---
title: "الكيمياء البيئية وعلم السموم"
book: "الكيمياء الجامعية — السنة الثالثة"
subject: chemistry
language: ar
chapter: 32
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/chemistry/4/ar/chapter/32-environmental-chemistry-and-toxicology
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)"
---

# الفصل 32 — الكيمياء البيئية وعلم السموم

في أواخر كل صيف، تصوّر الأقمار الاصطناعية دوامات خضراء تنتشر على البحيرات الكبيرة: إنها أزهار طحالب يغذيها الفوسفات والنترات اللذان يجرفهما الماء من الحقول ويخرجان من المدن. وحين تموت الطحالب وتغوص، يستهلك تحللها أكسجين المياه العميقة، فتموت الأسماك. والكيمياء تفسّر كل حلقة من هذه السلسلة، ومن سلاسل أخرى كثيرة: لماذا تُدفئ بعض الغازات الكوكب ولا تدفئه أخرى، ولماذا يكون المطر حمضيًا حتى في الهواء النظيف، وأين ينتهي المبيد بعد رشه، وكم يلزم من مادة ما لتُحدث ضررًا. ويطبّق هذا الفصل التوازنات والحركية والمطيافية على الغلاف الجوي والمياه الطبيعية والتربة، ويتتبع الملوثات بينها، وينتهي بالأرقام التي تُبنى عليها تقييمات المخاطر.

**ما تعرفه من قبل.**

عالج مجلد السنة الأولى توازنات الحمض–القاعدة والترسيب والتعقيد، ومخططات الجهد–pH، ومعاملات التوزيع، وأعمار النصف، والخطر، والمخاطرة ونظام GHS؛ وعالج المجلد المدرسي غازات الدفيئة؛ ومجلد السنة الثانية قانون هنري، والقوة الأيونية، والإحصاء، ومطيافية الكتلة والمطيافية الذرية. وعالجت [الفصل 14](https://one-course.com/books/chemistry/4/ar/chapter/14-photochemistry#ch-b3-photochemistry) الكيمياء الضوئية للغلاف الجوي، و[الفصل 5](https://one-course.com/books/chemistry/4/ar/chapter/5-group-theory-applied#ch-b3-group-theory-applied) و[الفصل 6](https://one-course.com/books/chemistry/4/ar/chapter/6-rotational-and-vibrational-spectroscopy#ch-b3-rovibrational-spectroscopy) النشاط في تحت الأحمر، و[الفصل 16](https://one-course.com/books/chemistry/4/ar/chapter/16-surfaces-adsorption-and-heterogeneous-catalysis#ch-b3-surfaces-catalysis) [الامتزاز](https://one-course.com/books/chemistry/4/ar/chapter/16-surfaces-adsorption-and-heterogeneous-catalysis#def-b3-surfaces-catalysis-adsorption).

![زهرة طحالب على بحيرة كبيرة، كما رآها قمر اصطناعي لرصد الأرض في أواخر أيلول/سبتمبر: الدوامات الخضراء تجمعات كثيفة من طحالب مجهرية تغذيها المغذيات الآتية من الأراضي الزراعية المحيطة. الصورة: USGS وNASA، ملك عام.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-4/b3-environmental-toxicology/img-cd650e8983fc.jpg)

*زهرة طحالب على بحيرة كبيرة، كما رآها قمر اصطناعي لرصد الأرض في أواخر أيلول/سبتمبر: الدوامات الخضراء تجمعات كثيفة من طحالب مجهرية تغذيها المغذيات الآتية من الأراضي الزراعية المحيطة. الصورة: USGS وNASA، ملك عام.*

## 32.1 الغلاف الجوي

**تعريف 32.1 (غازات الدفيئة).**

*غاز الدفيئة* غاز يمتص الأشعة تحت الحمراء ويصدرها عند أطوال موجات الإشعاع الصادر عن سطح الأرض، فيُدفئ بذلك الغلاف الجوي السفلي. و*قدرة الاحترار العالمي* (GWP) لغاز ما على أفق زمني، هو عادة 100 سنة، هي الطاقة التي يحتجزها بعد انبعاث كيلوغرام واحد منه، نسبةً إلى كيلوغرام واحد من ثنائي أكسيد الكربون.

لا يمتص الجزيء الأشعة تحت الحمراء إلا عبر اهتزازات تغيّر عزمه ثنائي القطب ([الفصل 5](https://one-course.com/books/chemistry/4/ar/chapter/5-group-theory-applied#ch-b3-group-theory-applied)). وثنائي النيتروجين وثنائي الأكسجين، وهما جزيئان ثنائيا الذرة متجانسا النواة، لا يملكان مثل هذا الاهتزاز فهما شفافان؛ والأرغون لا يملك أي اهتزاز أصلًا. أما ثنائي أكسيد الكربون، الخطي وغير القطبي، فله نمط انحناء [نشط في تحت الأحمر](https://one-course.com/books/chemistry/4/ar/chapter/5-group-theory-applied#def-b3-group-theory-applied-activity) قرب $15\,\text{µ}\mathrm{m}$، في وسط إصدار الأرض؛ والماء والميثان وأكسيد النيتروز تمتص عند أطوال موجات كثيرة.

في سنة 2025 كانت الكسور المولية المتوسطة العالمية $425.6\,\mathrm{ppm}$ لثنائي أكسيد الكربون، و$1936\,\mathrm{ppb}$ للميثان و$338.9\,\mathrm{ppb}$ لأكسيد النيتروز. والميثان، الذي تزيله جذور الهيدروكسيل بعمر نحو 12 سنة، له قدرة احترار عالمي على مئة سنة من 27 إلى 30؛ وأكسيد النيتروز، الذي لا يُتلف إلا في الستراتوسفير بعمر نحو 109 سنوات، له 273. وليس لثنائي أكسيد الكربون عمر واحد: فجزء من الانبعاث يبقى في الهواء قرونًا.

**تعريف 32.2 (ملوثات الهواء).**

*الجسيمات العالقة* هي الجسيمات الصلبة والسائلة المعلقة في الهواء، وتُصنَّف بحسب قطرها الديناميكي الهوائي (فالجسيمات الدقيقة التي يقل قطرها عن $2.5\,\text{µ}\mathrm{m}$ تبلغ أعماق الرئتين). و*المطر الحمضي* مطر صار أكثر حمضية من المطر النظيف بحمضي الكبريتيك والنتريك المتكوّنين من ثنائي أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين.

**قضية 32.3 (pH المطر النظيف).**

المطر المتوازن مع ثنائي أكسيد الكربون في هواء اليوم، ومع لا شيء سواه، قيمة pH له نحو 5.6.

**برهان.** يعطي قانون هنري $[\ce{CO2(aq)}] = K_Hp(\ce{CO2}) = 3.4 \times 10^{-7}\,\mathrm{mol}\,\mathrm{L}^{-1}\,\mathrm{Pa}^{-1} \times (425.6 \times 10^{-6} \times 101\,325\,\mathrm{Pa}) = 1.47 \times 10^{-5}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$. وموازنة الشحنات هي $[\ce{H+}] = [\ce{HCO3-}] + 2[\ce{CO3^2-}] + [\ce{OH-}] \approx K_{a1}[\ce{CO2(aq)}]/[\ce{H+}] + K_w/[\ce{H+}]$، ومنها $[\ce{H+}]^2 = K_{a1}[\ce{CO2(aq)}] + K_w = 10^{-6.35} \times 1.47 \times 10^{-5} + 10^{-14} = 6.6 \times 10^{-12}$: $[\ce{H+}] = 2.6 \times 10^{-6}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$، وpH يساوي 5.6. ∎

يتأكسد ثنائي أكسيد الكبريت الآتي من حرق الوقود المحتوي على الكبريت وأكاسيد النيتروجين الآتية من الاحتراق الساخن في الهواء، بجذور الهيدروكسيل وفي قطيرات السحب، إلى حمضي الكبريتيك والنتريك، اللذين يخفضان pH المطر إلى 4 وما دونها. وقد حلّت إزالةُ الكبريت من الوقود وأكاسيد النيتروجين من غازات العادم (المحولات الحفزية، وحقن الأمونيا في محطات توليد الكهرباء) المشكلةَ إلى حد كبير حيث طُبّقت. ويبقى الأوزون قرب سطح الأرض، المتكوّن حين يؤثر ضوء الشمس في أكاسيد النيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة ([الفصل 14](https://one-course.com/books/chemistry/4/ar/chapter/14-photochemistry#ch-b3-photochemistry))، والجسيمات الدقيقة، ملوثات الهواء الرئيسة على الصحة.

## 32.2 المياه الطبيعية

![يسارًا: توزع الكربون غير العضوي المذاب بين صوره الثلاث بدلالة pH عند 25\, C، مع تقاطعات عند pK_a1 = 6.35 وpK_a2 = 10.33. يمينًا: قيمة pH للمطر المتوازن مع ثنائي أكسيد الكربون وحده، بدلالة كسره المولي في الهواء.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-4/b3-environmental-toxicology/fig-3a628dc79bda.svg)

*يسارًا: توزع الكربون غير العضوي المذاب بين صوره الثلاث بدلالة pH عند $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$، مع تقاطعات عند $\mathrm pK_{a1} = 6.35$ و$\mathrm pK_{a2} = 10.33$. يمينًا: قيمة pH للمطر المتوازن مع ثنائي أكسيد الكربون وحده، بدلالة كسره المولي في الهواء.*

**قضية 32.4 (أجزاء الكربونات).**

إذا كان $C_T$ الكربون غير العضوي المذاب الكلي، فإن $[\ce{CO2(aq)}] = C_Th^2/D$، و$[\ce{HCO3-}] = C_TK_{a1}h/D$، و$[\ce{CO3^2-}] = C_TK_{a1}K_{a2}/D$، حيث $h = [\ce{H+}]$ و$D = h^2 + K_{a1}h + K_{a1}K_{a2}$.

**برهان.** من ثابتي الحموضة،

$$
[\ce{HCO3-}] = \frac{K_{a1}[\ce{CO2(aq)}]}{h}, \qquad [\ce{CO3^2-}] = \frac{K_{a2}[\ce{HCO3-}]}{h} = \frac{K_{a1}K_{a2}[\ce{CO2(aq)}]}{h^2}.
$$

مجموعها $C_T = [\ce{CO2(aq)}]\,D/h^2$؛ وقسمة كل صورة على $C_T$ تعطي الأجزاء. ∎

**تعريف 32.5 (القلوية).**

*قلوية* الماء هي قدرته على معادلة حمض قوي، وتُقاس بالمعايرة حتى نقطة نهاية حمض الكربونيك (عند pH نحو 4.5) ويُعبَّر عنها بمولات $\ce{H+}$ لكل لتر.

**قضية 32.6 (قلوية الكربونات).**

في ماء قواعده هي أنواع الكربونات والهيدروكسيد، $\mathrm{Alk} = [\ce{HCO3-}] + 2[\ce{CO3^2-}] + [\ce{OH-}] - [\ce{H+}]$؛ وهي تساوي زيادة شحنات كاتيونات القواعد القوية على شحنات أنيونات الأحماض القوية، ولا تتغير حين يتبادل الماء ثنائي أكسيد الكربون مع الهواء.

**برهان.** تحوّل المعايرة حتى نقطة نهاية حمض الكربونيك كل $\ce{HCO3-}$ إلى $\ce{CO2}$ (بأيون $\ce{H+}$ واحد لكل منها)، وكل $\ce{CO3^2-}$ إلى $\ce{CO2}$ (باثنين)، وكل $\ce{OH-}$ إلى ماء (بواحد)، بينما تُحسب أيونات $\ce{H+}$ الحرة الموجودة أصلًا بالسالب: وهذا هو المجموع المذكور. وموازنة شحنات الماء، مع $\ce{Na+}$ و$\ce{Ca^2+}$… و$\ce{Cl-}$ و$\ce{SO4^2-}$…، يُعاد ترتيبها إلى المجموع نفسه، مساويًا $\sum z_i c_i$ (للكاتيونات) $-$ $\sum z_jc_j$ (للأنيونات) للإلكتروليتات القوية. وإضافة $\ce{CO2}$ أو إزالته لا تغيّر أيًا من هذه الأيونات. ∎

**تعريف 32.7 (تحمض المحيطات).**

*تحمض المحيطات* هو انخفاض pH ماء البحر حين يمتص ثنائي أكسيد الكربون من الهواء. و*حالة التشبع* لمعدن كربوناتي هي $\Omega = [\ce{Ca^2+}][\ce{CO3^2-}]/K_{sp}$: فوق 1 يمكن أن يتكوّن المعدن، وتحت 1 يميل إلى الذوبان.

يحوّل ثنائي أكسيد الكربون المذاب أيونات الكربونات إلى هيدروجين كربونات، $\ce{CO2 + CO3^2- + H2O -> 2HCO3-}$، فيخفض pH و$\Omega$: فيصير بناء الأصداف وهياكل المرجان أصعب. (في ماء البحر تكون الثوابت ظاهرية، مقيسة في الوسط الملحي، وتختلف عن قيم الماء العذب المستعملة في هذا الفصل.)

**تعريف 32.8 (عسر الماء).**

*عسر* الماء هو التركيز الكلي لأيونات الكالسيوم والمغنيسيوم فيه، ويُعبَّر عنه غالبًا بكتلة كربونات الكالسيوم التي تحتوي العدد نفسه من المولات، بالمليغرام لكل لتر.

**تعريف 32.9 (الطلب على الأكسجين).**

*الطلب البيوكيميائي على الأكسجين* (BOD) لماء ما هو كتلة ثنائي الأكسجين التي تستهلكها في اللتر الواحد الكائنات الدقيقة وهي تؤكسد مادته العضوية في الظلام، خلال زمن محدد (خمسة أيام عند $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ من أجل $\mathrm{BOD_5}$). و*الطلب الكيميائي على الأكسجين* (COD) هو كتلة ثنائي الأكسجين المكافئة للديكرومات المستهلَكة في أكسدة مادته العضوية كيميائيًا.

**قضية 32.10 (منحنى الطلب البيوكيميائي على الأكسجين).**

إذا استُهلكت المادة العضوية القابلة للتحلل الحيوي وفق حركية من الرتبة الأولى بثابت سرعة $k$، فإن الأكسجين المستعمل بعد زمن $t$ هو $\mathrm{BOD}_t = L_0(1 - \eu^{-kt})$، حيث $L_0$ هو الطلب البيوكيميائي النهائي.

**برهان.** الطلب المتبقي $L$ يحقق $\dd L/\dd t = -kL$، ومنه $L = L_0\eu^{-kt}$؛ والأكسجين المستعمل هو ما ذهب منه، أي $L_0 - L$. ∎

![يسارًا: الطلب البيوكيميائي على الأكسجين لمياه صرف نموذجية، L_0 = 250\, mg/ L وk = 0.23\, d-1: يُستعمل نحو ثلثي الطلب في خمسة أيام. يمينًا: هبوط الأكسجين في نهر أسفل مصبّ صرف (نموذج ستريتر–فيلبس): يستهلك تحلل الحمل العضوي الأكسجين أسرع مما يعيده الهواء في البداية، حتى يبلغ العجز ذروته بعد نحو 2.4 يوم.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-4/b3-environmental-toxicology/fig-72ec3be49ecc.svg)

*يسارًا: [الطلب البيوكيميائي على الأكسجين](#def-b3-environmental-toxicology-oxygen-demand) لمياه صرف نموذجية، $L_0 = 250\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ و$k = 0.23\,\mathrm{d}^{-1}$: يُستعمل نحو ثلثي الطلب في خمسة أيام. يمينًا: هبوط الأكسجين في نهر أسفل مصبّ صرف (نموذج ستريتر–فيلبس): يستهلك تحلل الحمل العضوي الأكسجين أسرع مما يعيده الهواء في البداية، حتى يبلغ العجز ذروته بعد نحو 2.4 يوم.*

**طريقة 32.11 (تعيين الطلب الكيميائي على الأكسجين).**

1. سخّن مع التقطير الارتدادي حجمًا مقيسًا من العينة مع فائض معلوم من ثنائي كرومات البوتاسيوم في حمض الكبريتيك، مع كبريتات الفضة حفازًا وكبريتات الزئبق(II) لربط الكلوريد.
2. عاير الديكرومات المتبقية بالحديد(II) باستعمال الفيروين، وأجرِ تجربة شاهدة بالماء النقي.
3. الديكرومات المستهلكة، محوَّلةً إلى الكتلة المكافئة من $\ce{O2}$ (فالأيون $\ce{Cr2O7^2-}$ الواحد يأخذ ستة إلكترونات، كما يأخذها 1.5 من $\ce{O2}$ )، مقسومةً على حجم العينة، هي [الطلب الكيميائي على الأكسجين](#def-b3-environmental-toxicology-oxygen-demand) بالمليغرام لكل لتر.

**تعريف 32.12 (الإثراء الغذائي).**

*الإثراء الغذائي* هو إغناء مسطح مائي بالمغذيات، ولا سيما الفوسفور والنيتروجين، بما يؤدي إلى نمو مفرط للطحالب والنباتات، ثم إلى استنفاد الأكسجين حين تتحلل.

![تدفقات المغذيات إلى البحيرة وداخلها. فالفوسفور، وهو غالبًا المغذي المحدِّد في الماء العذب، يتراكم في الرواسب ويعود إلى الماء حين يفقد القاع أكسجينه، وهذا قد يُبقي الأزهار سنوات بعد قطع المدخلات.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-4/b3-environmental-toxicology/fig-65606f0f2eef.svg)

*تدفقات المغذيات إلى البحيرة وداخلها. فالفوسفور، وهو غالبًا المغذي المحدِّد في الماء العذب، يتراكم في الرواسب ويعود إلى الماء حين يفقد القاع أكسجينه، وهذا قد يُبقي الأزهار سنوات بعد قطع المدخلات.*

تمتص الطحالب الكربون والنيتروجين والفوسفور بنسب ثابتة تقريبًا؛ وأيّ مغذٍّ يقل عن تلك الحاجات يحدّ من نموها. وفي معظم البحيرات يكون هذا المغذي هو الفوسفور، ولذلك أُزيلت الفوسفات من المنظفات ومن مياه الصرف المعالجة؛ وفي كثير من البحار الساحلية يكون النيتروجين.

**تعريف 32.13 (الانتواع).**

*الانتواع الكيميائي* لعنصر في عينة هو توزع كميته على صوره الكيميائية: حالات الأكسدة، والمعقدات، والمركبات الفلزية العضوية، والأنواع الحرة والمرتبطة.

تتوقف السمية على الانتواع. فالزئبق غير العضوي المنطلق في الماء تُمثيله البكتيريا في الرواسب إلى ميثيل الزئبق، الذي يعبر الأغشية، ويرتبط بكبريت البروتينات ويتركز صعودًا في السلاسل الغذائية؛ والزرنيخ أشد سمية بكثير في صورة الزرنيخيت، أي الزرنيخ(III)، منه في صورة الزرنيخات، أي الزرنيخ(V)، وأقل سمية بكثير في الصور العضوية الموجودة في المأكولات البحرية. فالتركيز الكلي وحده لا يقول إلا القليل.

**طريقة 32.14 (انتواع فلز في ماء).**

1. عدّد الربائط الموجودة (الهيدروكسيد، والكربونات، والكلوريد، والكبريتات، والمادة العضوية) مع تراكيزها وقيمة pH.
2. اكتب ثوابت التعقيد وموازنة كتلة الفلز، كما في مجلد السنة الأولى.
3. احسب أيون الفلز الحر، ثم كل معقد؛ وارسم الأجزاء بدلالة pH أو بدلالة تركيز ربيطة.
4. قارن الصورة السامة أو المتاحة حيويًا (وهي غالبًا الأيون الحر) بالمجموع.

## 32.3 التربة والرواسب

**تعريف 32.15 (الامتزاز في التربة).**

*سعة التبادل الكاتيوني* للتربة هي كمية الكاتيونات القابلة للتبادل التي تستطيع الاحتفاظ بها لكل وحدة كتلة، على الطين والمادة العضوية. و*معامل التوزيع بين التربة والماء* $K_d$ هو نسبة تركيز [مادة ممتزة](https://one-course.com/books/chemistry/4/ar/chapter/16-surfaces-adsorption-and-heterogeneous-catalysis#def-b3-surfaces-catalysis-adsorption) على التربة (لكل كيلوغرام) إلى تركيزها في ماء المسام (لكل لتر)؛ و*معامل التوزيع على الكربون العضوي* هو $K_{oc} = K_d/f_{oc}$، حيث $f_{oc}$ الكسر الكتلي للكربون العضوي.

تمتز المركبات العضوية المتعادلة أساسًا على المادة العضوية للتربة، بحيث يتغير $K_{oc}$ من تربة إلى أخرى أقل بكثير مما يتغير $K_d$. فالمركب ذو القيمة الصغيرة للثابت $K_d$ يتحرك مع الماء ويمكن أن يبلغ المياه الجوفية (الارتشاح)؛ أما ذو القيمة الكبيرة للثابت $K_d$ فيبقى قرب السطح، مرتبطًا بجسيمات قد يحملها الانجراف إلى الأنهار والبحيرات.

## 32.4 مصير الملوثات

**تعريف 32.16 (معامل التوزيع بين الأوكتانول والماء).**

*معامل التوزيع بين الأوكتانول والماء* $K_{ow}$ لمادة ما هو نسبة تركيزيها عند التوازن في الأوكتان-1-ول وفي الماء؛ وهو يقيس ألفتها للأنسجة الدهنية والمادة العضوية.

للبنزين $\log K_{ow} = 2.13$، ولمبيد الأعشاب الأترازين 2.61، ولمركب PCB سداسي الكلور 6.67، ولمبيد الحشرات DDT 6.91: فالأخيران يذوبان في الدهون أفضل بعشرات ملايين المرات مما يذوبان في الماء.

**تعريف 32.17 (التراكم الحيوي).**

*عامل التركيز الحيوي* (BCF) هو نسبة التركيز في كائن حي إلى التركيز في الماء المحيط به عند الحالة المستقرة، حين يكون الامتصاص من الماء وحده. و*التراكم الحيوي* هو تراكم المادة في الكائن من كل المسالك، بما فيها الغذاء؛ و*التضخم الحيوي* هو ازدياد التركيز من الفريسة إلى المفترس صعودًا في السلسلة الغذائية.

**قضية 32.18 (عامل التركيز الحيوي وKowK_{ow}Kow​).**

بالنسبة إلى المواد العضوية المتعادلة التي لا تُستقلب، يكون $\log\mathrm{BCF}$ في الأسماك دالة خطية تقريبًا في $\log K_{ow}$، بميل قريب من 1، حتى يبلغ $\log K_{ow}$ نحو 6؛ وفوق ذلك يتباطأ الامتصاص وتستوي العلاقة (انحدارات تجريبية).

**برهان.** *نقبله في هذا المستوى.* ∎

**تعريف 32.19 (الملوثات العضوية الثابتة).**

*الملوث العضوي الثابت* مادة عضوية تقاوم التحلل، وتتراكم حيويًا، وهي سامة وتُنقل بعيدًا عن مصادرها، مثل DDT ومركبات PCB والديوكسينات.

**قضية 32.20 (التوزع عند التوازن بين الأحياز).**

كتلة $M$ من مادة موزعة عند التوازن (نموذج «المستوى الأول») بين الماء (الحجم $V_w$)، والهواء ($V_a$)، وجوامد الرواسب ($m_s$) والأسماك ($m_f$) يكون تركيزها في الماء $C_w = M/(V_w + K_{aw}V_a + K_{sw}m_s + K_{fw}m_f)$، حيث $K$ هي معاملات التوزيع نسبةً إلى الماء؛ والكتلة في كل حيز هي حدّه مضروبًا في $C_w$.

**برهان.** عند التوازن $C_a = K_{aw}C_w$، و$C_s = K_{sw}C_w$ (لكل كيلوغرام)، و$C_f = K_{fw}C_w$. وموازنة الكتلة هي $M = C_wV_w + C_aV_a + C_sm_s + C_fm_f = C_w(V_w + K_{aw}V_a + K_{sw}m_s + K_{fw}m_f)$؛ والقسمة تعطي $C_w$. ∎

![أحياز نموذج التوازن (المستوى الأول): كل حيز في توازن مع الماء، وتركيزه محدد بمعامل توزيع. وتتراكم المادة حيث يكون جداء السعة والحجم (أو الكتلة) أكبر ما يكون، وهو غالبًا الرواسب أو التربة للمركب الكاره للماء.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-4/b3-environmental-toxicology/fig-be6e897b2555.svg)

*أحياز نموذج التوازن (المستوى الأول): كل حيز في توازن مع الماء، وتركيزه محدد بمعامل توزيع. وتتراكم المادة حيث يكون جداء السعة والحجم (أو الكتلة) أكبر ما يكون، وهو غالبًا الرواسب أو التربة للمركب الكاره للماء.*

## 32.5 علم السموم والتنظيم

**تعريف 32.21 (الجرعة–الاستجابة).**

*علاقة الجرعة–الاستجابة* تربط جرعة مادة بحجم أثر ما أو بتواتره. و*الجرعة المميتة الوسطى* $\mathrm{LD_{50}}$ تقتل نصف مجموعة الاختبار؛ و*التركيز الفعال الأوسط* $\mathrm{EC_{50}}$ يُحدث أثرًا محددًا في نصفها. و*أعلى مستوى لا يُلاحظ عنده أثر ضار* (NOAEL) هو أعلى جرعة مختبَرة لا يظهر عندها أثر ضار، و*أدنى مستوى يُلاحظ عنده أثر ضار* (LOAEL) هو أدنى جرعة مختبَرة يظهر عندها أثر ضار.

**قضية 32.22 (النموذج اللوجستي اللوغاريتمي).**

في النموذج اللوجستي اللوغاريتمي $f(d) = 1/\bigl(1 + (D_{50}/d)^n\bigr)$، تساوي الاستجابة النصف عند $d = D_{50}$، و$n$ يقيس الانحدار: فنسبة الجرعتين اللتين تعطيان استجابتي 10 % و90 % هي $81^{1/n}$.

**برهان.** عند $d = D_{50}$، $f = 1/2$. ويتطلب $f = 0.1$ أن يكون $(D_{50}/d)^n = 9$، ويتطلب $f = 0.9$ أن يكون $(D_{50}/d)^n = 1/9$؛ ونسبة الجرعتين هي $(9 \times 9)^{1/n} = 81^{1/n}$. ∎

![منحنيا جرعة–استجابة لوجستيان لوغاريتميان لهما الجرعة الوسطى نفسها (200\, mg/ kg، نموذج) وانحداران مختلفان. والنقاط دراسة عند خمس جرعات للمنحنى الأشد انحدارًا: فإذا اتُّخذت استجابة 5 % معيارًا للأثر الضار، كانت NOAEL 80\, mg/ kg وLOAEL 160\, mg/ kg؛ وكلتاهما تتوقف على الجرعات المختارة.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-4/b3-environmental-toxicology/fig-6aa40401b93b.svg)

*منحنيا جرعة–استجابة لوجستيان لوغاريتميان لهما الجرعة الوسطى نفسها ($200\,\mathrm{mg}/\mathrm{kg}$، نموذج) وانحداران مختلفان. والنقاط دراسة عند خمس جرعات للمنحنى الأشد انحدارًا: فإذا اتُّخذت استجابة 5 % معيارًا للأثر الضار، كانت NOAEL $80\,\mathrm{mg}/\mathrm{kg}$ وLOAEL $160\,\mathrm{mg}/\mathrm{kg}$؛ وكلتاهما تتوقف على الجرعات المختارة.*

**تعريف 32.23 (السمية الحادة والمزمنة).**

*السمية الحادة* هي الضرر الناتج عن تعرض واحد أو عن تعرضات خلال زمن قصير؛ و*السمية المزمنة* هي الناتجة عن تعرض متكرر أو مستمر على جزء طويل من العمر.

السمية مسألة جرعة: فقيمة $\mathrm{LD_{50}}$ الفموية عند الجرذان نحو $3000\,\mathrm{mg}/\mathrm{kg}$ لكلوريد الصوديوم، و$192\,\mathrm{mg}/\mathrm{kg}$ للكافيين و$188\,\mathrm{mg}/\mathrm{kg}$ للنيكوتين في النوع نفسه من السجلات. ولمعظم الآثار توجد جرعة عتبة يتكيف الجسم دونها؛ أما المسرطنات السامة جينيًا فلا يُفترض لها أي عتبة، ويُبقى التعرض منخفضًا بقدر ما يمكن تحقيقه معقولًا.

**تعريف 32.24 (علم السموم البيئية).**

*علم السموم البيئية* يدرس آثار المواد في الكائنات الحية داخل النظم البيئية. و*التركيز المتوقع عديم الأثر* (PNEC) هو أدنى تركيز ذي أثر أو عديم الأثر من اختبارات على أنواع ممثِّلة، مقسومًا على عامل تقييم يغطي عدم اليقين؛ و*التركيز البيئي المتوقع* (PEC) هو التركيز المنتظر من استعمالات المادة ومصيرها؛ و*حاصل الخطر* هو PEC/PNEC.

**قضية 32.25 (حاصل الخطر).**

[حاصل الخطر](#def-b3-environmental-toxicology-ecotoxicology) الأقل من 1 يعني عدم وجود ما يقلق في الحيز المقيَّم؛ وما فوق 1 يعني خطرًا يستدعي بيانات أدق أو تدابير لخفض التعرض.

**بالتعريف.** يُحدَّد [التركيز المتوقع عديم الأثر](#def-b3-environmental-toxicology-ecotoxicology)، عبر عامل التقييم، دون التراكيز التي ظهرت عندها الآثار؛ فالتركيز المنتظر الأدنى منه لا يُتوقع إذن أن يُحدث آثارًا، والأعلى منه يُتوقع أن يُحدثها. ∎

**طريقة 32.26 (تقييم المخاطر البيئية).**

1. الخطر: اجمع بيانات السمية للطحالب واللافقاريات والأسماك (قيم $\mathrm{EC_{50}}$ الحادة، وNOEC المزمنة)؛ وخذ أدناها؛ واقسمها على عامل التقييم (الأكبر حين لا توجد إلا بيانات حادة) لتحصل على PNEC.
2. التعرض: من الكميات المستعملة والمصير (التوزع، والتحلل)، احسب PEC في كل حيز، أو قِسه.
3. المخاطرة: احسب PEC/PNEC؛ فإن تجاوز 1، فحسّن البيانات أو اخفض التعرض، وأعد التقييم.

**تعريف 32.27 (حد التعرض المهني).**

*حد التعرض المهني* هو تركيز مادة في هواء مكان العمل يمكن للعمال أن يتنفسوه، متوسَّطًا على يوم عمل (أو على 15 دقيقة للحدود القصيرة الأمد)، دون آثار ضارة متوقعة.

يجب أن تُسجَّل المواد الكيميائية الجديدة المطروحة في السوق بكميات كبيرة مع ملف عن خصائصها ومخاطرها واستعمالاتها؛ ويمكن أن تُقيَّد أخطرها أو لا يُسمح بها إلا في استعمالات مرخَّصة.

**في المختبر — قياس BOD5\mathrm{BOD_5}BOD5​.**

تُخفَّف العينة بماء تخفيف مهوّى يحتوي مغذيات ولقاحًا بكتيريًا، بحيث يُستهلك جزء كبير من الأكسجين لا كله. وتُملأ قارورتان بسدادتين حتى الحافة: يُقاس الأكسجين المذاب في إحداهما فورًا بقطب أكسجين، وفي الأخرى بعد خمسة أيام في الظلام عند $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. والفرق، مضروبًا في عامل التخفيف ومصحَّحًا للقاح، هو $\mathrm{BOD_5}$.

**السلامة.**

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-4/b3-environmental-toxicology/fig-1b2be3b8e343.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-4/b3-environmental-toxicology/fig-2ba342e1df07.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-4/b3-environmental-toxicology/fig-8f09793f6441.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-4/b3-environmental-toxicology/fig-ce8aa75a0f1b.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-4/b3-environmental-toxicology/fig-584c0be6faf1.svg)

كواشف [الطلب الكيميائي على الأكسجين](#def-b3-environmental-toxicology-oxygen-demand): ثنائي كرومات البوتاسيوم مؤكسد، وقد يسبب السرطان والعيوب الوراثية، وأكّال ومحسِّس؛ وكبريتات الزئبق(II) مميتة إذا ابتُلعت أو استُنشقت أو لامست الجلد، وشديدة السمية للأحياء المائية. ويُستعمل كلاهما في أنابيب محكمة الإغلاق، وتذهب الأنابيب المستعملة إلى النفايات الخطرة.

**لمحة تاريخية — كتاب وخليج.**

في سنة 1962 وصف كتاب راشيل كارسون *الربيع الصامت* تراجع الطيور المسمَّمة بمادة DDT وبمبيدات أخرى تتركز صعودًا في السلاسل الغذائية، وأطلق التنظيم البيئي الحديث. وقبل ذلك ببضع سنوات، في سنة 1956، شُخِّص مرض في الجهاز العصبي بين سكان خليج ميناماتا: فقد صرف مصنع كيميائي ميثيل الزئبق، المتكوّن من حفازه الزئبقي، فتراكم في الأسماك التي يأكلها السكان.

## 32.6 تمارين

**تمرين 32.1 ★.**

لماذا لا تمتص $\ce{N2}$ و$\ce{O2}$ والأرغون في تحت الأحمر، وأي اهتزاز في $\ce{CO2}$ يجعله [غاز دفيئة](#def-b3-environmental-toxicology-greenhouse)؟

**حل التمرين 32.1.**

للجزيء الثنائي الذرة المتجانس النواة اهتزاز واحد يُبقي عزم ثنائي القطب صفرًا، والأرغون لا اهتزاز له: فلا يستطيع أي منها امتصاص الأشعة تحت الحمراء. ويمتص $\ce{CO2}$ عبر نمط الانحناء فيه (وعبر تمططه اللامتناظر)، اللذين يُحدثان ثنائي قطب متذبذبًا؛ ويقع الانحناء في وسط إصدار الأرض.

**تمرين 32.2 ★.**

بأي عامل يتغير $[\ce{H+}]$ حين تنخفض قيمة pH لماء البحر بمقدار 0.1؟

**حل التمرين 32.2.**

$10^{0.1} = 1.26$: يرتفع $[\ce{H+}]$ بنسبة 26 %.

**تمرين 32.3 ★.**

يحتوي ماء على $2.0\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ من $\ce{Ca^2+}$ و$0.50\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ من $\ce{Mg^2+}$. أعطِ [عسره](#def-b3-environmental-toxicology-hardness) بالمليغرام من $\ce{CaCO3}$ لكل لتر.

**حل التمرين 32.3.**

$(2.0 + 0.50)\ \mathrm{mmol}/\mathrm{L} \times 100.1\,\mathrm{mg}/\mathrm{mmol} = 250\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ من $\ce{CaCO3}$.

**تمرين 32.4 ★.**

تمتص الطحالب C وN وP بالنسبة المولية $106 : 16 : 1$ (من معطيات التمرين). ويحتوي ماء بحيرة على $0.60\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ من نيتروجين النترات و$0.010\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ من فوسفور الفوسفات. أي المغذيين يحدّ من النمو؟

**حل التمرين 32.4.**

النيتروجين: $0.60/14.0 = 0.043\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$؛ والفوسفور: $0.010/31.0 = 3.2 \times 10^{-4}\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$؛ ونسبة النيتروجين إلى الفوسفور $= 133$، أعلى بكثير من 16: فالفوسفور ينفد أولًا ويحدّ من النمو.

**تمرين 32.5 ★★.**

قيس $\mathrm{BOD_5}$ يساوي $170\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ لمياه صرف فيها $k = 0.23\,\mathrm{d}^{-1}$. قدّر طلبها البيوكيميائي النهائي على الأكسجين.

**حل التمرين 32.5.**

$L_0 = \mathrm{BOD_5}/(1 - \eu^{-0.23 \times 5}) = 170/0.683 = 250\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$.

**تمرين 32.6 ★★.**

تحتاج عينة ماء حجمها $100.0\,\mathrm{mL}$ إلى $4.40\,\mathrm{mL}$ من حمض الهيدروكلوريك تركيزه $0.0200\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ لتبلغ pH يساوي 4.5. احسب قلويتها، وتركيزها بالمليغرام لكل لتر بافتراض أنها كلها هيدروجين كربونات.

**حل التمرين 32.6.**

$4.40 \times 10^{-3}\,\mathrm{L} \times 0.0200\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} = 8.80 \times 10^{-5}\,\mathrm{mol}$ في $0.1000\,\mathrm{L}$: [القلوية](#def-b3-environmental-toxicology-alkalinity) $8.80 \times 10^{-4}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$؛ وفي صورة $\ce{HCO3-}$ ($61.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$)، $53.7\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$.

**تمرين 32.7 ★★.**

تربة فيها $f_{oc} = 0.020$؛ ومبيد له $K_{oc} = 300\,\mathrm{L}/\mathrm{kg}$ (من معطيات التمرين). احسب $K_d$ وجزء المبيد الممتز في تربة فيها $1.5\,\mathrm{kg}$ من الجوامد لكل $0.30\,\mathrm{L}$ من ماء المسام.

**حل التمرين 32.7.**

$K_d = 0.020 \times 300 = 6.0\,\mathrm{L}/\mathrm{kg}$. ونسبة الممتز إلى الكلي $= K_dm_s/(K_dm_s + V_w) = 9.0/(9.0 + 0.30) = 0.97$: أي 97 % ممتز.

**تمرين 32.8 ★★.**

باستعمال $\log\mathrm{BCF} = 0.85\log K_{ow} - 0.70$ (انحدار تجريبي، من معطيات التمرين)، قدّر [عامل التركيز الحيوي](#def-b3-environmental-toxicology-bio) للبنزين ولمركب PCB سداسي الكلور، وعلّق.

**حل التمرين 32.8.**

البنزين: $\log\mathrm{BCF} = 0.85 \times 2.13 - 0.70 = 1.11$، [وعامل التركيز الحيوي](#def-b3-environmental-toxicology-bio) نحو 13. ومركب PCB: $0.85 \times 6.67 - 0.70 = 4.97$، [وعامل التركيز الحيوي](#def-b3-environmental-toxicology-bio) نحو $9 \times 10^{4}$: فهو يتركز في الأسماك أكثر من البنزين بنحو سبعة آلاف مرة؛ وعند مثل هذه القيم للمعامل $K_{ow}$ يقترب الانحدار من حد صلاحيته.

**تمرين 32.9 ★★.**

عبّر عن قيمة $\mathrm{LD_{50}}$ الفموية للكافيين عند الجرذ كتلةً لبالغ وزنه $70\,\mathrm{kg}$ وعددًا من فناجين القهوة التي يحتوي كل منها $90\,\mathrm{mg}$ (تحجيم ساذج، من معطيات التمرين). لماذا لا يكون هذا التحجيم إلا إرشاديًا؟

**حل التمرين 32.9.**

$192\,\mathrm{mg}/\mathrm{kg} \times 70\,\mathrm{kg} = 13\,\mathrm{g}$، أي نحو 150 فنجانًا. فالأنواع تختلف في الامتصاص والاستقلاب، وقيمة $\mathrm{LD_{50}}$ ليست عتبة أمان؛ فالآثار الضارة تبدأ دونها بكثير.

**تمرين 32.10 ★★★.**

لمادة قيمة $\mathrm{EC_{50}}$ على 48 ساعة تساوي $0.50\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ لبراغيث الماء، وقيمة $\mathrm{EC_{50}}$ على 72 ساعة تساوي $1.2\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ للطحالب، وقيمة $\mathrm{LC_{50}}$ على 96 ساعة تساوي $2.0\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ للأسماك، وكلها حادة، ويُطبَّق عامل تقييم قدره 1000 (من معطيات التمرين). احسب PNEC، [وحاصل الخطر](#def-b3-environmental-toxicology-ecotoxicology) من أجل PEC يساوي $0.20\,\text{µ}\mathrm{g}/\mathrm{L}$.

**حل التمرين 32.10.**

PNEC $= 0.50\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}/1000 = 0.50\,\text{µ}\mathrm{g}/\mathrm{L}$؛ و$\mathrm{RQ} = 0.20/0.50 = 0.40$، أقل من 1: لا ما يقلق عند هذا التعرض.

**تمرين 32.11 ★★★.**

يأكل طائر آكل للأسماك أسماكًا تحتوي $0.30\,\mathrm{mg}/\mathrm{kg}$ من ملوث ثابت؛ وتأكل الأسماك عوالق تحتوي $0.015\,\mathrm{mg}/\mathrm{kg}$؛ ويحتوي الماء $2.0\,\mathrm{ng}/\mathrm{L}$. احسب عاملي التركيز الحيوي [والتضخم الحيوي](#def-b3-environmental-toxicology-bio) على امتداد السلسلة إذا كانت دهون الطائر تحتوي $6.0\,\mathrm{mg}/\mathrm{kg}$ (من معطيات التمرين).

**حل التمرين 32.11.**

العوالق/الماء: $0.015\,\mathrm{mg}/\mathrm{kg}/2.0 \times 10^{-6}\,\mathrm{mg}/\mathrm{L} = 7.5 \times 10^{3}\,\mathrm{L}/\mathrm{kg}$ (تركيز حيوي). الأسماك/العوالق: $0.30/0.015 = 20$؛ الطائر/الأسماك: $6.0/0.30 = 20$ ([تضخم حيوي](#def-b3-environmental-toxicology-bio) في كل خطوة)؛ الطائر/الماء: $3 \times 10^{6}$.

**تمرين 32.12 ★★★.**

تطلق محطة توليد كهرباء $1000\,\mathrm{t}$ من $\ce{SO2}$ في السنة. احسب كتلة حمض الكبريتيك التي يمكن أن تكوّنها، وحجم المطر الذي ستخفض قيمة pH له إلى 4.0 لو سقطت كلها مع المطر (أهمل الأحماض والقواعد الأخرى).

**حل التمرين 32.12.**

$1.0 \times 10^{9}\,\mathrm{g}/64.1\,\mathrm{g}/\mathrm{mol} = 1.56 \times 10^{7}\,\mathrm{mol}$ من $\ce{SO2}$، تعطي العدد نفسه من مولات $\ce{H2SO4}$: $1.53 \times 10^{9}\,\mathrm{g}$، أي نحو $1500\,\mathrm{t}$. وهي تحرر $3.12 \times 10^{7}\,\mathrm{mol}$ من $\ce{H+}$؛ وعند pH يساوي 4.0، $[\ce{H+}] = 1.0 \times 10^{-4}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$: أي $3.1 \times 10^{11}\,\mathrm{L}$ من المطر.

## 32.7 مسألة: مبيد في بحيرة

**مسألة 32.1.**

مسألة نهاية الأسبوع — مبيد في بحيرة: توزعه على الرواسب والأسماك، وموازنة كتلة عند التوازن، وتحلله على مدى سنة، وحاصل الخطر لكائنات البحيرة

معطيات المسألة. تحوي بحيرة $1.0 \times 10^{9}\,\mathrm{L}$ من الماء تحت $1.0 \times 10^{12}\,\mathrm{L}$ من الهواء (الطبقة المختلطة فوقها)، مع $1.0 \times 10^{8}\,\mathrm{kg}$ من جوامد الرواسب النشطة ($f_{oc} = 0.040$) و$1.0 \times 10^{4}\,\mathrm{kg}$ من الأسماك (نسبة الدهون 0.048). ولمبيد $\log K_{ow} = 4.0$، ومعامل توزيع بين الهواء والماء $K_{aw} = 1.0 \times 10^{-4}$، و$K_{oc} = 0.41\,K_{ow}$؛ و$K_{fw}$ = نسبة الدهون $\times K_{ow}$. ويبلغ البحيرةَ 100 kg منه. وعمر النصف له في البحيرة 60 يومًا. ويعطي أشد الاختبارات المزمنة حساسية NOEC قدره $50\,\text{µ}\mathrm{g}/\mathrm{L}$، مع عامل تقييم قدره 10؛ ويجب ألا تتجاوز الأسماك المعدة للاستهلاك البشري $1.0\,\mathrm{mg}/\mathrm{kg}$.

**الجزء الأول — معاملات التوزيع.**

1. ماذا تقول القيمة $\log K_{ow} = 4.0$ عن المبيد؟
2. احسب $K_{oc}$ ومعامل التوزيع بين الرواسب والماء $K_{sw}$ .
3. احسب معامل التوزيع بين الأسماك والماء $K_{fw}$ .
4. هل يتطاير المبيد من الماء؟ استعمل $K_{aw}$ .
5. لماذا يتحكم الكربون العضوي، لا المادة المعدنية، في امتزازه؟
6. أي حيز تتوقع أن يحوي معظمه؟

**الجزء الثاني — موازنة الكتلة عند التوازن.**

7. احسب حدود السعة $V_w$ و $K_{aw}V_a$ و $K_{sw}m_s$ و $K_{fw}m_f$ .
8. احسب التركيز في الماء.
9. احسب الكتلة في كل حيز.
10. احسب التراكيز في الهواء والرواسب والأسماك.
11. أي افتراضات النموذج أبعدها عن الواقع؟
12. كيف يغيّر التحلل الصورة (نموذجا المستويين الثاني والثالث)؟

**الجزء الثالث — التحلل.**

13. احسب ثابت السرعة من الرتبة الأولى.
14. احسب الجزء المتبقي بعد سنة.
15. احسب التركيز في الماء بعد سنة.
16. لماذا قد تحتفظ الرواسب بالمبيد مدة أطول مما يوحي به عمر النصف؟
17. ما الذي يجعل المبيد ثابتًا؟

**الجزء الرابع — المخاطرة.**

18. احسب PNEC.
19. خذ التركيز الأولي في الماء قيمةً للتركيز PEC، واحسب [حاصل الخطر](#def-b3-environmental-toxicology-ecotoxicology) .
20. استنتج بالنسبة إلى كائنات البحيرة.
21. قارن تركيز المبيد في الأسماك بعتبة الاستهلاك.
22. ماذا ستقيس بعد ذلك، وأين؟
23. أي التدابير تخفض PEC؟
24. لماذا يهم عامل التقييم إلى هذا الحد؟
25. اذكر النتيجة: [حاصل الخطر](#def-b3-environmental-toxicology-ecotoxicology) PEC/PNEC.

**حل المسألة 32.1.**

**1.** ذوبانه في الأوكتانول أكبر من ذوبانه في الماء بعشرة آلاف مرة: فهو كاره للماء، وسيمتز على المادة العضوية ويتراكم في الدهون.

**2.** $K_{oc} = 0.41 \times 10^4 = 4100\,\mathrm{L}/\mathrm{kg}$؛ $K_{sw} = f_{oc}K_{oc} = 0.040 \times 4100 = 164\,\mathrm{L}/\mathrm{kg}$.

**3.** $K_{fw} = 0.048 \times 10^4 = 480\,\mathrm{L}/\mathrm{kg}$.

**4.** لا: عند التوازن يحوي الهواء $10^{-4}$ من التركيز في الماء.

**5.** الجزيء المتعادل الكاره للماء يذوب في المادة العضوية، كما في الأوكتانول؛ أما السطوح المعدنية فقطبية ومغطاة بالماء.

**6.** الرواسب، التي سعتها، $K_{sw}m_s$، هي الأكبر.

**7.** $V_w = 1.0 \times 10^{9}\,\mathrm{L}$؛ $K_{aw}V_a = 1.0 \times 10^{8}\,\mathrm{L}$؛ $K_{sw}m_s = 1.64 \times 10^{10}\,\mathrm{L}$؛ $K_{fw}m_f = 4.8 \times 10^{6}\,\mathrm{L}$.

**8.** $C_w = 1.0 \times 10^{8}\,\mathrm{mg}/1.75 \times 10^{10}\,\mathrm{L} = 5.7 \times 10^{-3}\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$، أي $5.7\,\text{µ}\mathrm{g}/\mathrm{L}$.

**9.** الماء $5.7\,\mathrm{kg}$، والهواء $0.57\,\mathrm{kg}$، والرواسب $94\,\mathrm{kg}$، والأسماك $0.027\,\mathrm{kg}$.

**10.** الهواء $5.7 \times 10^{-7}\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$؛ والرواسب $0.94\,\mathrm{mg}/\mathrm{kg}$؛ والأسماك $2.7\,\mathrm{mg}/\mathrm{kg}$.

**11.** التوازن بين كل الأحياز في آن واحد، دون تحلل، ودون تدفق داخل أو خارج، مع أحياز جيدة المزج.

**12.** مع التحلل والتدفقات في حالة مستقرة (المستوى الثاني) تحدد المخزونَ سرعاتُ الإدخال والفقد؛ ومع سرعات انتقال بين الأحياز (المستوى الثالث) لا تبقى التراكيز في نسب التوازن، ويُثرى الحيز الذي يتلقى الإدخال.

**13.** $k = \ln 2/60\,\mathrm{d} = 0.0116\,\mathrm{d}^{-1}$.

**14.** $\eu^{-0.0116 \times 365} = 0.0145$: يبقى 1.5 %.

**15.** $5.7\,\text{µ}\mathrm{g}/\mathrm{L} \times 0.0145 = 0.083\,\text{µ}\mathrm{g}/\mathrm{L}$.

**16.** التحلل غالبًا أبطأ في الرواسب الباردة العديمة الأكسجين، والمبيد الممتز يتحرر عائدًا إلى الماء ببطء، فيُبقيه حاضرًا بعد أن يكون الماء قد صفا منه.

**17.** روابط تقاوم الحلمأة والأكسدة والهجوم الميكروبي (الرابطة C–Cl العطرية مثلًا)، وذوبانية ضعيفة في الماء، [وامتزاز](https://one-course.com/books/chemistry/4/ar/chapter/16-surfaces-adsorption-and-heterogeneous-catalysis#def-b3-surfaces-catalysis-adsorption) يحميه من الكائنات المحللة.

**18.** PNEC $= 50\,\text{µ}\mathrm{g}/\mathrm{L}/10 = 5.0\,\text{µ}\mathrm{g}/\mathrm{L}$.

**19.** $\mathrm{RQ} = 5.7/5.0 = 1.1$.

**20.** أعلى من 1 بقليل: هناك خطر مُشار إليه، ويجب تحسين التقييم (بيانات سمية أفضل، وتراكيز مقيسة) أو خفض التعرض.

**21.** $2.7\,\mathrm{mg}/\mathrm{kg}$، أي نحو ثلاثة أضعاف العتبة $1.0\,\mathrm{mg}/\mathrm{kg}$: فلا ينبغي أكل الأسماك حتى ينخفض التركيز.

**22.** التراكيز في الماء والرواسب والأسماك على مر الزمن وفي عدة نقاط، للتحقق من النموذج ومتابعة الانخفاض.

**23.** استعمال كمية أقل من المبيد، ورشه بعيدًا عن المطر وعن الشاطئ، وشرائط عازلة تحتجز الجريان السطحي، أو بديل أقل ثباتًا.

**24.** يقسم المستوى المقيس عديم الأثر ليغطي الفجوة بين بضعة أنواع مخبرية ونظام بيئي كامل؛ ومعامل قدره 10 بدلًا من 1000 يغيّر PNEC، والحكم، مئة ضعف.

**25.** [حاصل الخطر](#def-b3-environmental-toxicology-ecotoxicology) PEC/PNEC نحو 1.1، أي أعلى من 1 بقليل.