د فاطمة فتحي: المعادن الثقيله و تأثيرها على الغذاء

باحث كيمياء حيويه معهد بحوث الصحه الحيوانيه – مركز البحوث الزراعية – مصر

ما هى المعادن الثقيلة؟

هى المعادن التى تزيد كثافتها عن كثافة الماء خمس مرات وتتصف هذه المعادن بأنها ثابتة بمعنى أنها لاتستهلك فى جسم الإنسان خلال سلسلة الغذاء.

يوجد في الطبيعة 35 عنصر تصنف على انها معادن منها 23 فقط معادن ثقيلة، وقد ظهرت هذة التسمية في ستينيات القرن العشرين وكانت تستخدم للدلالة على عناصر ومركبات تحتوي معادن ذات كثافة عالية او كتلة ذرية عالية ولها تأثيرات ضارة على صحة الانسان والبيئة، وهو ما جعل بعض المختصين الى تغيير هذة التسمية الى المعادن السامة . وقد سميت في البداية بالمعادن الثقيلة كون القسم الاكبر منها له كتلة ذرية او كثافة اعلى من عنصر الكربون فيما تم اضافة بعض المعادن الاخرى الى القائمة لكونها تتشابه في خصائصها مع هذة المعادن.

المعادن الثقيلة موجودة في كلّ مكان، حتّى في الهواء والماء

توجد المعادن الثقيلة بصورة طبيعية في النظام البيئي، ويرجع ازدياد نسبها مؤخراً إلى المصادر الصناعية والنفايات الصناعية السائلة وانتقال أيونات المعادن من التربة إلى البحيرات والأنهار والأمطار الحمضية، والتلوث الحادث من النفايات الصادرة من الوقود بشكل خاص.

مصادر التلوث بالمعادن الثقيلة:

تعتبر التربة الزراعية من أهم مصادر تلوث الغذاء بالمعادن الثقيلة والتى تأتى له عن طريق مياه الرى الملوثة أو عن طريق استخدام المبيدات حيث تنتقل هذه المعادن من خلال الجهاز الوعائى للنبات وبالتالى تصبح الخضروات  وتسمى عندئذ باسم سموم جهازية

والفاكهة والمحاصيل الحقلية التى تروى بمياه الصرف الزراعى الملوث بالمعادن الثقيلة أهم وأخطرمصدر لدخول المعادن الثقيلة السامة إلى جسم الإنسان دونما وسيلة للتعرف على ذلك أو تجنبها وليقف الإنسان حائرًا أمام مثل هذه المشكلة جهله بمصدر هذه المنتجات

تراكم المعادن الثقيلة داخل أنسجة الأسماك أدى تلوث البيئة على المستوى العالمي إلى تلوث الأسماك بالمواد الضارة بالصحة (مثل المبيدات ومياه الصرف الصحي والصناعي والزراعي) حيث أن مدى تلوث الأسماك في مكان ما يعطي دلالة قاطعة على مدى تلوث البيئة.

وفيما يلي ابرز المعادن الثقيلة وبعض تاثيراتها :

1- الرصاص :

يستخدم الرصاص في البنزين وحبر الطابعات في بعض الدول التي ما زالت لا تمنع استعماله في هذة التطبيقات ، كما يستخدم بكثرة في بطاريات السيارات كما كان يستخدم في انابيب نقل المياه لكن تم منع التعامل بهذا النوع من الانابيب منذ فترة طويلة وفي صيد السمك, ويعد الرصاص اكثر المعادن الثقيلة من حيث حالات التسمم يسببها سنويا في العالم سواء للانسان او الحيوانات البرية والبحرية, يتركز التسمم بالرصاص في العظام والدم والكلى والدماغ والغدة الدرقية ويسبب قصورا في عملها وكما يؤدي الى التخلف العقلي عند الاطفال، و اذا كانت الجرعات التي تم التعرض لها كبيرة فإنه يؤدي الى تشنجات عصبية قد تنتهي بالموت, تعد منطقة جنوب شرق اسيا اكثر مناطق العالم تأثرا بتسمم الرصاص، اذ يصاب فيها اكثر من ربع مليون انسان بتسمم الرصاص سنويا فيما يسجل مثل هذا الرقم تقريبا في باقي دول العالم.

2- الكروم :

يستعمل الكروم بكثرة في عمليات طلاء المعادن وفي دباغة الجلود، وفي صباغة الاقمشة والمنسوجات، يدحل الكروم الى الجسم بشكل رئيسي عن طريق استنشاق الابخرة المحتوية على مركبات الكروم فيما تقل امكانية دخوله عبر الجلد، ويسبب تقرحات في المجرى التنفسي والتهابات شديدة في الرئتين كما انه مادة مسرطنة، ومن الامور الجيدة في تسمم الكروم انه يتم التخلص منه مباشرة مع البول، ولا يتراكم في اي عضو من اعضاء الجسم.

3- الكادميوم :

يصل الكادميوم الى الهواء الجوي كناتج سلبي لعمليات حرق الفحم في محطات توليد الطاقة, اذ ينتقل مع الغبار الناتج عن نقل الفحم الى المناطق المحيطة ويستقر في اجسام الكائنات الحية او التربة او المصادر المائية, يدخل الى الجسم بشكل اساسي عن استشاق الغبار المتطاير, ينتقل الكادميوم إلى الغذاء و عن طريق دخان السجائر ومعروف عنه أنه معدن مسرطن

و يذوب فى الماء ويتراكم فى النباتات و الأسماك والحيوانات ويتواجد بنسبة عالية فى الأسماك  والكبد والكلاوى واللحوم.ولا يقتصر تعرض الإنسان للكادميوم فقط عن طريق الغذاء ولكن أيضًا من خلا ل شرب مياه ملوثه أوإستنشاق هواء ملوث به قرب أماكن حرق المخلفات وأيضًا عند العمل فى صناعة البطاريات أو لحام المعادن. كما يتواجد الكادميوم أيضًا فى دخان السجائر..لذلك فإن التعرض لهذا المعدن ولو بنسب قليلة ومستمرة لفتره طويلة عن طريق التدخين يؤدى إلى مشاكل فى الكلى وأمراض الرئتين هشاشة العظام وحدوث ضغط دم مرتفع مع مشاكل فى وظائف الكبد وتحطيم خلايا المخ.

4- الزئبق :

يعتبر الزئبق واحد من أكثر المعادن السامه التى تسبب مشاكل صحية عديدة فمعظم الناس معرضين للتلوث بالزئبق من مصادر مختلفة منها حشو الأسنان والتغذية على الأ سماك البحرية الكبيره (التونا…..وغيرها) وتعتبر مياه الشرب ومياه الصرف الزراعى المختلطة بمخلفات المصانع هى أكثر مصادر التلوث بالزئبق فى دول العالم الثالث.يؤدى الزئبق إلى ضعف الإبصار وفقد السمع وحدوث مشاكل فى الجهاز الهضمى والعصبي لتأثيره السام على الأعصابNeurotoxinكما يؤثر على القدرة العقلية ويؤدى تراكمه إلى حدوث فشل في وظائف الكبد والكلى وضعف فى حاسه السمع

تلوث الأسماك بالزئبق :

تمتص الأسماك البحرية وأسماك المزارع متبقيات الكيماويات السامه والمعادن الثقيلة وتتركز فى أجسامها ويعتبر إسوداد الغشاء البريتونى فى الأسماك أحد الدلائل القوية على تلوث هذه الأسماك بالمعادن الثقيلة ويمكنك ملاحظة ذلك عند تنظيف أمعاء الأسماك وكلما كانت الأسماك كبيرة كانت لحومها أكثر خطورة لأنها تأكل الأسماك الصغيرة وبالتالى يزداد تركيز السموم بها ومن الثابت أن المنتظمين على أكل الأسماك يوجد فى أجسامهم نسبه أعلى من مادة Methyl mercuryعن غيرهم

تلوث مياه الشرب ومياه الصرف الزراعى:

تعتبر مياه الشرب أكثر مصادر التلوث بالزئبق لعدم إتباع قواعد الأمن البينى حيث تقوم المصانع فى كل بلاد العالم الثالث بإلقاء مخلفاتها المحتويه عادة على المعادن الثقيلة فى المجارى المائية ويمثل نهرالنيل أكثر الأنهار تعرضًا للتلوث بدأ من منابع النيل حتى فرع النيل عند رشيد وا لتى يعتبر مياهه أكثرالمياه تلوثًا ويلحقه فى ذلك فرع دمياط.

5– الزرنيخ :

تدخل مركبات الزرنيخ العضوية فى تصنيع المبيدات الزراعية وفى حفظ الأخشاب وبمجرد خروج الزرنيخ إلى البيئة الخارجية فلا يمكن تكسيره ومعظم مركبات الزرنيخ تذوب فى الماء. يوجد الزرنيخ أيضًا فى مياه الشرب خاصة مياه العيون ويعتبر التعرض للزرنيخ لفترات طويلة هو أحد أسباب حدوث سرطان المثانة والرئتين والجلد والكبد وممرات الأنف والكبد والبروستاتا.

أما التعرض لمستوى منخفض منه فيؤدى إلى حدوث غثيان و قيىء وزيادة إنتاج كرات الدم الحمراء والبيضاء مع عدم إنتظام فى ضربات القلب ثم تدمير الأوعية الدموية ومع الوقت يحدث أسوداد للجلد ثم ظهور حبوب وتأليل على الكف ، وبطن القدم..لهذا فإنه من المفضل إذا كنت تشرب من مياه جوفية أن تختبرها لوجود الزرنيخ من عدمة. وفى عام ٢٠٠١ راجعت هيئةEPA (وكاله حمايه البيئه ) المعدل المسموح لوجود الزرنيخ فى مياه الشرب وقامت بخفضه من ٥٠ جزء /بليون ل يصبح ١٠ جزء فقط /بليون وبالرغم من ذلك فإن هناك بعض المتخصصين يعتقدوا أنه لا يجب الا تزيد هذه النسبه عن ٣جزء/بليون.

6– النحاس :

بعكس بعض العناصر الاخرى فإن النحاس مفيد للجسم لكن بتراكيز قليلة، لكن اذا زاد تركيزه في الجسم عن حد معين فإنه يستبب بعدة مشكلات صحية اهمها ارتفاع ضغط الدم وفقر الدم واضطرابات الجهاز العصبي كذلك يؤدي الى اضطرابات السلوك لدى الاطفال وقد يكون سبباً في التوحد.

7- الذهب :

تستعمل مركبات الذهب السامة في بعض الادوية ، يسبب التسمم بمثل هذة المركبات الى حدوث  التهابات فى الجهاز الهضمي كما قد تسبب في الحساسية كما انه يسبب ضعف الجهاز العصبي الذي ينتهي بمرض الزهايمر.

8- الفضة :

كانت الفضة تستعمل بكثرة في الصناعة وللأغراض الطبية مثل علاج بعض القرحات، يسبب التسمم بالفضة ظهور اللون الازرق في الجلد والى تضرر الاغشية المخاطية في الجسم كما ان مادة نترات الفضة مادة سامة تسبب تقرحات مؤلمة في الجهاز الهضمي اذا تم تناولها عن طريق الخطأ .

9- الألومنيوم:

من المعادن المستخدمه على نطاق واسع فى حياه الانسان اليوميه، التعرض له بتركيزات كبيره ضارا جدا لصحه الأنسان، خاصه شكله القابل للذوبان و هنا تسمى الجزيئات باسم الأيونات و عاده ما توجد فى محلول الالومنيوم عند اتحاده بأيونات اخرى مثل كلوريد الصوديوم و التعرض الدائم للتركيزات العاليه من الممكن ان يؤدى الى ضمور الجهاز العصبى، فقدان الذاكره و عدم القدره على الانتباه.

يسبب الألومنيوم مخاطر فى بيئات العمل مثل المناجم  حيث يتواجد فى الماء. اما العاملين المتواجدين فى المصانع التى يستخدم فيها الألومنيوم ضمن مراحل التصنيع فيحمل لهم مخاطر الاصابه باضطرابات فى الرئه عند تنفس غبار الألومنيوم.

استنشاق أكسيد الألومنيوم يكون من احد الأسباب المساهمه فى تليفات خلايا الرئه .

10- الحديد:

يعتبر الحديد من العناصر الغذائيه الهامه لجسم الانسان و التى يسبب نقص مستواه فى الدم العديد الى الاضرار الصحيه منها الاصابه بالأنيميا  ولكن فى نفس الوقت زياده الحديد تؤدى الى سميه الحديد و قد تشمل الاعراض المبكره للتسمم بالحديد الام المعده و الغثيان و القىء.

سُمية المعادن الثقيلة وأثرها على صحة الإنسان

1- تحتاج الكائنات الحية إلى كميات مختلفة من “المعادن الثقيلة”، مثل الحديد والكوبالت والنحاس والمنجنيز والموليبدنيوم، والزنك والسيلنيوم، حيث يكون استهلاك هذه المعادن ضرورياً وهاماً للمحافظة على عملية التمثيل الغذائي (الآيض) بجسم الكائن الحي.

2- تنقسم العناصر الثقيلة إلى عناصر أساسية وعناصر غير أساسية, فالعناصر الأساسية هامة لعمل الإنزيمات مثل Zn++ ، Mg++، حيث تعمل هذه العناصر كعوامل أيونية مساعدة للإنزيمات co-factor ions (ضرورية لأيض الخلية بتراكيز منخفضة), بينما تكون العناصر الثقيلة غير الأساسية سامة للخلية ومكوناتها، وبإمكانها تدمير مكونات الخلية عند تركيزات منخفضة، ومن هذه العناصر الكادميوم Cd، والرصاص .Pb

3- تنجم خطورة المعادن الثقيلة من قدرتها على التراكم في أجسام الكائنات البحرية مثل: الأسماك والقشريات، كما أن استهلاك كميات كبيرة منها تحتوي على تركيزات عالية من المعادن الثقيلة يؤدي إلى تسمم الإنسان وهو المستهلك النهائي لتلك الكائنات وهو ما يعرف (بتسمم المعادن الثقيلة), حيث تتراكم داخل الجسم بشكل أسرع من انحلالها من خلال عملية التمثيل الغذائي (الأيض) أو إخراجها.