معرفی فلزات سمی

فلزات سمی فلزاتی هستند که حتی در مقادیر کم می‌توانند برای سلامتی انسان، حیوانات و محیط زیست مضر باشند.
این فلزات در صورت تجمع در بدن می‌توانند باعث مسمومیت و مشکلات جدی سلامتی شوند. برخی از این فلزات شامل سرب، جیوه، کادمیوم و آرسنیک هستند.
سرب می‌تواند به سیستم عصبی، کلیه‌ها و سیستم تولیدمثل آسیب برساند، جیوه می‌تواند سیستم عصبی مرکزی و کلیه‌ها را تحت تاثیر قرار دهد، کادمیوم به کلیه‌ها و استخوان‌ها آسیب می‌رساند و آرسنیک می‌تواند مشکلات گوارشی و سرطان‌های مختلف ایجاد کند.
این فلزات به دلیل پایداری بالا و قابلیت تجمع در بدن انسان و محیط زیست، مشکلات جدی بهداشتی و زیست‌محیطی ایجاد می‌کنند.
وقتی فلزات سمی به محیط زیست وارد می‌شوند، می‌توانند از طریق آب، خاک و هوا به گیاهان و حیوانات منتقل شده و در زنجیره غذایی تجمع یابند.

به عنوان مثال، ماهی‌های آلوده به جیوه می‌توانند این فلز سنگین را به انسان‌ها منتقل کنند و منجر به مشکلات عصبی شوند. همچنین، کودکان به خصوص به مسمومیت با سرب حساس‌تر هستند و ممکن است دچار مشکلات شناختی و رفتاری شوند.
اقدامات کنترلی و پیشگیرانه مانند استفاده از فناوری‌های پاک‌تر، کاهش استفاده از فلزات سمی در محصولات، افزایش آگاهی عمومی و پایش محیط زیست می‌تواند به کاهش اثرات منفی این فلزات کمک کند.
صنایع باید به استفاده از جایگزین‌های ایمن‌تر توجه کنند و دولت‌ها باید قوانین و مقررات سخت‌گیرانه‌تری برای کنترل انتشار این فلزات وضع کنند.
همچنین، آموزش عمومی درباره خطرات فلزات سمی و راه‌های کاهش مواجهه با آنها می‌تواند نقش مهمی در حفاظت از سلامت عمومی و محیط زیست ایفا کند.

انواع فلزات سمی

فلزات سمی گروهی از عناصر هستند که در صورت تجمع در بدن انسان یا محیط زیست می‌توانند مشکلات جدی سلامتی و زیست‌محیطی ایجاد کنند.

در ادامه به معرفی و توضیح چند نوع از مهم‌ترین فلزات سمی می‌پردازیم:

۱- سرب

سرب فلزی نرم، سنگین و قابل انعطاف است که به آسانی قالب‌گیری می‌شود. این فلز در انواع باتری‌ها، رنگ‌های قدیمی، لوله‌های آب قدیمی، سوخت‌های فسیلی وجود دارد.
مسمومیت با سرب می‌تواند به سیستم عصبی، کلیه‌ها و سیستم تولیدمثل آسیب برساند.
کودکان به‌خصوص به مسمومیت با سرب حساس‌تر هستند و ممکن است دچار مشکلات شناختی و رفتاری شوند.

۲- جیوه

جیوه تنها فلز مایع در دمای اتاق است و بسیار سمی است. معمولا در دماسنج‌ها، باتری‌ها، لامپ‌های فلورسنت، فعالیت‌های صنعتی و معدن‌کاوی این فلز یافت می شود. جیوه می‌تواند به سیستم عصبی مرکزی، کلیه‌ها و سیستم ایمنی بدن آسیب برساند.
مصرف ماهی‌های آلوده به جیوه به‌خصوص برای زنان باردار و کودکان مضر است و می‌تواند باعث مشکلات رشد و نقص‌های عصبی شود.

۳- کادمیوم

 کادمیوم فلزی نرم، سفید نقره‌ای و سمی است معمولا در باتری‌ها، رنگ‌ها، پلاستیک‌ها، سیگار، آب و غذاهای آلوده وجود دارد.
مسمومیت با کادمیوم می‌تواند به کلیه‌ها، استخوان‌ها و سیستم تنفسی آسیب برساند. کادمیوم نیز یک ماده سرطان‌زا است و می‌تواند خطر ابتلا به سرطان‌های مختلف را افزایش دهد.

۴- آرسنیک

آرسنیک یک عنصر شبه‌فلز سمی است که به صورت طبیعی در خاک و آب‌های زیرزمینی وجود دارد. به طور کلی در آب‌های زیرزمینی آلوده، سموم آفت‌کش، مواد نگهدارنده چوب، برخی صنایع شیمیایی وجود دارد.
مصرف آرسنیک از طریق آب آشامیدنی یا غذاهای آلوده می‌تواند به سیستم گوارشی، پوست، کلیه‌ها و کبد آسیب برساند.
آرسنیک نیز یک ماده سرطان‌زا است و می‌تواند خطر ابتلا به سرطان‌های پوست، ریه و مثانه را افزایش دهد.

۵- کروم

کروم در چندین شکل شیمیایی مختلف وجود دارد که برخی از آنها سمی هستند. موارد سمی این فلز در صنایع فولاد و فلزکاری، آب و هوای آلوده، برخی رنگ‌ها و پوشش‌ها وجود دارد.
کروم شش‌ظرفیتی بسیار سمی و سرطان‌زا است و می‌تواند به دستگاه تنفسی، پوست و چشم آسیب برساند.

۶- نیکل

نیکل یک فلز سخت و نقره‌ای است که در صنایع مختلف به کار می‌رود. به طور کلی در آب و هوای آلوده، باتری‌ها، صنایع فولاد و فلزکاری است.
تماس طولانی‌مدت با نیکل می‌تواند باعث درماتیت و مشکلات تنفسی شود. همچنین نیکل می‌تواند به عنوان یک ماده سرطان‌زا عمل کند.

۷- تالیوم

 تالیوم یک فلز نرم و خاکستری است که بسیار سمی است.
در برخی سموم موش‌کش، آلودگی صنعتی، مواد آتش‌بازی است. مسمومیت با تالیوم می‌تواند باعث مشکلات عصبی، گوارشی و قلبی شود و حتی منجر به مرگ شود.

آزمایشگاه اندازه گیری فلزات سنگین

آزمایشگاه اندازه‌گیری فلزات سنگین یک مرکز تخصصی است که به تحلیل و اندازه‌گیری غلظت فلزات سنگین در نمونه‌های مختلف می‌پردازد.
این آزمایشگاه‌ها نقش مهمی در کنترل کیفیت، ارزیابی ایمنی محیط زیست و سلامت عمومی دارند. فلزات سنگین مانند سرب، جیوه، کادمیوم و آرسنیک، حتی در غلظت‌های پایین، می‌توانند تاثیرات سمی بر سلامت انسان و محیط زیست داشته باشند. در ادامه به معرفی فرآیندها، تجهیزات و کاربردهای این آزمایشگاه‌ها می‌پردازیم:

۱- فرآیندها و مراحل آزمایش

نمونه‌برداری صحیح اولین و یکی از مهم‌ترین مراحل است.
نمونه‌ها می‌توانند از آب، خاک، مواد غذایی، هوا، مواد صنعتی و بیولوژیکی (مانند خون و ادرار) گرفته شوند. و آماده‌سازی نمونه‌ها شامل فرآیندهایی مانند هضم، استخراج و رقیق‌سازی است که با استفاده از مواد شیمیایی مناسب انجام می‌شود تا فلزات سنگین به فرم قابل اندازه‌گیری تبدیل شوند.
همچنین اندازه‌گیری غلظت فلزات سنگین معمولاً با استفاده از دستگاه‌های پیشرفته مانند طیف‌سنجی جذب اتمی ، طیف‌سنجی جرمی پلاسما و طیف‌سنجی نشر پلاسما انجام می‌شود.

۲- تجهیزات و تکنیک‌های مورد استفاده

طیف‌سنجی جذب اتمی برای اندازه‌گیری غلظت فلزات در نمونه‌ها استفاده می‌شود. نمونه‌ها در این دستگاه به صورت بخار اتمی درآمده و میزان جذب نور توسط اتم‌ها اندازه‌گیری می‌شود. و طیف‌سنجی جرمی پلاسما برای تشخیص و اندازه‌گیری عناصر در غلظت‌های بسیار پایین کاربرد دارد.
نمونه‌ها در پلاسما تجزیه شده و با استفاده از یک طیف‌سنج جرمی آنالیز می‌شوند.
و در نهایت طیف‌سنجی نشر پلاسما که در این تکنیک، نمونه‌ها در پلاسما تجزیه شده و تابش نوری که از عناصر مختلف آزاد می‌شود، اندازه‌گیری می‌گردد. این روش برای تحلیل نمونه‌هایی با غلظت‌های متنوع مناسب است.

۳- کاربردها

آزمایشگاه‌های اندازه‌گیری فلزات سنگین برای تحلیل آب آشامیدنی، آب‌های زیرزمینی، آب‌های سطحی و فاضلاب به کار می‌روند.
این تحلیل‌ها برای اطمینان از ایمنی و کیفیت آب ضروری هستند. و اندازه‌گیری فلزات سنگین در مواد غذایی و محصولات کشاورزی برای جلوگیری از ورود آلاینده‌های سمی به زنجیره غذایی انسان و حیوانات مهم است.
همچنین آزمایش خون، ادرار و دیگر نمونه‌های بیولوژیکی برای تشخیص میزان مواجهه با فلزات سنگین و پیشگیری از مسمومیت‌های حاد و مزمن انجام می‌شود.
و در نهایت اندازه‌گیری فلزات سنگین در محیط‌های صنعتی، زباله‌های خطرناک و خاک‌های آلوده برای ارزیابی آلودگی و تدوین راهکارهای مدیریت و کاهش آن استفاده می‌شود.

۴- اهمیت آزمایشگاه‌ها

اندازه‌گیری دقیق فلزات سنگین می‌تواند به شناسایی منابع آلودگی و جلوگیری از بروز مشکلات بهداشتی کمک کند. و نظارت بر غلظت فلزات سنگین در محیط زیست برای حفاظت از اکوسیستم‌ها و جلوگیری از تخریب زیست‌محیطی حیاتی است.
همچنین صنایع مختلف با کنترل غلظت فلزات سنگین در محصولات و فرآیندهای خود می‌توانند از تولید محصولات ایمن‌تر و پایدارتر اطمینان حاصل کنند.

منابع فلزات سمی در محیط زیست

فلزات سمی در محیط زیست از منابع مختلفی منتشر می‌شوند که می‌توانند به آلودگی آب، خاک، هوا و زنجیره غذایی منجر شوند. این منابع می‌توانند طبیعی یا انسانی باشند.

در ادامه به تفکیک منابع مختلف فلزات سمی و چگونگی انتشار آنها در محیط زیست پرداخته می‌شود:

۱- منابع طبیعی

فرآیندهای طبیعی مانند فرسایش سنگ‌ها، آتشفشان‌ها، و نشت‌های زمین‌شناسی می‌توانند فلزات سنگین را وارد محیط زیست کنند.
این فلزات از طریق آب‌های زیرزمینی یا رودخانه‌ها به دیگر بخش‌های محیط منتقل می‌شوند. و بسیاری از فلزات سنگین به طور طبیعی در رسوبات زمین و خاک وجود دارند و با تغییرات محیطی می‌توانند وارد آب‌ها و هوا شوند.

۲- منابع انسانی

فعالیت‌های صنعتی مانند معدن‌کاوی، ذوب فلزات، تولید باتری، رنگ‌سازی و صنایع شیمیایی می‌توانند مقدار زیادی از فلزات سنگین مانند سرب، جیوه، کادمیوم و آرسنیک را وارد محیط کنند.
استفاده از کودهای شیمیایی، سموم دفع آفات و مواد نگهدارنده حاوی فلزات سنگین می‌تواند منجر به آلودگی خاک و آب شود.
همچنین استفاده از فاضلاب‌های صنعتی به عنوان کود نیز می‌تواند فلزات سنگین را وارد زمین‌های کشاورزی کند. همچنین زباله‌های الکترونیکی، باتری‌ها، لامپ‌های فلورسنت و دیگر زباله‌های صنعتی و شهری که به درستی دفع نمی‌شوند، می‌توانند فلزات سنگین را وارد محیط کنند.
از دیگر عوامل سوزاندن زغال‌سنگ، نفت و دیگر سوخت‌های فسیلی می‌تواند فلزات سنگین مانند جیوه را وارد هوا کند. این فلزات سپس از طریق باران به زمین و آب‌ها منتقل می‌شوند.
و در نهایت فاضلاب‌های صنعتی و شهری که به درستی تصفیه نمی‌شوند، می‌توانند فلزات سنگین را وارد رودخانه‌ها، دریاها و منابع آب زیرزمینی کنند.

۳- آلودگی هوا

فعالیت‌های صنعتی، سوزاندن زباله‌ها و سوخت‌های فسیلی می‌تواند فلزات سنگین را به صورت ذرات معلق یا گازهای آلوده وارد هوا کند. این فلزات می‌توانند با تنفس وارد بدن انسان شده یا از طریق باران به زمین بازگردند و آب و خاک را آلوده کنند.

۴- زنجیره غذایی

فلزات سنگین که وارد خاک و آب می‌شوند، توسط گیاهان جذب می‌شوند و از طریق زنجیره غذایی به حیوانات و انسان‌ها منتقل می‌شوند.
به عنوان مثال، ماهی‌هایی که در آب‌های آلوده به جیوه زندگی می‌کنند، می‌توانند این فلز سنگین را به انسان‌ها منتقل کنند.

۵- فعالیت‌های عمرانی و ساختمانی

برخی مصالح ساختمانی مانند رنگ‌های سرب‌دار، آزبست و دیگر مواد حاوی فلزات سنگین می‌توانند در هنگام تخریب یا بازسازی ساختمان‌ها، وارد محیط شوند و خاک و آب‌های زیرزمینی را آلوده کنند.

۶- فاضلاب‌ها و زباله‌ها

فاضلاب‌های حاوی فلزات سنگین اگر به درستی تصفیه نشوند، می‌توانند منابع آب را آلوده کنند. همچنین دفع نادرست زباله‌های الکترونیکی می‌تواند منجر به نشت فلزات سنگین مانند سرب، کادمیوم و جیوه به خاک و آب شود.