DOI: https://doi.org/10.1002/tqem.70366
تاريخ النشر: 2026-05-13
المؤلف: Jorge Enrique Ascencio-Damian وآخرون
الموضوع الرئيسي: السيلينيوم في الأنظمة البيولوجية
نظرة عامة
تستعرض هذه المراجعة المنظمة تلوث السيلينيوم (Se) في البيئات المائية، مع تسليط الضوء على دوره المزدوج كعنصر غذائي حيوي وملوث سام. تكشف تحليل الدراسات من 2015 إلى 2024 أن الأنشطة البشرية، وخاصة التعدين، هي المساهم الرئيسي في تلوث Se، حيث تمثل أكثر من 71% من الحالات، بينما تلعب الممارسات الصناعية والزراعية أيضًا دورًا. تزيد العمليات الجيولوجية من تراكم Se، خاصة في المياه الجوفية. تحدد المراجعة أن تركيزات Se في المياه العذبة تتراوح عادة من 100 إلى 1000 ميكروغرام/لتر، مع تجاوز المصادر البشرية أحيانًا 7640 ميكروغرام/لتر. بالإضافة إلى ذلك، يرتبط تلوث Se غالبًا بالملوثات المشتركة، ولا سيما الزرنيخ، الذي يتواجد باستمرار بتركيزات تتراوح بين 10 و100 ميكروغرام/لتر، جنبًا إلى جنب مع معادن وأنيونات أخرى.
تملأ المراجعة فجوة معرفية حاسمة من خلال تقديم تحليل شامل لتركيزات Se المستندة إلى المصدر والأثر العالمي لمصادر التلوث المختلفة. تؤكد على الحاجة إلى استراتيجيات معالجة مستهدفة تعالج كل من Se وملوثاته المشتركة، لا سيما في المناطق ذات مستويات التلوث المعتدلة (100-1000 ميكروغرام/لتر)، والتي هي الأكثر انتشارًا. تؤكد النتائج على أهمية تطوير حلول فعالة من حيث التكلفة للمعالجة، خاصة في المناطق ذات الدخل المتوسط والمنخفض، لتحقيق أهداف التنمية المستدامة (SDGs). علاوة على ذلك، تدعو المراجعة إلى ضرورة تركيز الأبحاث المستقبلية على التحليلات الدورية لتلوث Se، والمراقبة في المناطق التي لم يتم تقييمها بشكل كاف، وتقييم المخاطر الصحية المرتبطة بـ Se وملوثاته المتزامنة في البيئات المائية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الدور الحاسم للبيئات المائية في توفير خدمات النظام البيئي الأساسية ودعم الأنواع المتنوعة، بما في ذلك الأسماك والنباتات المائية التي تعمل كمصادر غذائية. يتم تحديد المياه الجوفية، المخزنة في الخزانات، كمورد حيوي للاستهلاك البشري والزراعة. يتم التأكيد على العناصر النزرة، وخاصة السيلينيوم (Se)، لأهميتها في الوظائف الأيضية لكل من الحياة المائية والبشر. بينما تكون الجرعات المنخفضة من Se مفيدة، يمكن أن تؤدي التركيزات المفرطة إلى السمية، مما يسبب إجهادًا أكسديًا وتأثيرات ضارة على النباتات والحيوانات، بما في ذلك البشر.
تتناول المقدمة أيضًا القلق الكبير بشأن تلوث Se في البيئات المائية بسبب إمكانيته للتراكم الحيوي والتكبير الحيوي، خاصة في حالاته الأكسيدية القابلة للذوبان (السيلينيت والسيلينات). لقد زادت الأنشطة البشرية، مثل التعدين والزراعة، من مستويات Se في المسطحات المائية، مع زيادة الطلب العالمي على Se بشكل ملحوظ. تناولت المراجعات السابقة تلوث Se وتقنيات المعالجة ولكنها لم تحلل بشكل شامل مستويات تركيز Se من مصادر مختلفة أو تأثير الملوثات المشتركة على جهود التنظيف. تهدف هذه المراجعة المنظمة إلى تحديد تلوث Se المحدد بالمصدر وتقييم الملوثات غير العضوية في أنظمة المياه السطحية والجوفية، مسترشدة بالمعايير الدولية.
نقاش
في هذا القسم، يوضح المؤلفون منهجية مراجعة الأدبيات المنظمة المستخدمة لتحليل تلوث السيلينيوم (Se) في البيئات المائية العالمية. تضمنت عملية المراجعة ثلاث مراحل: بحث من مرحلتين باستخدام كلمات مفتاحية متنوعة، وفحص قائم على الصلة لتصفية النتائج وفقًا للمعايير البيئية، وتقييم نوعي للبيانات المستخرجة. أسفر البحث عن إجمالي 372 سجلًا، تم تقييمها بناءً على حدوث تلوث Se الكبير، المحدد على أنه تركيزات تتجاوز إرشادات منظمة الصحة العالمية (WHO) أو وكالة حماية البيئة الأمريكية (USEPA). في النهاية، تم اختيار 87 سجلًا للتحليل النصي الكامل بعد إزالة التكرارات.
تشير النتائج إلى أن الأنشطة البشرية هي المساهم الرئيسي في تلوث Se، حيث تمثل حوالي 71% من الحالات المبلغ عنها، مع كون أنشطة التعدين المصدر الأكثر أهمية (28.1%). تشمل المصادر البارزة الأخرى الأنشطة الصناعية والزراعية، مع مساهمة المصادر الطبيعية بحوالي 10.6% من الحالات. تبرز المراجعة أيضًا أهمية فهم مستويات تلوث Se لاستراتيجيات المعالجة الفعالة، من خلال تصنيف مستويات التلوث باستخدام مؤشر تلوث أحادي العامل (P_i). كشفت التحليلات أن مستويات تلوث Se المعتدلة (100-1000 ميكروغرام/لتر) كانت الأكثر انتشارًا، مما يبرز الحاجة إلى جهود تنظيف مستهدفة لحماية صحة الإنسان والأنظمة البيئية المائية، بما يتماشى مع أهداف التنمية المستدامة (SDGs) المتعلقة بالمياه النظيفة والتنوع البيولوجي.
القيود
تسلط القيود في هذه المراجعة حول تلوث السيلينيوم (Se) العالمي الضوء على عدة تحديات منهجية قد تؤثر على دقة وقابلية مقارنة البيانات. تشمل القضايا الرئيسية التباين في مقاييس التركيز لـ Se والملوثات المشتركة، وخاصة التمييز بين التركيزات الكلية والمذابة، مما يعقد تجميع البيانات. يزيد التباين في الأساليب التحليلية، وحدود الكشف، وصيغ الإبلاغ من تعقيد تفسير النتائج. بالإضافة إلى ذلك، تُظهر الأدبيات تحيزًا نحو الإبلاغ عن المواقع الملوثة بشدة، مما قد يتسبب في تجاهل التلوث الكبير في المناطق الأقل دراسة، مثل أمريكا الشمالية وأفريقيا.
يجب أن تعطي الأبحاث المستقبلية الأولوية للمراقبة النظامية عبر بيئات مائية متنوعة لتحديد اتجاهات التلوث بدقة ومعالجة الفجوات المحددة. بشكل خاص، هناك حاجة إلى دراسات تركز على معالجة تركيزات Se العالية وتأثير الملوثات المشتركة على فعالية المعالجة النباتية. علاوة على ذلك، فإن التخصص الكيميائي لـ Se في المياه الملوثة أمر حيوي للإدارة الفعالة، حيث تظهر الأنواع المختلفة استجابات متفاوتة لتقنيات المعالجة. كما أن المراقبة طويلة الأجل ضرورية أيضًا لالتقاط التغيرات الزمنية في تلوث Se، بينما يبقى التقييم الشامل لمخاطر الصحة البشرية المرتبطة بتلوث Se مجالًا مهمًا للبحث المستقبلي.
DOI: https://doi.org/10.1002/tqem.70366
Publication Date: 2026-05-13
Author(s): Jorge Enrique Ascencio-Damian et al.
Primary Topic: Selenium in Biological Systems
Overview
This structured review examines selenium (Se) pollution in aquatic environments, highlighting its dual role as a vital nutrient and a toxic pollutant. The analysis of studies from 2015 to 2024 reveals that anthropogenic activities, particularly mining, are the primary contributors to Se contamination, accounting for over 71% of cases, while industrial and agricultural practices also play a role. Geogenic processes further exacerbate Se accumulation, especially in groundwater. The review identifies that Se concentrations in freshwater typically range from 100 to 1000 µg/L, with anthropogenic sources occasionally exceeding 7640 µg/L. Additionally, Se pollution is frequently associated with co-pollutants, notably arsenic, which is consistently present at concentrations between 10 and 100 µg/L, alongside other metals and anions.
The review fills a critical knowledge gap by providing a comprehensive analysis of source-based Se concentrations and the global impact of various pollution sources. It emphasizes the need for targeted remediation strategies that address both Se and its co-pollutants, particularly in regions with moderate pollution levels (100-1000 µg/L), which are most prevalent. The findings underscore the importance of developing cost-effective solutions for remediation, especially in middle and low-income areas, to achieve sustainable development goals (SDGs). Furthermore, the review calls for future research to focus on periodic analyses of Se contamination, monitoring in under-evaluated regions, and the assessment of health risks associated with Se and its co-occurring pollutants in aquatic environments.
Introduction
The introduction highlights the critical role of aquatic environments in providing essential ecosystem services and supporting diverse species, including fish and aquatic plants that serve as nutrient sources. Groundwater, stored in aquifers, is identified as a vital resource for human consumption and agriculture. Trace elements, particularly selenium (Se), are emphasized for their importance in metabolic functions for both aquatic life and humans. While low doses of Se are beneficial, excessive concentrations can lead to toxicity, causing oxidative stress and detrimental effects on flora and fauna, including humans.
The introduction further discusses the significant concern of Se contamination in aquatic environments due to its potential for bioaccumulation and biomagnification, particularly in its soluble oxidation states (selenite and selenate). Anthropogenic activities, such as mining and agriculture, have exacerbated Se levels in water bodies, with global demand for Se increasing markedly. Previous reviews have addressed Se pollution and treatment technologies but have not comprehensively analyzed Se concentration levels from various sources or the impact of co-contaminants on cleanup efforts. This structured review aims to quantify source-specific Se contamination and evaluate inorganic co-pollutants in surface and groundwater systems, guided by international standards.
Discussion
In this section, the authors detail a structured literature review methodology employed to analyze selenium (Se) contamination in global aquatic environments. The review process involved three stages: a two-phase search using various keywords, a relevance-based screening to filter results according to environmental standards, and a qualitative assessment of the extracted data. The search yielded a total of 372 records, which were evaluated based on the occurrence of significant Se contamination, defined as concentrations exceeding World Health Organization (WHO) or United States Environmental Protection Agency (USEPA) guidelines. Ultimately, 87 records were selected for full-text analysis after removing duplicates.
The findings indicate that anthropogenic activities are the primary contributors to Se pollution, accounting for approximately 71% of reported cases, with mining activities being the most significant source (28.1%). Other notable sources include industrial and agricultural activities, with natural sources contributing to about 10.6% of cases. The review also highlights the importance of understanding Se contamination levels for effective remediation strategies, categorizing pollution levels using a single-factor pollution index (P_i). The analysis revealed that moderate levels of Se pollution (100-1000 µg/L) were most prevalent, underscoring the need for targeted cleanup efforts to protect both human health and aquatic ecosystems, in alignment with Sustainable Development Goals (SDGs) related to clean water and biodiversity.
Limitations
The limitations of this review on global selenium (Se) pollution highlight several methodological challenges that may affect the accuracy and comparability of data. Key issues include the heterogeneity in concentration metrics for Se and co-pollutants, particularly the distinction between total and dissolved concentrations, which complicates data aggregation. Variability in analytical methods, detection limits, and reporting formats further complicates the interpretation of findings. Additionally, the literature shows a bias towards reporting highly contaminated sites, potentially overlooking significant pollution in less studied regions, such as North America and Africa.
Future research should prioritize systematic monitoring across diverse aquatic environments to establish accurate pollution trends and address the identified gaps. Specifically, there is a need for studies focusing on the remediation of high Se concentrations and the impact of co-pollutants on phytoremediation efficacy. Furthermore, the chemical speciation of Se in contaminated waters is crucial for effective management, as different species exhibit varying responses to remediation technologies. Long-term monitoring is also essential to capture temporal variability in Se pollution, while a comprehensive assessment of human health risks associated with Se contamination remains an important area for future investigation.