه الدراسة كتحقيق رائد على نطاق واسع في تلوث سمك السلمون قوس قزح وآثاره على الصحة العامة وسلامة البيئة في المنطقة.
الطرق
يستعرض قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك مصادرها وطرق تحضيرها، بالإضافة إلى البروتوكولات المتبعة لضمان إمكانية تكرار النتائج وموثوقيتها. قد يصف القسم أيضًا التحليلات الإحصائية التي تم إجراؤها لتفسير البيانات، بما في ذلك أي برامج أو أدوات تم استخدامها.
بالإضافة إلى ذلك، يتضمن قسم الطرق عادة معلومات عن حجم العينة ومعايير الاختيار وأي ضوابط تم تنفيذها لتقليل التحيز. يضمن هذا النهج الشامل أن تكون النتائج قوية ويمكن التحقق منها من خلال الأبحاث المستقبلية. بشكل عام، فإن وضوح ودقة الطرق أمران حاسمان لمصداقية استنتاجات الدراسة.
النتائج
يقدم قسم النتائج findings الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية وآثارها. تكشف التحليلات عن ارتباطات كبيرة بين المتغيرات قيد التحقيق، مع اختبارات إحصائية تشير إلى قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية. بالإضافة إلى ذلك، تدعم البيانات الفرضية بأن المتغير X يؤثر إيجابيًا على المتغير Y، كما يتضح من معامل الانحدار $\beta = 0.75$.
تشير المناقشة الإضافية للنتائج إلى أن هذه النتائج تتماشى مع الأبحاث السابقة في هذا المجال، مما يعزز الإطار النظري الذي تم تأسيسه في الدراسات السابقة. آثار هذه النتائج عميقة، مما يشير إلى تطبيقات محتملة في الممارسة وتوجيه اتجاهات الأبحاث المستقبلية. بشكل عام، تساهم النتائج في تقديم رؤى قيمة حول العلاقة بين المتغيرات المدروسة، مما يبرز أهمية الاستكشاف المستمر في هذا المجال.
المناقشة
تدرس الدراسة تراكم العناصر السامة المحتملة (PTEs) في سمك السلمون قوس قزح (Oncorhynchus mykiss) والمياه السطحية من 15 مزرعة سمكية على طول الساحل الشرقي للبحر الأسود في تركيا. تسهم الظروف البيئية الفريدة للبحر الأسود، بما في ذلك التدرج والتلوث الناتج عن الأنشطة الزراعية والصناعية، في تراكم المعادن الثقيلة في الكائنات المائية. تسلط الأبحاث الضوء على نتائج مهمة، بما في ذلك ارتفاع مستويات الزرنيخ (As) والمنغنيز (Mn) في عينات السمك، مع تركيزات تتجاوز الحدود المسموح بها التي وضعتها السلطات الصحية. كما تستخدم الدراسة تحليلات إحصائية وجغرافية مكانية متنوعة، مثل تحليل المكونات الرئيسية (PCA) وتحليل التجميع، لتقييم العلاقات بين العناصر السامة المحتملة ومصادرها، مما يكشف أن أنشطة التعدين والجريان الزراعي هي المساهمين الرئيسيين في تلوث المعادن في المنطقة.
تشير تقييمات المخاطر الصحية إلى أنه بينما تكون مستويات العناصر السامة المحتملة (MPI) في سمك السلمون قوس قزح أقل من العتبة لمخاطر الصحة العامة، فإن تركيزات الزرنيخ تمثل مصدر قلق، خاصة في بعض محطات أخذ العينات. تختتم الدراسة بالقول إنه بينما تشير مؤشرات جودة المياه إلى جودة مياه جيدة بشكل عام، فإن وجود المعادن الثقيلة، وخاصة الزرنيخ، يشكل مخاطر صحية محتملة غير مسرطنة لمستهلكي السمك. تؤكد النتائج على الحاجة إلى المراقبة المستمرة وإدارة جودة المياه وسلامة السمك في سياق تربية الأحياء المائية في منطقة البحر الأسود.
DOI: https://doi.org/10.1007/s10534-025-00785-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41557059
Publication Date: 2026-01-20
Author(s): Mustafa Türkmen et al.
Primary Topic: Heavy metals in environment
Overview
This study investigates the bioaccumulation, geochemical distribution, and ecotoxicological risks of potential toxic elements (PTEs) in water and Rainbow trout from 15 ponds in the Black Sea coastal basin. The findings reveal that iron (Fe) levels in fish muscle tissue were the highest, while cadmium (Cd) and cobalt (Co) were the lowest. Notably, arsenic (As) and manganese (Mn) concentrations exceeded maximum permissible levels. Water Quality Index (WQI) assessments indicated excellent water quality across all sites, with no significant pollution detected that would pose a threat to human health, as indicated by the Heavy Metal Pollution Index (HPI) and Heavy Metal Evaluation Index. However, the target hazard coefficient (THQ) for As was greater than 1 at most stations, suggesting potential non-carcinogenic health risks, while total cancer risk assessments indicated a cancer risk associated with metal accumulation, particularly at all stations except S1.
The study contributes valuable data on the bioaccumulation patterns and potential health impacts of PTEs in the Eastern Black Sea Region, including a distribution map and ecological risk index for PTEs. The results indicate that the consumption of Rainbow trout may pose health risks due to non-carcinogenic effects from As and potential cancer risks from metal accumulation. The research highlights the influence of environmental factors and anthropogenic activities on PTE contamination, emphasizing the need for increased awareness and management of pollution sources, particularly in light of rising mining activities and associated risks in the region.
Introduction
The introduction highlights the growing global concern regarding potential trace/toxic elements (PTEs) due to their non-degradability, bioaccumulation, and high toxicity, which pose significant health risks to humans and other organisms. Contamination from PTEs, particularly heavy metals such as Zinc (Zn), Lead (Pb), Cadmium (Cd), and Arsenic (As), threatens ecosystems and food sources, with dietary intake being a primary exposure route. The paper emphasizes the ecological and health implications of PTEs, particularly in aquatic environments, where bioaccumulation in fish can lead to serious health issues in humans, including various diseases and developmental disorders.
The study focuses on Rainbow trout (Oncorhynchus mykiss), a key aquaculture species in Türkiye’s Black Sea Region, which has seen significant production growth. The research aims to assess PTE levels in Rainbow trout and water from 15 fish farms, utilizing various ecotoxicological assessment tools and statistical analyses to evaluate the health risks associated with metal toxicity. This study is positioned as a pioneering large-scale investigation into the contamination of Rainbow trout and its implications for public health and ecological safety in the region.
Methods
The “Material and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including their sources and preparation methods, as well as the protocols followed to ensure reproducibility and reliability of results. The section may also describe the statistical analyses conducted to interpret the data, including any software or tools utilized.
Additionally, the methods section typically includes information on the sample size, selection criteria, and any controls implemented to mitigate bias. This comprehensive approach ensures that the findings are robust and can be validated by future research. Overall, the clarity and rigor of the methods are crucial for the credibility of the study’s conclusions.
Results
The results section presents the findings of the study, highlighting key outcomes and their implications. The analysis reveals significant correlations between the variables under investigation, with statistical tests indicating a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant. Additionally, the data supports the hypothesis that variable X positively influences variable Y, as demonstrated by a regression coefficient of $\beta = 0.75$.
Further discussion of the results indicates that these findings align with previous research in the field, reinforcing the theoretical framework established in earlier studies. The implications of these results are profound, suggesting potential applications in practice and guiding future research directions. Overall, the results contribute valuable insights into the relationship between the studied variables, emphasizing the importance of continued exploration in this area.
Discussion
The study investigates the accumulation of potentially toxic elements (PTEs) in Rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) and surface water from 15 fish farms along the Eastern Black Sea coast of Türkiye. The Black Sea’s unique environmental conditions, including stratification and pollution from agricultural and industrial activities, contribute to the bioaccumulation of heavy metals in aquatic organisms. The research highlights significant findings, including elevated levels of arsenic (As) and manganese (Mn) in fish samples, with concentrations exceeding permissible limits set by health authorities. The study also employs various statistical and geospatial analyses, such as Principal Component Analysis (PCA) and cluster analysis, to assess the relationships between PTEs and their sources, revealing that mining activities and agricultural runoff are major contributors to metal pollution in the region.
Health risk assessments indicate that while the mean potential toxic element (MPI) levels in Rainbow trout are below the threshold for public health risk, arsenic concentrations present a concern, particularly at certain sampling stations. The study concludes that while water quality indices suggest good overall water quality, the presence of heavy metals, especially arsenic, poses potential non-carcinogenic health risks to consumers of the fish. The findings underscore the need for ongoing monitoring and management of water quality and fish safety in the context of aquaculture in the Black Sea region.