تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

ينتمي عنصر الكربون ورمزه C إلى المجموعة الرابعة عشر في الجدول الدوري، ويعتبر واحداً من العناصر الأساسية للحياة على الأرض، كما يدخل في تركيب العديد من المركبات العضوية، كالماس، والغرافيت.

ما هي مركبات الكربون؟

هناك مركبات عديدة للكربون أهمّها: أول أوكسيد الكربون، وثاني أوكسيد الكربون، كما أنه يدخل في تركيب كافة المواد العضوية كالميتان، والبروبان، والإيتان، والكحول المتيلي، وغيرها.

ما هي نظائر الكربون؟

العدد الذري للكربون ستة (أي تحتوي نواة ذرة الكربون على ست بروتونات)، وللكربون نظائر عديدة اثنان منها مستقران (غير مشعان)، وهما الكربون (C-12) الذي تحتوي نواته على ست بروتونات وستة نيوترونات، وهو يشكل حوالي 98.9 بالمئة من الكربون الطبيعي، والكربون (C-13) الذي تحتوي نواته على ست بروتونات وسبعة نيوترونات، ويشكل 1.1 بالمئة من الكربون الطبيعي.

الكربون (C-14) عنصر مشع تحتوي نواته على ست بروتونات وثمان نيوترونات، ونسبة تواجده في الكربون الطبيعي صغيرة للغاية حوالي0.0001  بالمئة عمره النصف طويل حوالي 5700 عاماً، ونشاطه النوعي 4.5 كوري لكل غرام، ويتفكك مصدراً جسيمات بيتا بطاقةٍ مساوية إلى 49 كيلو إلكترون فولت.

بالإضافة للكربون المُشع (C-14) توجد نظائر أخرى بأعمار نصف صغيرة، مثل: الكربون (C-11) الذي يمتلك عمر نصفي يساوي 20 دقيقة، بينما باقي النظائر المشعة للكربون لا يتجاوز أعمار نصفها الثواني، وبالتالي فإن أخطر نظائر الكربون هو (C-14) نظراً لعمره النصفي الطويل. ^[1]

كيف يتشكل الكربون المُشع (C-14)؟

يمكن أن يتشكل الكربون المُشع 14 بطرقٍ مختلفة نذكر منها: ^{[2] [3]}

1- يتشكل الكربون المُشع 14 في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي من تفاعل النيوترونات المكونة للأشعة الكونية مع نتروجين الهواء، وينتج عن ذلك كميةً من النشاط الإشعاعي حوالي 300 مليون كوري، وأغلبها ينتشر في مياه المحيطات.

2- كميات كبيرة من الكربون المُشع 14 يمكن أن تنتشر في الغلاف الجوي من اختبارات الأسلحة النووية.

3- ينتج الكربون المشع 14 في المفاعلات النووية من تفاعل أسر النيوترونات بنوى النتروجين، الأوكسجين والكربون المتواجدة في الوقود النووي والمهدئ.

4- يصّنع الكربون المشع 14 لاستخدامه في المجالات الطبية، والأبحاث البيولوجية.

5- يمكن أن ينتج الكربون المشع 14 بتنشيط النيوترونات للكربون المتواجد في مهدئ الغرافيت المستخدم في المفاعلات النووية.

ما هي استخدامات الكربون المُشع (C-14)؟

يستخدم الكربون المُشع 14 في إجراءات التشخيص الطبي، حيث يحقن المريض بالكربون المُشع 14 لتتبع استقلاب الأدوية، ودراسة تشوهات النقص الغذائي الناتج عن بعض الأمراض، كالنقرس، وفقر الدم، والسكري. بما أن عمر النصفي للكربون المُشع 14 طويل حوالي 5700 عام، لذلك يستفاد من هذه الخاصية في عملية التأريخ لتحديد عمر الحيوانات والنباتات، وتحديد عمر الحفريات.

كما يمكن باستخدام الكربون المُشع 14 لتحديد تاريخ موت الكائن الحي، فالكائنات الحية تستهلك الكربون المستقر (C-12)، والكربون المشع (C-14) من البيئة بنسبٍ ثابتة عندما يموت الكائن الحي يتوقف عن أخذ الكربون خلال عملية التنفس،

وبالتالي سوف تتناقص كمية الكربون (C-14) بمعدلٍ ثابت بسبب الاضمحلال الإشعاعي، وتتناقص نسبة الكربون (C-14) إلى الكربون (C-12) مع الزمن، وبما أن هذه النسبة ثابتة في جميع الكائنات الحية، فيمكن من خلال قياس النسبة تحديد تاريخ موت الكائن. ^[4]

ما تأثيرات الكربون المُشع (C-14) على البيئة؟

كما ذكرنا سابقاً فإن الكربون المشع 14 يمكن أن يتشكل في الغلاف الجوي، وينتقل إلى مياه المحيطات السطحية، ويمكن أن ينتقل إلى أعماق المحيطات بعد فتراتٍ زمنيةٍ طويلة نظراً لعمره النصفي الكبير. كما يمكن أن يتواجد في أنسجة الحيوانات والنباتات مثل باقي نظائر الكربون، ويتواجد على شكل أول أوكسيد الكربون، وثاني أوكسيد الكربون، والميتان، وعلى أشكال مركباتٍ عضوية أخرى، وكل هذه النواتج يمكن أن تنتشر في مياه المحيطات والمياه السطحية، وتتسرب إلى التربة.

وجد أن تركيز الكربون المشع 14 في طبقة التروبوسفير من الغلاف الجوي تبلغ 3.4 بيكو كوري لكل كيلو غرام من الهواء، وتركيزه في التربة حوالي 0.2 بيكو كوري لكل غرام. يمكن أن يستنشق الكربون المشع 14 على شكل مواد غازية كأول أوكسيد الكربون أو ثاني أوكسيد الكربون. يشكل معامل خطورة الكربون المشع 14 في الماء حوالي 80 بالمئة من معامل خطورة دخوله الجسم عن طريق الغذاء.

ما التأثيرات الصحية للكربون المُشع (C-14)؟

لا يوجد أخطار على صحة الإنسان في حال التعرض الخارجي للكربون المشع 14، لكن تكمن الخطورة في حال دخوله الجسم، فهو يضمحل مصدراً جسيمات بيتا. إن طاقة جسيمات بيتا الناتجة منخفضة، وتساوي 49 كيلو إلكترون فولت، فهي لا تجتاز أعماق كبيرة في النُّسج نظراً لصغر المسافة التي تسيرها.

يسلك الكربون المشع 14 في الجسم كسلوك الكربون العادي، بالتالي فإن الكربون المشع 14 الذي دخل الجسم عن طريق الاستنشاق أو الابتلاع سوف يمتص قسماً كبيراً منه في الدم، ومنه ينتقل إلى جميع أنحاء الجسم. ^[5]

ماذا يحدث للكربون المشع (C-14) في الجسم؟

يمكن للكربون 14 الدخول للجسم عن طريق الطعام، أو شرب المياه، أو استنشاق الهواء، ويتواجد الكربون المشع 14 في البالغين بتركيز 0.1 ميكرو كوري. يسلك الكربون المشع 14 في الجسم نفس سلوك نظائر الكربون الأخرى، وفي حال دخول الكربون المشع 14 الجسم عن طريق الابتلاع، يتمّ امتصاصه بالكامل، وينتقل من الجهاز الهضمي إلى مجرى الدم.

بعض مكونات الأغذية الحاوية على الكربون، مثل: الكوليسترول، والسكريات، والسيليلوز تكون أقل امتصاصاً للكربون المشع 14. في حال دخول الكربون المشع 14 عن طريق الاستنشاق، يحدث له امتصاص جزئي، ويعتمد ذلك على شكله الكيميائي، وفي حالة استنشاق ثاني أوكسيد الكربون والمركبات العضوية الحاوية على الكربون المشع 14، يتمّ امتصاصه في مجرى الدم، بينما في حال استنشاق غاز أول اوكسيد الكربون الحاوي على الكربون المشع 14 تمتص 40 بالمئة منه.

بينما الكمية الممتصة من الكربون المشع 14 في المركبات اللاعضوية في الغبار الجوي تكون أقل. إن الكربون المشع 14الذي دخل الجسم عن طريق الاستنشاق أو الابتلاع يتوزع إلى جميع أعضاء ونسج الجسم، وإن نصف العمر البيولوجي ليتخلص الجسم من الكربون المشع 14 حوالي 40 يوماً (عمر النصف البيولوجي هو الزمن اللازم ليتخلص الجسم من نصف الكمية الداخلة).

إن المخاطر الصحية الناجمة عن دخول الكربون المشع 14 الجسم تتجلى في أخطار جسيمات بيتا الناتجة من الاضمحلال الإشعاعي للكربون، وهذه الجسيمات تعمل على تأيين جزيئات الماء في الجسم، وتخلق مؤكسدات وجذوراً حرةً فعالة كيميائياً، فتخرب وتدمر الحمض النووي (DNA)، ويمكن أن تكون سبباً في الإصابة بالسرطان. ^[6]