بررسی فلزات سنگین

فلزات سنگین

در كتب و مراجع گوناگون تعاریف و تفسیرهای مختلفی از فلزات سنگین به عمل آمده است. علت اطلاق لفظ سنگین، وزن مخصوص بالاتر از 6 گرم بر سانتیمتر مكعب می‌باشد، كه این فلزات دارا هستند. این فلزات دارای نقاط ذوب و جوش بسیار متفاوتی می‌باشند.

به طوری كه در این گروه جیوه Hg پائین‌ترین نقطه جوش یعنی oc87/38- و مولیبدن (Mo) بالاترین نقطه جوش یعنی c 0 4612 را دارا می‌باشد.

اكسید فلزات سنگین در جدول تناوبی هرچه به طرف گازهای نادر پیش برویم، در طبیعت پایدارتر است، و در سیستم بیولوژی با مولكول‌های آلی ایجاد كمپلكس‌های پایدار می‌نماید.

حضور برخی از این عناصر از نظر تغذیه حائز اهمیت می‌باشد. در حالی كه در شرایط مشابه حضور برخی از آنها در بافت زنده مضر می‌باشد. نیاز پستانداران به روی و مس به مراتب بیشتر از ید و سلینیوم و غلظت آهن و روی در بافت‌های حیوان ضروری‌تر از منگنز و كبالت می‌باشد.

برخی عناصر غیر ضروری مانند برم (Br) و ربیدیوم (Rb) و سیلیكون در مقایسه با فلزات كمیاب ضروری با غلظت بالا در بافت نرم و خون حضور دارند.

فلزات سنگین نظیر آهن- روی و مس برای تعداد زیادی از آنزیم‌ها در حكم یك كانون فعال هستند. این فلزات در غلظت‌های پائین در بدن یافت می‌شود، ولی اثر فوق‌العاده‌ای در بدن دارند.

فلزات سنگین نظیر نقره (Ag)، كادمیوم (Cd)، قلع (Sn)، جیوه (Hg)، سرب (Pb)، و فلزاتی كه خاصیت الكترونگاتیویته زیادی دارند مانند مس، نیكل و كبالت، میل تركیبی شدیدی با گروه‌های آمینی و سولفیدریل دارند.

آنزیم‌ها به وسیله این فلزات متلاشی شده و قدرت آنزیمی خود را از دست می‌دهند. به علاوه این فلزات در عمل سوخت و ساز بدن وارد شده و عمل متابولیسم را مختل می‌نمایند.

درجه سمی بودن فلزات سنگین را از میزان الكترونگاتیویتة آنها می‌توان طبقه بندی نمود، كه به این ترتیب با پایداری كمپلكس‌های مشتق شده از این فلزات هماهنگی می‌كند. طبقه‌بندی این فلزات به صورت زیر می‌باشد.

Hg- Cu- Sn- Pb- Ni- Co- Cd- Fe- Zn- Mn- Mg- Ca- Sr- Cr

1-نقش بهداشتی فلزات سنگین

در دهه گذشته تحقیقات زیادی بر روی اهمیت فلزات سنگین در سیستمهای بیولوژیكی انجام گرفته است. علت این بررسی‌ها افزایش نگرانی كسانی بوده است، كه در مناطق صنعتی زندگی می‌كنند، و در تماس دائمی و مستقیم با این عناصر بوده‌اند، كه امكان اثر بیولوژیكی محیط بر روی اینها وجود داشته است. در حقیقت نقش عناصر جزیی و اثرات مفید و مضر آنها بر روی سیستم بیولوژیكی انسان از اهمیت خاصی برخوردار است. از 90 عنصر شیمیایی كه در پوسته زمین یا اتمسفر وجود دارد، فقط 12 تای آنها به میزان زیادی در بدن انسان وجود دارند كه عبارتند از:

Cn- Fe- Mg- Cl- Na- S- K- P- N- H- C- O

از این عناصر چهارتای اول 96% وزن كل ارگان زنده را تشكیل می‌دهد و بقیه 6/3% آن را شامل می‌گردد، و حدود 70 عنصر باقیمانده 4/0 بقیه را شامل می‌شوند، كه اینها عناصر جزئی می‌باشند. چنین بنظر می‌رسد، كه از این 70 عنصر 14تای آنها برای متابولیسم بدن انسان ضروری می‌باشند.

جورج موریسون   عناصر جزئی را به سه دسته تقسیم می‌كند.

الف) آنهایی كه برای جانوران عالی ضروری می‌باشند.

ب) آن دسته از عناصر كه ضرورت آنها ممكن می‌باشد.

ج) آن دسته از عناصر كه ضروری نمی‌باشند.

عناصر ضروری برای متابولیسم بدن انسان عبارتند از: كرم، كبالت، مس، فلوئور، آهن، ید، منگنز، مولیبدن، نیكل.

2-  شناسایی عوامل آلوده كننده آبها از نظر فلزات سنگین

بطور كلی آبها به چهارطریق ممكن است به فلزات سنگین آلوده شوند.

1- هوا

2- خاك

3- فاضلاب‌های صنعتی- خانگی

4- زباله (شیرابه زباله)

پس آبهای صنعتی- مواد زائد حاصل از فعالیت‌های روزمره زندگی، (زباله) و تخلیه انواع فضولات حیوانی و انسانی به داخل آبهای سطحی و زیرزمینی، سهم مهمی در ایجاد این نوع آلودگی‌ها را، در آب دارا هستند.

احتمال آلوده شدن آبها بخصوص آبهای سطحی از طریق هوا، (هنگام بارندگی بویژه بارندگی‌های شدید بسیار بالاست). مقادیر زیادی از انواع آلوده كننده‌ها، نظیر مواد موجود در گرد و غبار و گازهای ناشی از فعالیت‌های صنعتی در باران حل شده، و در نتیجه این آلودگیها به آبهای پذیرنده وارد می‌گردد. (به علت PH اسیدی باران، برخی از عناصر مانند كادمیوم در آب باران حل می‌شود).

خاك یكی دیگر از منابع آلودگی آبها می‌باشد. جنس خاك نقش موثری در آلودگیهای آب می‌تواند داشته باشد. به عنوان مثال آب پس از عبور از لایه زیرزمینی، كه جنس آن سنگ گالن می‌باشد؛ به علت وجود سرب در آن، در انتقال سرب پذیرنده نقش دارد؛ و به علت استفاده از آفت‌كش‌ها در كشاورزی و كاربرد كودهای شیمیایی، مقادیر معتنابهی از فلزات سنگین می‌توانند وارد آبها شوند. كیفیت آبها در اثر وجود مواد آلوده كننده بر هم خورده، و در این میان تاثیر مواد آلوده كننده، مانند فلزات سنگین بیشتر می‌باشد .

8-3- آرسنیك

آرسنیك شبه فلزی است كه در طبیعت فراوان می‌باشد و می‌تواند مسمومیت حاد یا مزمن در انسان ایجاد كند. تا كنون هیچ یك از تركیبات آرسنیك بعنوان ماده غذایی لازمی شناخته نشده است. معهذا این ماده را سابقاً بعنوان محرك رشد به غذای دامها اضافه می‌كردند.

آرسنیك به طور طبیعی در محیط مادی یافت می‌شود، معمولاً وجود آن در طبیعت به شكل تركیب با گوگرد و فلزات دیگری مانند مس، كبالت، سرب، روی و غیره می‌باشد. آرسنیك در بسیاری ازفرآیندهای صنعتی مانند سرامیك سازی، صنایع چرم و دباغی مصرف می‌شود. سازندگان حشره‌كش‌ها و سموم دفع آفات نباتی جزء اصلی‌ترین مصرف كنندگان آرسنیك محسوب می‌شوند.

املاح آرسنیك به سرعت از طریق دستگاه گوارش جذب می‌شوند. آرسنیك از طریق ریه و پوست نیز جذب می‌گردد. این موضوع به اثبات رسیده كه آرسنیك 3 ظرفیتی سمی است، و آرسنیك 5 ظرفیتی سمیّت چندانی ندارد. احتمال اینكه آرسنیك ایجاد سرطان نماید مورد تردید است. و اثر سرطان زا در روی پوست می‌تواند داشته باشد. حداكثر غلظت مجاز آرسنیك در آب آشامیدنی 5% میلی‌گرم در لیتر می‌باشد.

9-3- جیوه

بوسیله نمكهای محلول خود یكی از سمی‌ترین فلزات سنگین می‌باشد. 1 تا 2 گرم كلرور جیوه كشنده است. با وارد شدن جیوه به معده در دستگاه گوارش اختلال بوجود می‌آید. ناراحتی‌های عصبی و ضایعات كلیوی نیز از عوارض آن است.

با عمل میكروبی كه در لجن صورت می‌گیرد میتل جیوه تولید می‌شود كه بسیار سمی است و باعث ضایعات عصبی شده و حافظه را مختل و بالاخره دیوانگی و جنون و مرگ را موجب می‌شود. حتی به مقدار كم نیز اختلالات كروموزومی به بار می‌آورد.

مهمترین منابع بزرگ جیوه در محیط گازهایی است، كه از پوسته زمین به طور طبیعی خارج می‌گردد. علاوه بر این فعالیت‌های صنعتی نیز به طور غیرمستقیم بر میزان جیوه محیط می‌افزایند. از سال 1500 جیوه برای درمان بیماری سفلیس استفاده می‌شده است. مهمترین زمینه‌های كاربرد جیوه عبارتند از: كارخانجات كلر، كه كلروهیدروكسید سدیم تولید می‌كنند و در رنگهای نگاهدارنده رنگ دانه در دندانسازی و در كشاورزی (خصوصاً به عنوان چاشنی بذر)، كاربرد دارد.

جذب جیوه معدنی، از طریق تنفس بخارات جیوه و با تماس طولانی با فلز جیوه، صورت می‌گیرد. در سال 1960، در بین اعضاء خانواده ماهیگران شهر ساحلی میناماتای  ژاپن، بیماری عجیبی 111 نفر را علیل كرد، و 43 نفر از آنان را از بین برد. علت این بیماری، تخلیه فاضلاب صنعتی به رودخانه میناماتا، بعد از سال 1958 بود. در سال 1945 در نیگاتا ، به علت خروج جیوه از یك كارخانه صنعتی، اپیدمی دیگری از همین بیماری (میناماتای) به وجود آمد. گیاهان نسبت به تركیبات سمی جیوه حساس نیستند، اما مصرف جیوه توسط پرندگان، موجب اختلال در تغذیه و كاهش رشد آنان می‌گردد. حداكثر غلظت مجاز جیوه در آب آشامیدنی 001/0 میلی‌گرم در لیتر توصیه شده است.

10-3- نیكل

نیكل در همه جا موجود است، و خاكهای عادی 10-100 میلی‌گرم در كیلوگرم نیكل دارند. حضور این فلز، در تجهیزات خط تولید فرایندهای مواد غذایی، باعث آلودگی مواد غذایی به این عنصر می‌گردد. نیكل عنصر نسبتاً غیر سمی می‌باشد. ازدیاد ناگهانی آن در آب، دلیل آلودگی به فاضلاب صنعتی است. برای حداكثر غلظت مجاز نیكل در آب آشامیدنی، مقدار دقیقی به عنوان رهنمود داده نشده است.

11-3- نقره

عنصر نسبتاً كمیابی است كه حلالیت آن در آب كم و بین 1/0 تا 10 میلی‌گرم در لیتر می‌باشد كه این مقدار بستگی به PH و غلظت كلرید موجود در محلول دارد.

در پوسته زمین، غلظت نقره در حدود 1/0 میلی‌گرم، در كیلوگرم می‌باشد. املاح نقره به علت دارا بودن خاصیت میكروب‌كشی، به عنوان یك عامل پیشگیری در ضدعفونی آب، مورد استفاده قرار می‌گیرد. نقره ممكن است، باعث آرژیریا  شود. كه یك بیماری دائمی است و از علائم آن، مایل به قهوه‌ای شدن پوست و چشمان است، و شخص مانند اشباح به نظر می‌رسد. حداكثر غلظت مجاز نقره در آب آشامیدنی، 5% میلی‌گرم در لیتر است.

فلزات سنگین ۴
۱-نقش بهداشتی فلزات سنگین ۶
۲- شناسایی عوامل آلوده کننده آبها از نظر فلزات سنگین ۷
۳- فلزات سنگین (اثرات- منابع- کاربرد) ۹
۱-۳- کروم ۱۰
۲-۳- کبالت ۱۱
۳-۳- کادمیوم ۱۲
۴-۳- سرب ۱۳
۵-۳- مس ۱۴
۶-۳- وانادیوم ۱۵
۷-۳- روی ۱۶
۸-۳- آرسنیک ۱۷
۹-۳- جیوه ۱۸
۱۰-۳- نیکل ۱۹
۱۱-۳- نقره ۲۰
۱۲-۳- آلومینیم ۲۰
۱۳-۳- آهن ۲۱
منابع ۲۲