بسمه تعالى
 
کادميوم و زمين شناسى پزشکى
ليلا مهرپرتو lmehrparto@yahoo.com
گروه زمين شناسى زيست محيطى
 
چنانچه در شماره‌هاى پيشين بيان‌شد آلودگى‌هاى زيست‌محيطى و آثار‌سوء ناشى از فزونى و نيز کاستى عناصر گوناگون در زيست‌بومهاى گوناگون همواره حيات و سلامت انسان و ديگر موجودات‌زنده را تهديد مى‌نمايند. و اين امر توجه بسيارى از دولتمردان کشور‌هاى مختلف را به خود معطوف داشته است. بشر براى حفظ حيات و سلامت خود و رسيدن به اهداف والايى همچون توسعه پايدار چاره اى جز عملکرد بر اساس اصول و استانداردهاى زيست‌محيطى ندارد و اين‌امر هرگز نبايد از ديدگاه سياستمداران، برنامه ريزان و مديران شهرى پنهان بماند. در شماره هاى پيشين يه سه نمونه از عناصر فلزى سنگين و سمى ( يعنى آرسنيک، جيوه و سرب) و همچنين سختى آب و نيز راديو‌اکتيويته و بررسى ارتباط هر‌يک از آنها با زمين‌شناسى‌پزشکى پرداختيم. در اين شماره برآنيم تا به آخرين عنصر فلزى سنگينى که بسيار سمى است و همانند آرسنيک، جيوه و سرب هيچگونه نقش بيولوژيکى مفيدى در بدن انسان ندارد بپردازيم. کادميوم عنصرى سمى است که همانند سرب به عنوان ماده‌معدنى به‌شمار مى‌رود که به‌دنبال پاره‌اى از فعاليتهاى صنعتى و استخراج معادنى مانند معدن‌سرب و ‌روى وارد هوا، آب و غذا مى‌گردد و محيط‌زيست را به‌شکل گسترده‌اى آلوده مى‌سازد.
اين عنصر از راه منابع طبيعى و همچنين انسانى وارد محيط‌زيست مى‌گردد. به‌دليل اينکه کادميوم عنصرى گوگرد‌دوست است غالباً به‌شکل ترکيب با گوگرد ديده مى‌شود. براى نمونه مى‌توان کانى گرينوليت CdS اشاره نمود. به‌علاوه کادميوم با غلظت کم در کانسنگهاى روى يافت مى‌شود و نيز به‌عنوان فرآورده هاى جانبى فرآورى آنها توليد مى‌شود. همچنين در بعضى شيلهاى غنى از ماده‌آلى نيز وجود‌دارد و ميزان آن در خاکها و سنگها حدود دودهم ميلى گرم بر کيلوگرم است.  

شکل 1و2: دو نمونه از سنگهاى داراى کادميوم
 
دربرخى کانسار‌هاى سرب و روى و کانسارهاى داراى سولفيد کادميوم هم اين عنصر وجود دارد. در‌ترکيب سنگهاى‌آذرين معمولاً کادميوم وجود‌دارد و اصولاً بين اين‌سنگها به لحاظ وجود‌کادميوم تفاوت چندانى وجود ندارد. به‌علاوه برخى سنگهاى‌رسوبى مانند شيلهاى کربن‌دار تحت شرايط فراوانى کادميوم تشکيل‌شده‌اند. ترکيبات کادميوم در معادن به صورت سولفيد، در آبکارى به صورت کلرايد ، سولفات، اکسيد و سيانيد، در باطريسازى به صورت سولفيد، اکسيد و هيدروکسيد، در رنگسازى به صورت نيترات و سولفيد، در تلويزيون به صورت سولفيد، در فيلم سازى به صورت کربنات و ترکيبات آلى، در نيمه هادى ها به صورت ترکيبات سولفيد و سلنيوم، در کنده‌کارى به‌صورت کلرايد و برميد مى‌باشند که همگى از‌جمله منايع‌آلاينده محيط‌زيست مى‌باشند. کادميوم به دنبال فرسايش‌خاک و سنگ بستر و نيز در ته نشست آلودگيهاى ناشى از کارخانجات صنعتى و همچنين جريان آبهاى زائد و آلوده صنعتى و استفاده از لجن و برخى کودهاى کشاورزي  وارد محيط‌زيست مى‌گردد. غلظت کادميوم در آبهاى زير‌زمينى در‌حدود يک تا ده ميکروگرم بر‌ليتر است که اين‌ميزان در رسوبات‌موجود در محيطهاى‌آبى تا دهها‌هزار بالاتر از آبهاى زيرزمينى است. مقدار زيادى کادميوم در‌اثر کانه‌آرايى کانسارهاى‌سرب‌و‌روى به‌صورت ترکيبات‌گازى وارد محيط شده و به‌صورت ذرات‌ريز در‌محيط رسوب‌مى‌نمايد.
کادميوم از فلزات‌سنگينى است که تحرک و بى‌نظمى بالايى دارد. ميزان دسترسى‌بيولوژيکى آن براى‌موجودات زنده‌اى مانند گياهان با عواملى همچون pH خاک، پتانسيل احيايى، ميزان وجود کودهاى فسفاته، ماده آلى‌و‌.... در ارتباط است. اسيدى‌بودن خاک دسترسى‌بيولوژيکى‌گياهان به کادميوم را افزايش‌مى‌دهد و در‌نهايت يک وابستگى‌مثبت‌خطى بين تمرکز کادميوم و تراکم اين‌عنصر در بافت گياهان وجود‌دارد.
 
شکل3:کادميوم بر اثر فعاليتهاى صنعتى وارد محيط ‌زيست مى‌گردد.
 
کادميوم به‌وسيله ريشه‌گياهان برداشت‌شده و در‌سراسر گياه منتشر مى‌گردد. همچنين مى‌تواند وارد مغز دانه‌هاى گندم‌و‌برنج در حال رشد شود و تمرکز يابد. مطالعات صورت گرفته توسط کارشناسان سازمان زمين شناسى سوئد و شواهد بيوژئوشيميايى موجود نشان مى‌دهد که کادميوم موجود در‌خاک، آب، گياهان و ديگر اجزاى محيط‌زيست بطور‌حتم منشاء طبيعى دارد ( مقاله زمين شناسى پزشکي.روش،‌ تئورى، تجربه که توسط اينجانب ترجمه گرديده و در سايت زمين‌شناسى زيست‌محيطى موجود مى‌باشد.). در رودخانه‌ها و خورهاى‌ساحلى نزديک‌به‌ مراکز حفارى و صنعتى غلظتهاى‌بالايى از‌کادميوم يافت‌ مى‌شود. بيشتر‌اين‌آلودگى از غبار‌هوابرد و آبشويى مواد‌زائد‌ذخيره‌معدنى توليد‌مى‌شود. فاضلاب و  استفاده از کودهاى فسفاته از‌جمله منبعى هستند که موجب ورود کادميوم به محيط‌زيست مى‌شوند. شايان‌ذکر‌است که غلظت بسيار بالاى کادميوم در برخى لجنهاى‌موجود در‌فاضلاب چالشى جدى را در‌مورد نحوه دورريزى کادميوم فراروى متخصصان علم محيط‌زيست قرارمى‌دهد.  استفاده از کودهاى فسفاته موجب بالاتر‌رفتن غلظت‌فسفر در‌خاک مى‌شود. کارشناسان سازمان‌زمين‌شناسى‌سوئد پس‌از بررسى‌هايى گزارش نموده‌اند که گياهانى که در‌خاکهاى با فسفر بالا رشد مى‌کنند غالباً با مشکل کمبود‌روى مواجه هستند. اين در حاليست که جذب مقادير بالاى روى در گياهان نيز مى‌تواند ميزان جذب کادميوم را کاهش دهد. بدين‌ترتيب از‌چنين رابطه‌اى مى‌توان راهکارهايى را جهت کنترل تمرکز زيان‌آور کادميوم در‌خاک به‌وسيله گياهان ارائه نمود. گفتنى است سلامتى افرادى که در رژيمهاى غذايى خود با کمبود کلسيم و يا ويتامين D مواجه هستند، از‌سوى اثرهاى مسموميت‌زاى کادميوم به شدت تهديد مى‌شود. چندى پيش در شماره دوم همين ماهنامه به بررسى آثار ناشى‌از سختى يا سبکى آب بر‌روى جنبه‌هاى گوناگون زندگى و بهداشت و سلامت انسان پرداختيم. در اينجا يادآورى اين‌نکته ضرورى است که آب‌سختى که داراى مقادير بالاى کلسيم باشد تا اندازه‌اى بدن‌فرد را در برابر سميت کادميوم محافظت مى‌نمايد.
عناصر کادميوم و روى چنانچه هردو به‌همراه يکديگر در رسوبات طبيعى يافته مى‌شوند، در بدن انسان نيز عملکرد مشابهى دارند. اين‌در‌حالى‌است که روى از آن‌دسته از‌عناصرى‌است که در پاره‌اى از فرآيندهاى حياتى بدن انسان نقشى اساسى و کليدى ايفا مى‌نمايد و کمبود آن در بدن، انسان را با مشکلات فراوانى روبه‌رو مى‌سازد. کمبود روى موجب بى‌اشتهايى،اختلال در تقسيم‌سلولى‌و‌سنتز‌پروتئينها، تأخير در بهبود‌زخمها و اختلال در هضم غذا، توليدمثل، اعمال‌کليه‌ها و تنظيم‌قند‌خون مى‌گردد. در‌عين‌حال فزونى بيش‌ازحد روى نيز تهديد‌کننده‌است. کادميوم مى‌تواند جاى‌ روى را در عملکردهاى ارگانها و آنزيمهاى مهم بگيرد و آنها را با اختلال مواجه سازد. بنابراين کمبود روى خطر مسموميت ناشى‌از کادميوم را افزايش مى‌دهد.
کادميوم برخلاف جيوه و سرب از‌راه جفت به جنين منتقل نمى‌شود. تاکنون موردى از‌مسموميت کادميوم در‌نوزادان در مجامع علمى گزارش نگرديده‌است. ولى ميزان کادميوم موجود ‌در‌بدن با بالا‌رفتن سن افزايش مى‌يابد. چراکه در طولانى‌مدت، قرارگيرى درمعرض کادميوم بيشتر مى‌شود و به‌علاوه کادميوم عنصرى است که بدن را به آرامى ترک مى‌کند. بدن انسان بطور‌معمول حدود 40 ميلى‌گرم کادميوم دارد و اين ميزان به محل زندگى و رژيم‌غذايى و شرايط‌خاک بستگى فراوان دارد. کادميوم به‌آسانى از راه دستگاههاى گوارش و تنفس جذب مى‌شود. استفاده از‌سيگار، تنباکو و توتون هم در‌ جذب کادميوم توسط ريه‌ها مؤثراست. اين عنصر قادر است از راه لوله‌هاى آب وارد آب شهرى گردد. جذب کادميوم از‌راه گوارش تحت تأثير عواملى از‌قبيل کمبود‌کلسيم، آهن، روى و پروتئين، سن و نيز نوع شيميايى کادميوم قرار‌دارد. غذاهاى کنسرو شده، چاى و قهوه، سوخت‌زغال‌سنگى، مصرف صدفداران در رژيم غذايى، غذا‌خوردن در‌ظروف آبکارى‌شده با کادميوم از ديگر راههاى ورود اين عنصر به بدن انسان هستند.
سازمان بهداشت جهانى (WHO) و سازمان خواروبار‌جهانى(FAO) حداکثر ميزان قابل‌‌تحمل روزانه کادميوم در‌بدن انسان را 60 ميکروگرم در روز تعيين نموده‌اند. همچنين EPA  ( آژانس حفاظت از محيط زيست آمريکا) نيز حد‌مجاز وجود اين عنصر در آب‌‌آشاميدنى را 005/0 ميلى‌گرم بر‌ليتر مشخص نموده‌است.
جذب و تمرکز بيش‌از‌حد کادميوم در‌بدن حيوانات و انسانها موجب بروز ناراحتى هايى همچون شکنندگى استخوان، برونشيت، آسيبهاى جدى به کليه‌ها و‌تخريب آنها، بيمارى ايتاى‌ايتاى ( تغيير‌شکل دردناک و‌شديد اسکلتى)، افزايش فشار‌خون و تصلب‌شرايين مى‌گردد.

شکل 4: کبد مبتلا به سرطان

 

شکل 5: کليه مبتلا به سرطان
 
علاوه‌بر انسان موجودات‌زنده ديگر نيز از آسيبهاى جدى ناشى‌ از کادميوم در‌امان نيستند. جانوران به‌دنبال قرارگيرى بيش‌از‌حد در‌معرض کادميوم دچار فقرآهن خون، بيماريهاى کبدى و آسيبهاى‌مغزي_عصبى مى‌شوند. ‌مواردى از سرطان کبد و بيضه نيز در حيوانات گزارش شده است. مسموميت شديد با کادميوم موجب مرگ حيوانات، پرندگان و آبزيان مى‌گردد. با عنايت به فعاليتهاى زمين شناسى پزشکى که در گروه زمين‌شناسى زيست محيطى سازمان زمين شناسى و اکتشافات معدنى کشور در‌حال انجام است اميدواريم در‌آينده‌اى نزديک مطالعات بيشتر وگسترده‌ترى در مورد کادميوم و آثارسوء آن بر انسان و محيط‌زيست صورت‌گيرد.
          
        
  شکل6 : برونشيت  
                
         
                                    
 
شکل7: تصلب شرايين
 
 
منابع:
1.  اسماعيلى سارى ،عباس؛ 1381 ؛“آلاينده ها، بهداشت و استاندارد در محيط زيست” ؛ انتشارات نقش مهر  
2.  مر، ف، زائرى، خ،عناصرزمين، دانشگاه شيراز، 1382   
3. غضبان، ف، زمين شناسى زيست محيطى، انتشارات دانشگاه تهران، 1381
   4. Bobrowsky.PT, Geoenvironmental mapping,2002 
5. Singh.V.P, Toxic metals and environmental issues, 2005
6. Selinus.O, Medical geology,Method, Theory and practice,2002  Break international incorporated, Literature review of environmental toxicity of Mercury, Cadmium, Selenium and Antimony in metal mining effluents, 2002
7- Break international incorporated, Literature review of environmental toxicity of Mercury, Cadmium, Selenium and Antimony in metal mining effluents, 2002
11. www.osha.gov