بسمه تعالی
آرسنیک و زمین‌شناسی‌پزشکی
لیلا مهرپرتوlmehrparto@yahoo.com
گروه زمین شناسی‌زیست محیطی
 
کلیه عناصر به‌شکل طبیعی با غلظتهای گوناگون در محیط وجود دارند. این بدان معناست که خاک، آب و هوا در مقیاس جهانی تا حدودی به‌وسیله عناصر‌سمی‌گوناگون آلوده هستند. شناسایی این آلودگی‌ها نیازمند روشهای تجزیه‌ای و شیمیایی دقیق می‌باشد. همانطور که می‌دانیم آلودگیهای عنصری می‌توانند منشاء طبیعی و یا غیر طبیعی داشته باشند. آلودگی عنصری با منشاء طبیعی بسیار حائز اهمیت است، چراکه قرار‌گیری سطحی کانیهایی که دارای غلظتهای زیادی از عناصر سمی هستند و منجر به آلودگی هوا، آب، خاک و نهایتاً موجودات زنده می‌شوند در‌بعضی موارد می‌تواند بسیار خطرناکتر‌از قرارگیری در‌معرض آلودگیهای تولید‌شده به‌وسیله انسان می‌باشد. شماری از منابع غیر‌طبیعی آلودگی‌های‌ عنصری عبارتند از: فعالیتهای کشاورزی، استفاده از آفت‌کشهای معدنی، انتشار سرب ناشی‌از سوخت اتومبیلها، فاضلابهای‌گوناگون و‌ آلودگی‌های ناشی‌از استخراج و فرآوری فلزات.
 
گرانیت
بازالت
شیل
سنگ‌آهک
سنگریزه
خاک
5/1
5/1
13
1
1
6
 
آب دریا
آب شیرین
گیاهان در خشکی
ماهیچه پستانداران
استخوان
ماهیهای دریا
0037/0
0005/0
7_2/0
09/0_007/0
6/1_08/0
10_2/0
در این دوجدول غلظت آرسنیک موجود در برخی از اجزای محیطی ارائه گردیده است.(واحد میلی‌‌گرم در کیلو‌گرم وزن خشک است.)
مسمومیت ناشی‌از عناصر فلزی سنگین تحت تأثیر عوامل گوناگونی صورت می‌گیرد:
1.   شکل شیمیایی عناصر سمی: این امر به علت اثری که بر قابلیت انحلال در آب و در نهایت تأثیری که برقابلیت دسترسی بیولوژیکی دارد حائز اهمیت است.
  1. محیط شیمیایی: این عامل می‌تواند سمیت را کاهش یا افزایش دهد. برای نمونه وجود کلسیم سمیت بسیاری از عناصر مانند کادمیوم را کمتر می‌سازد.  همچنین در‌صورتی که ماده آلی و رس موجود‌در خاک با هم متصل شوند تا حدود زیادی از تحرک فلزات یونی می‌کاهند.
  2. اختلاف حساسیت موجود‌در‌بین افرادِ جمعیتها و گونه‌ها.
چنانچه می‌دانیم یکی از مهمترین عناصر‌سنگین و بسیار‌سمی که تاکنون باعث پدید‌آمدن مشکلات بهداشتی فراوانی برای انسان و محیط‌زیست شده عنصر‌آرسنیک می‌باشد. این عنصر در بیش‌از200 گونه کانی وجود‌دارد. آرسنیکی که به‌شکل طبیعی وجود‌دارد، معمولاً در ترکیب با گوگرد و یا فلزاتی مانند مس، کبالت، سرب، روی و غیره وجود دارد. به‌علاوه به دلیل شباهتهایی که با فسفر دارد، می‌تواند در کانی‌های دارای این عنصر هم یافت شود. این عنصر در کانی هایی نظیر آرسنوپیریت، اورپیمان، پیریت، کالکوپیریت، گالن و اسفالریت وجود دارد. تجزیه شیمیایی سنگها موجب انحلال و تحرک آرسنیک بصورت نمکهای اسیدی می‌شود. ترکیبات آرسنیک درشرایط اکسایش پایدارند در حالی که در شرایط کاهش، آرسناتها در محیط حاکمند. آرسنیک در حالت احیا بسیار خطرناکتر و سمی‌تر نسبت‌به حالت اکسایشی عمل می‌نماید. ترکیبات غیر‌آلی آرسنیک توسط موجودات میکروسکوپی، گیاهان و انسانها به‌گونه‌های متیلیت آرسنیک تبدیل می‌شوند. متیلاسیون یک فرایند کاهش مسمومیت است. به‌عبارت‌دیگر ترکیبات متیله‌آرسنیک در مقایسه با ترکیبات‌معدنی مسمومیت‌زایی کمتری دارند. ترکیبات دی‌متیل‌آرسنیک اغلب در محیطهای آبی به‌فراوانی یافت می‌شود و عمدتاً در‌بدن ماهیها تجمع می‌یابند. سمیت آرسنیک به فرم فیزیکی و شیمیایی و ترکیبات آن، راه ورود آن به بدن، میزان و مدت تماس بستگی‌دارد. مقادیر عناصر مؤثر در واکنشهای ایجاد سمیت با آرسنیک در رژیم غذایی، سن و جنس نیز در این‌بین نقش مهمی دارد. آرسنیک به‌شکل معدنی خطرناکتر از نوع آلی آن است. و آرسنیک 3 ظرفیتی بسیار خطرناکتر و سمی‌تر از آرسنیک 5 ظرفیتی است. آرسنیک سمی معمولاً به شکل آرسنات (AsO4) می‌باشد. ‌بطورکلی غلظت آرسنیک در خاکها بیشتر از سنگهاست. بسیاری‌از ترکیبات آرسنیک در آب محلول هستند، بنابراین آلودگی آب با این ترکیبات به سادگی صورت می‌گیرد. آرسنیک در اکوسیستمهای آبی از منابع کشاورزی (علف‌کشهای آلی) و یا از‌طریق سوختهای فسیلی و صنعتی ناشی می‌شود. آرسنیک به‌شکل ترکیبات 3 و5 ظرفیتی و آرسنیک آلی در آب یافت می‌شود و آرسنیک در آب بیشتر به‌شکل آرسنیک و آرسنات وجود دارد.
در سده‌های هجدهم و نوزدهم استفاده از سموم و داروهای محتوی آرسنیک بسیار رایج بوده ولی تاکنون شواهدی به‌دست آمده که نشان می‌دهد غلظت آرسنیک در جمعیتهای انسانی در سده‌های گذشته تا به‌امروز کاهش یافته‌است. ولی از ترکیبات آلی آرسنیک در قرن بیستم در درمان بیماری سفلیس، اسهال آمیبی استفاده می‌شده‌است. هیچ شاهدی دال بر اینکه آرسنیک عنصری ضروری در فعل‌و‌انفعالات زیستی در انسان باشد در دست نیست. اگرچه برخی از ترکیبات آلی آرسنیک‌دار در حیوانات به‌عنوان یک ماده‌محرک‌رشد شناخته شده‌اند.
نکته دیگری که باید مورد‌توجه قرار‌گیرد نوع ترکیب آرسنیک است که بر جذب آن در بدن اثر می‌گذارد. آرسنیک به‌صورت فلزی بسیار کم جذب می‌گردد. در حالی‌که بسیاری‌از ترکیبات 3و5 ظرفیتی به‌طور کامل جذب می‌شوند.
آرسنیکی که به‌دنبال فعالیتهای صنعتی وارد محیط‌زیست می‌گردد، بیشتر به‌صورت 3 ظرفیتی است. به‌عنوان مثال آرسنیک 3 ظرفیتی به عنوان یک محصول جانبی در ذوب‌سنگ‌معدن‌مس و سرب تولید می‌شود. تولید جهانی آرسنیک حدود صدهزار تن در سال است که به‌شکل تری‌اکسید آرسنیک می‌باشد و بخشی نیز در صنعت تولید آلیاژ سرب و مس مصرف می‌شود. . عمده ترکیبات معدنی آرسنیک شامل تری‌اکسید، اکسید و آرسناتهای کلسیم، مس، سرب، سدیم و پتاسیم است که قرنها به عنوان حشره‌کش، آفت‌کش و جلبک‌کش، مواد محافظ پشم و همچنین در‌امر ریشه‌کن کردن کرم نواری در گوسفند و گاو استفاده گردیده‌است.
داروهای محتوی آرسنیک نیز به‌منظور درمان کم‌اشتهایی، اختلالات تغذیه، بیماریهای عصبی،روماتیسمی، مسلولین، دیابت و اختلالات سلولهای خونی استفاده می‌شود.
شایان ذکر است که بلع مقادیر 180_70 میلی‌گرم از اکسید‌آرسنیک 3 ظرفیتی برای انسان مرگ‌آور است. آرسنیک  3 ظرفیتی در مراحل آغازین و میزان کمتر در انسان ایجاد جراحت‌های
 پوستی می‌نماید. به‌دنبال تماس‌با آرسنیک و ورود آن به خون، توزیع این عنصر سمی در بافتهای کبد، ماهیچه‌ها، کلیه‌ها، طحال و پوست به‌شکل فعال صورت می‌گیرد. آرسنیک یک ماده سمی، تجمعی و بازدارنده در‌خصوص آنزیمهای گروه SH است. آسیبهای جدی کبدی در‌خصوص تماس مزمن با آرسنیک در انسان و حیوان به‌وجود می‌آید. مطالعات نشان می‌دهد که آرسنیک معدنی بر مکانیسم بازسازی DNA اثر می‌گذارد. داده‌های اپیدمیولوژی بیانگر اینست‌که ایجاد سرطان دستگاه تنفسی با در تماس بودن افراد با آرسنیک غیرآلی در کارخانجات تهیه حشره‌کشهای آرسنیک‌دار رابطه‌ای مستقیم دارد. همچنین تماس با آرسنیک غیرآلی می‌تواند سبب بروز سرطان پوست و ایجاد تومورهای بدخیم شود. برخی‌از ترکیبات 3 و 5 ظرفیتی آرسنیک و نیز ترکیبات آلی آن به‌خوبی جذب شده و در بافتهای مغز، قلب، رحم، تیروئید و پانکراس، ناخن و مو ذخیره می‌شوند. اندازه‌گیری میزان وجود آرسنیک در مو و ناخن در مطالعات زمین پزشکی و بهداشت‌محیط به‌نحو مطلوب و هدفمندی انجام می‌گیرد. آرسنیک از‌طریق جفت به جنین منتقل می‌شود. درمورد تجمع آرسنیک در بدن با افزایش سن، اطلاعاتی وجود ندارد. دفع ترکیبات آرسنیک عمدتاً از طریق ادرار صورت می‌گیرد.
مسمومیت مزمن با آرسنیک سبب بروز ضعف عمومی در عضلات، کاهش اشتها، تهوع، التهاب غشاهای مخاطی چشم، بینی و حنجره و نیز ضایعات پوستی می‌گردد. تظاهرات عصبی و حتی تومورهای بدخیم در اندامهای مهم و حیاتی بدن به‌دنبال قرارگیری در‌معرض آرسنیک مشاهده‌شده‌است.
اثرات آرسنیک بر‌بدن انسان در یک نگاه:
اثرات تنفسی:
برونشیت، لارنژیت و تورم غشای مخاطی از عوارض بخارات آرسنیک به‌دنبال تنفس است.
اثرات قلبی_ عروقی:
تنفس بخار‌تری‌اکسید‌آرسنیک درحد 0.5_0.05 میلی‌گرم در متر‌مکعب موجب عوارض قلبی_عروقی می‌گردد. قرارگیری انسان درمعرض آرسنیک به‌میزان کم موجب بیماری‌آرسنیکوزیس یا تخریب سیستم عروقی می‌شود. این بیماری شایع در کشور‌تایوان با آب آشامیدنی که 8/0_7/0 در لیتر آرسنیک داشته، گزارش شده‌است. آرسنیکوزیس به‌دنبال اختلال گردش خون در دست و پا به‌وجود می‌آید. که نتیجه آن قانقاریا و دردناک شدن اعضای‌بدن است که دراکثر موارد ‌به قطع عضومنجر می‌گردد. بروز این بیماری بی‌سروصدا و غافلگیر کننده‌است که با کرخی اعضا شروع شده و نهایتاً تشدید شده و به‌قانقاریا ختم می‌شود.
اثرات معده‌ای و روده‌ای:.
افرادی که در‌معرض بخارات آرسنیک قرار می‌گیرند دچار تهوع، استفراغ و اسهال می‌شوند. دیگر علائم کلینیکی تحریکات معده‌ای_روده‌ای، سوزش لبها، بلع همراه با درد، تشنگی و قولنج است.
اثرات خونی:
کم‌خونی و کاهش گلبولهای سفید به‌دنبال مهار سنتز گلبولهای قرمز ایجاد می‌شود. مقادیر بالای آرسنیک سبب ایجاد ضعف در مغز استخوان می‌گردد.
آرسنیک در اکثر غذاها یافت می‌شود. غلظت آن در غذاهای دریایی خصوصاً در صدفداران بیش‌از 30 میکروگرم در گرم است.
سازمان بهداشت جهانی (WHO) حداکثر میزان روزانه جذب آرسنیک را 130 میکروگرم پیشنهاد می‌کند و حد مجاز وجود این عنصر در آب آشامیدنی بر‌طبق آخرین استاندارد ارائه‌شده از سوی WHO ، 02/0ppm  می‌باشد.
علی‌رغم اطلاعات فراوانی که پیرامون مسمومیت‌زایی آرسنیک و نقش مهلک و زیانبار آن در زندگی بشر و محیط‌زیست وجود دارد، ولی کماکان زندگی بسیاری از مردم دنیا خصوصاً در کشورهای فقیر و در حال توسعه خواسته یا ناخواسته تحت‌الشعاع آرسنیک و خواص زیانبار آن قرار می‌گیرد. در کشور‌ما ایران نیز مناطق بسیاری وجود دارندکه تاکنون گزارشهای فراوانی مبنی‌بر آلودگیهای آرسنیکی و بیماریهای شایعی که بنابه‌نظر محققین با آرسنیک ارتباط دارند به مراجع ذی‌صلاح و گاهاً افکار عمومی ارائه گردیده‌است که در اینجا مجال پرداختن به آنها نیست. با این‌وجود درآینده‌ای نزدیک گزارشهای مفصلی پیرامون مطالعات زمین‌پزشکی و زمین‌شناسی زیست‌محیطی برخی مناطق آلوده که در گروه‌زمین‌شناسی‌زیست‌محیطی در حال انجام است، در اختیار عموم علاقمندان قرار خواهد‌گرفت.

 

آلودگی ناشی از قرارگیری در معرض آرسنیک

 

لوسمی از عوارض مسمومیت آرسنیک

 
استفاده از آفت‌کشهای حاوی آرسنیک از منابع غیرطبیعی ورود آرسنیک به محیط‌زیست است.
 
 
اثرات سوء ناشی از سمیت آرسنیک بر پوست
 
 
منابع:
1.  کوچکی، ع، حسینی، م، بوم شناسی محیط زیست، دانشگاه فردوسی مشهد، 1380
   2. غضبان، ف، زمین شناسی زیست محیطی، انتشارات دانشگاه تهران، 1381
   3.  اسماعیلی ساری ،عباس؛ 1381 ؛“آلاینده ها، بهداشت و استاندارد در محیط زیست” ؛ انتشارات نقش مهر       
4 .  مر، ف، زائری، خ،عناصرزمین، دانشگاه شیراز، 1382 
5. اسدی،محمود؛ فائزی رازی،دادمهر؛ نبی‌زاده، رامین؛ وجدانی، مهناز؛ "مدیریت مواد زائد خطرناک"، انتشارات سامان حفاظت محیط‌زیست