ارزیابی اثرات فلز آرسنیک بر محیط زیست
راه های جذب
الف – آب
در منابع آبی مقادیر بسیار کمی آرسنیک ، یعنی کمتر از 10 میکروگرم در لیتر یافت می شود . در شرایط ویژه که آلودگی شدیدی در آبها مشاهده شود مقادیر آرسنیک به چندین میلی گرم در لیتر می رسد. به طور کلی اطلاعات اندکی در مورد شکل یا حلالیت انواع مختلف ترکیبات آرسنیک در منابع آبی در دست است .
ب – غذا
مقادیر آرسنیک موجود در مواد غذایی معمولاً کمتر از 1 میلی گرم در کیلوگرم وزن خشک است ولی در صدفداران به بیش از 20 میلی گرم در کیلوگرم می رسد . جذب آرسنیک در رژیم غذایی حدود 30 میکروگرم وزن خشک در روز است . در برخی کشورهای با شرایط خاص ، مقدار آرسنیک گزارش شده تا اندازه ای بیشتر است .
آرسنیک معدنی موجود در غذاهای دریایی معمولاً کم است . حدود 80-99 درصد از آرسنیک موجود در غذاهای دریایی به شکل ترکیبات آلی است .
ج – سایر موارد
در معرض قرار گرفتن آرسنیک از راه صنعتی ، به ویژه ذوب فلزات می باشد . مقادیر آرسنیک در هوا تا حدود 1 میلی گرم در مترمکعب ثبت شده است . مقادیر زیاد ارسنیک حدود 380 میلی گرم در مترمکعب نیز در خاکهای نزدیک کوره های ذوب فلزات گزارش شده است .
پاره ای از فرآورده های دارویی دارای آرسنیک می باشند ، که مقدار جذب آن در مقایسه با مقادیر آرسنیکی که از طریق غذا ، آب و هوا وارد بدن می شود ، بسیار ناچیز است ، علاوه بر این توتون نیز شامل مقادیر کمی آرسنیک است .
د – متابولیسم
نوع ترکیب آرسنیک در میزان جذب آن مؤثر است ، عنصر آرسنیک به ندرت جذب می شود . برخی از ترکیبات معدنی 3و 5 ظرفیتی و ترکیبات آلی آرسنیک به خوبی جذب شده و به طور عمده در کبد ، عضلات ، کلیه ها و طحال و پوست و در مقادیر کمتر در مغز ، قلب ، رحم ، تیروئید و پانکراس ، ناخن و مو ذخیره می شوند . آرسنیک قادر است از طریق جفت منتقل شود . در مورد تجمع آرسنیک بدن با افزایش سن ، اطلاعاتی وجود ندارد . ترکیبات معدنی آرسنیک دار در بدن انسان قادرند به ترکیبات مونومتیل و دی متیل تبدیل شوند . هر چند که مکانیزم تغییر شکل زیستی آن به درستی شناخته نشده است . دفع ترکیبات آرسنیک عمدتاً از طریق ادرار صورت می گیرد . آرسنیک سه ظرفیتی قادر است که فعالیت اکثر آنزیم ها را از طریق واکنش با گروه سولفید ریل مهار نماید . چنین واکنش هایی ، مسئول عملکرد سمی ترکیبات آرسنیک دار محسوب می شود .
تأثیر آرسنیک بر محیط زیست
ترکیبات آرسنیک به صورت گسترده ای در طبیعت پراکنده اند . آرسنیک 3 ظرفیتی به عنوان محصول جانبی ذوب مس ، سرب و نیکل تولید می شود . ترکیبات دی متیل آرسنیک اغلب در محیط های آبی به فراوانی یافت می شود ، و عمدتاً در بدن ماهی ها تجمع می یابد .
تقریباً تمام آرسنیک موجود در غذاهای دریایی ، به صورت آرسنیک آلی است که از نمک های غیر آلی آرسنیک سمیت کمتری دارند . میانگین آرسنیک روزانه جذب شده تمام غذاها 30 میلی گرم تخمین زده می شود . فقط با مصرف زیاد ماهی ، و دیگر غذاهای دریایی ممکن است مقدار زیادی آرسنیک جذب بدن شود .
تأثیر آرسنیک بر انسان
سمیت ترکیبات آرسنیک به خواص فیزیکی و شیمیایی ترکیبات ، راه های ورود به بدن مقدار مصرف آن ، مدت زمان در معرض قرار گیری و مقادیر آن در رژیم غذایی و سن بستگی دارد و متیلاسیون یک فرآیند کاهش مسمومیت در موجودات زنده است ترکیبات متیله آرسنیک در مقایسه با ترکیبات معدنی آرسنیک از نظر مسمومیت حاد خطر کمتری دارد .
سمیت مواد معدنی آرسنیک بیش از ترکیبات آلی آن است . ترکیبات معدنی سه ظرفیتی از ترکیبات آلی پنج ظرفیتی خطرناکترند . لذا توصیه می شود که هنگامی که مقدار آرسنیک موجود در آب بیش از 05/0 میلی گرم در لیتر باشد ، در اقدام اول بایستی ظرفیت و اشکال شیمیایی این عنصر تعیین گردد . مسمومیت حاد با آرسنیک ، سیستم اعصاب مرکزی را در بر می گیرد و باعث حالت اغماء می شود . مصرف حدود 70 تا 180 میلی گرم آرسنیک منجر به مرگ می شود .
مسمومیت مزمن ، سبب بروز ضعف عمومی در عضلات ، کاهش اشتها ، تهوع ، التهاب غشاهای مخاطی چشم و بینی و حنجره و ضایعات پوستی می گردد . تظاهرات عصبی و حتی تومورهای بدخیم در اندام های مهم و حیاتی بدن ناشی از آرسنیک مشاهده شده است .
غلظت 3 تا 6 میلی گرم در لیتر آرسنیک در دراز مدت منجر به مسمومیت می گردد . به طور مثال نمونه ای از مرگ و میر های ثبت شده ناشی از آب چاه حاوی 6/7 میلی گرم در لیتر آرسنیک در تایوان وجود دارد .
علایم مختلف از قبیل تحریکات پوستی ، کراتوز و سرطان ریه در نواحی آلوده به آرسنیک به لحاظ شغلی مشاهده شده است . سمیت ترکیبات تری متیل آرسنیک مدتهاست که شناسایی شده در حالی که هیچگونه گزارشی مبنی بر مسمومیت آرسنیک متیله وجود ندارد . از مشتقات MMA و DMA آرسنیک در کشاورزی به عنوان ، علف کش استفاده می شود . DMA فراوان ترین ترکیب آرسنیک در بافت های انسانی است . متیلاسیون آرسنیک معدنی در پستانداران سبب رفع مسمومیت می گردد . به عبارت دیگر گزارش هایی مبنی بر مشکلات سمی به وسیله DMA ارائه شده است . با این وجود مطالعات ژنتیکی نشان می دهد که متابولیت های اصلی آرسنیک معدنی بی ضررند . یکی از ترکیبات شیمیایی مهم آرسنیک ، آرسنوبتائین است که در افرادی که به مقدار زیاد ماهی و غذاهای دریایی مصرف می کنند وارد بدن می شود . آرسنوبتائین غیر سمی است و تاکنون هیچ گونه گزارشی مبنی بر مسمومیت با آن وجود ندارد .
به طور خلاصه اثرات آرسنیک بر انسان را می توان به شرح زیر خلاصه نمود .
· اثرات تنفسی : برونشیت ، لارنژیت و تورم غشاء مخاطی از عوارض بخارات آرسنیک به صورت تنفسی است .
· اثرات قلبی – عروقی : تنفس بخار تری اکسید آرسنیک به مقدار 5/0 -05/0 میلی گرم در متر مکعب ممکن است منجر به عوارض قلبی – عروقی گردد . اثرات مزمن آرسنیک تغییر در بافت و بی نظمی قلب و از کار افتادن آن می شود . چنانچه انسان در معرض آرسنیک به مقدار کم نیز قرار گیرد مبتلا به بیماری به نام آرسنیکوزیس یا تخریب سیستم عروقی می شود ، این بیماری شایع در کشور تایوان با آب آشامیدنی حاوی 8/0 – 7/0 میلی گرم در لیتر آرسنیک گزارش شده است .
· بیماری آرسنیکوزیس در اثر اختلال گردش خون در پا و دست به وجود می آید که نتیجه آن قانقاریای دردناک اعضا است و در اکثر موارد منجر به قطع عضو می شود بروز این بیماری بی سر و صدا و غافلگیر کننده است که با کرخی اعضا شروع و نهایتاً منجر به قانقاریا می شود.
· اثرات روده ای – معدی : افرادی که در معرض بخارات آرسنیک قرار گیرند ، دچار تهوع ، استفراغ و اسهال می شوند . جذب روده ای MMA و DMA حداقل در انسان 80-75 درصد و عمدتاً در اثر غذاهای دریایی و ماهی می باشد . علائم کلینیکی شامل تحریکات روده ای – معده ای ، سوزش لبها ، بلع همراه با درد ، تشنگی ، تهوع و قولنج شکمی است .
· اثرات خونی : کم خونی و کاهش گلبول های سفید زمانی که آرسنیک از طریق خوراکی وارد بدن شود بر اثر مهار سنتز گلبول های قرمز رخ می دهد .
· مقادیر بالای آرسنیک سبب ایجاد ضعف در مغز استخوان می گردد . گزارشاتی از کم خونی و کاهش گلبول های سفید خون در کودکان هنگامی که شیر آلوده به آرسنیک ( 5/3 میلی گرم در کیلوگرم در روز ) را مصرف نمودند دیده شده است . کاهش گلبول های سفید در افراد بالغ زمانی که از سبوس آلوده به آرسنیک به مقدار 3 میلی گرم در کیلوگرم در روز مصرف نمودند مشاهده شده است .
· علائم حاد مسمومیت با آرسنیک معمولاً ظرف 30 دقیقه اتفاق می افتد ولی چنانچه از طریق غذا مصرف شود ممکن است کمی به تأخیر افتد .
ارزیابی خطرات آرسنیک
آرسنیک در اکثر غذاها یافت می شود ولی غلظت آن در غذاهای دریایی ، خصوصاً صدفداران بیش از 30 میکروگرم در گرم است . تقریباً همه آرسنیکی که در غذاهای دریایی است به صورت آلی است . تخمین زده می شود در آمریکا متوسط جذب آرسنیک از غذاهای دریایی حدود 30 میکروگرم برای هر شخص در روز است . ( به استثناء آرسنیک جذب شده از صدفداران )
سازمان بهداشت جهانی حداکثر مجاز روزانه جذب آرسنیک را 130 میکروگرم پیشنهاد نموده است .
بیشترین صدمات ناشی از افزایش آرسنیک به ویژه در آب های آشامیدنی در کشورهای چین ، تایلند ، تایوان ، بنگلادش ، آرژانتین ، مکزیک ، غنا ، مجارستان ، هند و حتی انگلستان و آمریکا گزارش شده است که مهم ترین اثرات آن افزایش کراتوزیس و ناراحتی های پوست و گوارش بوده است .