اثرات فلزات سنگین بر بدن انسان

و در غلظت های بیش از حد مجاز باعث نابودی مراحل اولیه زندگی آبزیان و در نهایت برهم خوردن زنجیره غذایی در اکوسیستم می شود. از طرفی علم پزشکی ثابت کرده است که مسمومیت کادمیوم در انسان موجب از بین رفتن حس بویایی، ایجاد سرفه و تنگی نفس، کاهش وزن، کاهش مقدار هموگلوبین، نرمی استخوان، سرطان پروستات و عوارض بی شمار دیگری خواهد شد. آبزیان مورد استفاده در خوراک انسان، در آب های آلوده به یون های فلزات سنگین و از جمله کادمیوم قادر به ذخیره آنها در بدن خود هستند. مطالعات نشان داده است که کروم شش ظرفیتی به میزان بیش از 0/5 میلی گرم در کیلوگرم وزن بدن، منجر به بروز بیماری های خطرناک و سرانجام مرگ انسان خواهد شد. اغلب فلزات سنگین از جمله کادمیوم قابل ذخیره در بدن انسان است. نیمه عمر بیولوژیک کادمیوم در بدن انسان 10 تا 30 سال است. در جدول 1-4 ارگان های مختلف بدن که عناصر سنگین در آنها متراکم می شوند، نشان داده شده است.

تراکم عناصر سنگین در ارگان های مختلف بدنیی

اثرات سمی فلزات سنگین بر بدن انسان عبارتنداز جابجایی یونی و یا جایگزینی یون های ضروری از سلول ها و مسدود کردن عملکرد مولکول های مهم مثل آنزیم ها و پلی نوکلوئیدها و سیستم های جابجایی مواد مغذی ضروری. این نتایج باعث دناتوره شدن و غیرفعال کردن آنزیم ها و تخریب غشای اندامک های سلول و نیز صدمه به ساختار DNA، اعصاب، کبدو استخوان می شود. از شایع ترین بیماری های مشاهده شده، اختلالات عصبی و انواع سرطان ها است. همچنین مشکلاتی از جله برهم خوردن تعادل هورمون ها، چاقی ها، ناباوری، سقط جنین، اختلالات عصبی و انواع سرطان ها است. همچنین، مشکلاتی از جمله برهم خوردن تعادل هورمون ها، چاقی، ناباوری، سقط جنین، اختلالات قلبی عروقی، آسیب به کبد، کلیه و مغز، آلرژی و آسم، اختلال در عملکرد آنزیم ها،  کم خونی، تعوع، التهاب مفاصل، اختلالات پوستی، تخریب ژن ها و ریزش مو در اثر حضور این فلزات در بدن انسان ایجاد می شود.

1-2- مسمومیت با فلزات سنگین

در بیش از یک قرن گذشته با آمدن صنایع مدرن، فلزات سنگین از زمین استخراج و در ترکیبات مصالح ساختمانی، ظروف غذاخوری، مواد سوختی، نگه دارنده های چوب و فلزات، باطری خودرو و … استفاده می شوند. این فلزات در واقع گروهی از عناصر فلزی بسیار سمی است و انسان ها همیشه در معرض آلودگی با آنها قرار دارند.

این فلزات نقش مفیدی در بدن انسان ها ندارند و سمی ترین آنها سرب، کادمیوم، جیوه و آرسنیک است. البته در این گروه آهن، کبالت، مس، روی و منگنز نیز جای دارند که مقادیر کم آن برای بدن ضروری ولی جذب بیش از حد آنها خطرناک و سمی است. فلزات سنگین اغلب از راه آب، هوا و غذا می توانند وارد بدن شوند و به دلیل آن که خاصیت تجمعی در بافت های بدن دارند، تماس با مقادیر کم آن در طولانی مدت، منجر به بروز مسمومیت در مصرف کننده منجر می شود.

2-2- عوارض مسمومیت با فلزات سنگین

روی: روی یک عنصر شیمیایی فلزی است که با علامت Zn و عدد اتمی 30 در جدول تناوبی عناصر شناخته می شود و به صورت فلزی نرم به رنگ سفید مایل به آبی است. اگرچه فلز روی در زمان قدیم به صورت فلزی تا حدود 1200 سال قبل از میلاد در هندوستان تولید می شده است، تا اواخر قرن شانزدهم میلادی هنز در اروپا ناشناخته بود و تا قرن هجدهم به صورت صنعتی تولید نمی شد. این عنصر طعم نامطلوب تلخی به آب می دهد. روی به مقدار کمی در تمام سنگ های آتش فشانی وجود دارد.

عمده مصرف فلز روی در حفاظت از پوسیدگی آهن با روش گالوانیزه کردن است و در مصارف دیگری از قبیل محافظ فولاد در صنعت آبکاری، فلز آلیاژ کننده با مس برای تولید برنج، در ریخته گری ها، در باطری ها و همچنین به صورت ترکیبات شیمیایی در لاستیک و رنگ ها کاربرد دارد. این فلز به صورت محدود در فرمولاسیون کودهای شیمیایی به عنوان ریز مغذی نیز مصرف می شود. کانی اسفالرایت یا سولفید روی، مهم ترین ماده کانی برای تولید فلز روی است. اگرچه در برخی معادن به صورت کربنات روی نیز وجود دارد.

روش تولید روی از کانی اسفالرایت شامل حرارت دادن در کوره های دوار و تبدیل سولفید به اکسید روی سپس استخراج توسط اسید سولفوریک یا اسید کلریدریک و تبدیل به سولفات یا کلراید روی است. چنان چه مورد مصرف در صنعت گالوانیزاسیون باشد، فرمولاسیون های مختلفی از سولفات یا کلراید در محلول فلاکس مورد استفاده قرار می گیرد. استخراج فلز به روش الکترولیز در صنعت نیز متداول است.

فلز روی به عنوان یک فلز اصلی در فرایندهای حیاتی نقش داشته و در ساختار آنزیم ها مقلا آنزیم الکل دی هیدروژناز در کبد انسان در فرایند متابولیسم حضور دارد. مصرف بیش از حد این فلز، دارای عوارض خطرناک تا حد مرگ است.

فلز روی به صورت طبیعی دارای ازوتوپ های با جرم مولکولی 64،66، 67، 68 و 70 بوده که بیش ترین مقدار مربوط به ایوتوپ 64 است. در حالی که ایزوتوپ 65 و 69 به صورت مصنوعی ساخته شده اند، پایداری بسیار اندکی دارند. بیش از 25با نیمه عمر 244  روز و ایزوتوپ 72 با 46 ساعت است. فلز روی خاصیت مغناطیسی نداشته و از نظر شکل پذیری در محدوده دمای 100 تا 210 درجه سانتیگراد خاصیت نرمش و قابل نورد کردن پیدا می کند؛ ولی در دماهای بالاتر تا قبل از ذوب شدن، شکننده و در صورت اعمال فشار مکانیکی پودر می شود.

فلز روی پس از فلزات آهن، آلومینیوم و مس چهارمین فلز پرمصرف است. در حدود 70 درصد مصرف فلز از منابع معدنی و 30 درصد بقیه از بازیافت به دست می آید. مهم ترین منابع معدنی روی در کشورهای چین، استرالیا و پرو قرار دارند.

مشتقات فلز روی شامل سولفات، کربنات، سیلیکات و اکسید و همچنین مشتقات آلی آن در مکمل های غذایی، دارویی و بهداشتی کاربرد دارد.

از نظر بیولوژیک، فلز روی دارای نقش اساسی و در حیات موجودات زنده است؛ به گونه ای که حدود 3000 نوع از پروتئین های شناخته شده در بدن اسنان حاوی فلز روی هستند. مهم ترین نقش روی در انسان در عملکرد غده پروستات و رشد اعضای جنسی است؛ ولی در سایر اندام های بدن مثل استخوان ها و ماهیچه ها نیز یافت می شود. یون های فلز روی در بدن، نقش انتقال دهنده سیگنال های عصبی را دارند. این فلز به صورت کوفاکتور در بیش از 100 نوع آنزیم حیاتی بدنن (متا آنزیم ها) وجود دارد و در روده بین 15 تا 40 درصد فلز روی موجود در مواد غذایی جذب می شود. فلز روی در جریان خون توسط پروتئین های آلبومین و ترانسفرین حمل و جا به جا می شود. پروتئین ترانسفرین همچنین وظیفه جابه جایی فلز آهن را دارد. از این رو تغییرات میزان حمل آهن و روی توسط ترانسفرین به غلظت های آنها وابسته بوده و با یکدیگر تداخل دارد.

از نظر غذایی فلز روی در غذاهای دریایی مثل صدف و در اغلب پروتئین های حیوانی و غلات، فندق، گردو، بادام، تخم کدو، تخم آفتابگردان و سایر دانه های روغنی وجود دارد. تحقیقات پزشکی نشان می دهد که روی به همراه آنتی اکسیدان ها می تواند در تخریب ماهیچه ای ناشی از کهولت سن تاخیر بیندازد. میزان مورد نیاز روی در رژیم غذایی انسان برای مردان 11 و زنان 8 میلی گرم در روز و برای موارد حاملگی به مقدار بیش تری تجویز شده است.

کمبود روی در بدن انسان به شکل های متعددی مثل بیماری های مزمن کبدی، دیابت، بدخیمی اندام ها و سایر بیماری های مزمن خود را نشان می دهد.

اگر چه روی به عنوان یک فلز ضروری برای بدن انسان شناخته شده، ولی مصرف بیش از اندازه آن زیان آور و خطرناک است و باعث کاهش جذب فلزات آهن و مس می شود که آنها نیز نقش حیاتی دارند. یون های آزاد روی در آب باعث کشته شدن انواع باکتری ها، انواع گیاهان و انواع ماهی ها می شود.

میانگین میزان روی در پوسته زمین 76 میلی گرم و در خاک این میزان بین 25 تا 68 میلی گرم در لیتر است. در آب های جاری عموما این میزان 20 میکروگرم و در آب های زیرزمینی به طور متوسط 0/1 میلی گرم بر لیتر است. همان طور که گفته شد روی، یک عنصر حیاتی برای رشد گیاهان و حیوانات است اما مقادیر بالای آن خاصیت سمی از خود نشان می دهند به طوری که در مواردی مرگ و میر حاکی از میزان 10 گرم از سولفات روی گزارش شده است. مقادیر بالای 5 میلی گرم بر لیتر از این یون ها در آب باعث ایجاد مزه ای تند و تیز و یا تلخ می شود. در مورد پساب های صنعتی، استاندارد تخلیه به آب های سطحی در مورد این فلز سنگین 2 میلی گرم در لیتر بوده که این محدودیت در تخلیه به چاه جاذب و مصارف کشاورزی نیز مشابه است همان طور که گفته شد ورود بالاتر از میزان حد مجاز از این فلز به بدن باعث مخاطراتی می گردد که از جمله آن اسهال و استفراغ و غش کردن است. به طور کلی مسمومیت حاد (به علت بلعیدن) : درد همراه با سوزش در دهان، گلو و نای، اسهال و استفراغ، اسهال آبی یا اسهال خونی، آزاد شدن هموگلوبین از گلبول های قرمز، وجود خون در ادرار، قطع ادرار، آسیب های کبدی به همراه یرقان، فشار خون خیلی پایین، ایجاد غش و تشنج از عوارض مسمومیت های حاد ناشی از آن است. ازدیاد قند خون برای بیماری که میزان زیادی از سولفات روی وارد بدنش شده بودف گزارش گردیده است که در نهایت منجر به مرگ وی شده است.

ب) مسمومیت مزمن: تماس مداوم محلول حاوی این فلز با پوست سبب ایجاد جوش های نوک تیز روی پوست و زخم های حساس روی آن می شود. همچنین میزان بالاتر از حد مجاز آن، کاهش توانایی سیستم ایمنی بدن را در پی دارد. افزون بر آن گزارش هایی از کم خونی مقاوم به علت مسمومیت آن دریافت شده است.

برگفته از کتاب: فناوری های متداول در تصفیه پساب آبکاری نوشته دکتر عباس فرازمند و دکتر سیدمحمد حیدریان