روش های آنالیز فلزات سنگین
فلزات سنگین با عدد اتمی بزرگتر از 20 و چگالی حداقل پنج برابر آب دارند و بصورت بالقوه سمی می باشند. از نظر شیمیایی، فلزات به عنوان عناصر دارای درخشش فلزی و حامل الکتریسیته هستند، انعطاف پذیر می باشند، کاتیون‌ها را تشکیل می دهند و اکسیدهای اساسی دارند.
تقریبا فلزات سنگین در پوسته زمین کمیاب هستند و در طبیعیت در فوران آتشفشان و هوازدگی سنگ و بوسیله انسان در معدن، فعالیت‌های مختلف صنعتی، فعالیت‌های کشاورزی به واسطه استفاده از سموم دفع آفات و کودهای فسفاته، تولید گازهای گلخانه‌ای، پنل های خورشیدی، ضد عفونی کننده‌ها، اتومبیل، تلفن همراه و … موجود می باشند.
بیشتر بخوانید: روش های آنالیز طلا
فلزات سنگین سمیت و ماندگاری بالایی در محیط زیست دارند و از آلاینده‌های محیطی شناخته می شوند چون در محیط پایدارند و در بدن موجودات انباشته می شوند و از یک سطح گرمسیری به سطح دیگر در زنجیره های مواد غذایی منتقل شده و سبب تهدید سلامتی حیات وحش و انسان را فراهم می کنند، همچنین به آب‌های زیر زمینی نفوذ می کنند.
اثرات فلزات سنگین
اکوسیستم‌های آبزی، آب شیرین و دریاییمواد شیمیایی مختلف آلی و معدنی و آلاینده های زیست محیطی را در خود حل می کنند و به اینصورت در معرض آلودگی قرار می گیرند. آلودگی منابع آب توسط فلزات سنگین زیست محیطی بسیار مهم است چون بر گیاهان، حیوانات و سلامت انسان تأثیر منفی می‌گذارد.
فلزات سنگین حتی در غلظت‌های بسیار کم برای موجودات آبزی سمی هستند و اکوسیستم‌های آبی به این واسطه توسط فلزات سنگین آلوده می‌شوند. یکی از منابع فلزات سنگین در اکوسیستم‌های آبی، پساب حاصل از عملیات معدن می باشد. منابع دیگر آلودگی آب با فلزات سنگین شامل پساب‌های مختلف صنعتی، فاضلاب خانگی و آب های روان حاصل از کشاورزی است.
منبع اصلی آلودگی آب‌های سطحی و زیرزمینی، انتشار پساب‌های صنعتی بدون تصفیه به آب‌های آبی است. آلودگی آب با فلزات سنگین به علت پایداری محیطی، تجمع بیولوژیکی و تجمع زیستی در زنجیره‌های مواد غذایی و سمیت این عناصر یک مشکل جهانی است و فقط مختص ایران نیست.
انتقال فلزات‌سنگین از خاک به گیاه و پس از آن به زنجیره غذایی صورت می گیرد و این به pH، مواد آلی موجود در خاک و زایش فلزی وابسته است. طبق تحقیقات صورت گرفته غلظت فلزات سنگین در سبزی های برگی نسبت به پیاز و غده بیشتر بوده است.
از فلزات سنگین خطرناک مرتبط با محیط زیست می توان کروم، نیکل، مس، روی، کادمیوم، سرب، جیوه و آرسنیک را برشمرد که حتی در غلظت ppb نیز سمی هستند و سمیت آن‌ها به دوز، مسیر در معرض قرار گرفتن گونه‌های شیمیایی، سن، جنسیت، ژنتیک و وضعیت تغذیه‌ای افراد در معرض بستگی دارد.
بیشتر بخوانید: روش های آنالیز باقیمانده سموم و آفت کش ها
در معرض قرار گرفتن با فلزات سنگین
غذا بعنوان راه اصلی جذب فلزات سنگین شناخته می شود. در میان غذاها، ماهی ها بطور مداوم در معرض فلزات سنگین موجود در آب‌های آلوده قرار دارند، امکان این که ترکیب این فلزات با محرک‌های شیمیایی در ماهی ارتباط ماهی با محیط را مختل کند وجود دارد، همچنین در بافت‌های ماهی از طریق جذب پوستی یا آبشش‌ها به میزان متفاوت تجمع می یابند که به اندازه و سن ماهی بستگی دارد، بنابراین ماهی شاخص زیستی یا دریافت کننده زیستی مناسب برای غلظت فلزات سنگین در اکوسیستم‌های آبی است.
برخی گونه‌های بزرگ مانند ماهی های تن ، شمشیر ماهی ها و ماهی مارلین بطور طبیعی دارای غلظت‌های بالایی از جیوه هستند. این گوشتخواران بزرگ در انتهای زنجیره غذایی قرار دارند و رژیم غذایی آن‌ها بدلیل وجود فرآیند تغلیظ و تجمع که تحت عنوان بزرگنمایی زیستی (Biomagnification) و تجمع زیستی (Bioaccumulation) شناخته شده دارای غلظت بالای جیوه می‌باشند.
بعضی از فلزات سنگین عملکرد فیزیولوژی و بیوشیمیایی بسیار مهمی در سیستم‌های بیولوژیکی دارند و کمبود یا اضافه آن‌ها می تواند به اختلال در متابولیسم و در نتیجه بیماری‌هایی منجر شود، از جمله این فلزات ضروری می توان به منگنز، آهن، روی، مس و سلنیوم اشاره نمود که این عناصر جزو ریزمغذی های گیاهان نیز هستند و برای رشد و مقامت در برابر تنش و همچنین برای بیوسنتز و عملکرد بیومولکول های مختلف مثل کربوهیدرات، کلروفیل، اسیدهای نوکلئیک، مواد شیمیایی رشد و متابولیست های ثانویه ضروری می باشند.
تاثیر منفی فلزات سنگین
در مورد اثرات منفی بهداشتی احتمالی فلزات سنگین و تأثیرات ماندگار منفی آن‌ها بر روی زیست سیستم‌ها، نگرانی‌های جهانی روز به روز افزایش می یابد. برخی از فلزات سنگین همچون آرسنیک، کبالت، نیکل، آنتیموان، وانادیوم و جیوه باعث ایجاد سرطان، جهش های ژنی، حساسیت و اختلال در سیستم غدد درون ریز می شوند.
بیشتر بخوانید: روش های آنالیز آب
ازجمله اثرات دیگر فلزات سنگین بر روی بدن می توان به ایجاد اختلال در ریتم قلب، سیستم ایمنی اشاره نمود. اختلالات عصبی (پارکینسون، آلزایمر، افسردگی، اسکیزوفرنی) انواع سرطان ها، فقر مواد مغذی، بر هم خوردن تعادل هورمون ها، چاقی، سقط جنین، اختلالات تنفسی و قلبی-عروقی، آسیب به کبد، کلیه‌ها و مغز، آلرژی و آسم، اختلالات غدد درون ریز، عفونت‌های ویروسی مزمن، کاهش آستانه تحمل بدن، اختلال در عملکرد آنزیم ها، تغییر در سوخت و ساز، ناباروری، کم خونی، خستگی، تهوع و استفراغ، سردرد و سرگیجه، تحریک پذیری، تضعیف سیستم ایمنی بدن، تخریب ژن ها، پیری زودرس، اختلالات پوستی، کاهش حافظه، بی اشتهایی، التهاب مفاصل، ریزش مو، پوکی استخوان، بی خوابی و مرگ از آثار این آلاینده ها می‌باشند.
فلزات سنگین در بدن متابولیزه نمی‌شوند و پس از ورود به بدن دفع نشده و در بافت های بدن انباشته می شوند و باعث افزایش رشد و گسترش عفونت های ویروسی، باکتریایی و قارچی در بدن می شوند.
فلزات سنگین در بافت‌های عروق، عضلات، استخوان و مفاصل رسوب می کنند و یا در صورت کمبود کادمیوم جایگزین آن می‌شوند. چه کمبود و چه مقدار بیش از حد یک فلز سنگین ضروری بیماری و یا شرایط غیر طبیعی را فراهم می آورد.
روش های آنالیز فلزات سنگین
تقاضای آزمون مرتبط با اندازه گیری فلزات سنگین از طرف بسیاری از خریداران محصولات کشاورزی یا کارشناسان مرتبط با بهداشت حرفه ای و بهداشت محیط می باشد. با استفاده از دستگاه پیشرفته ICP و دستگاه جذب اتمی که به شعله و کوره مجهز می توان طیف وسیعی از فلزات سنگین را در نمونه های آب ،بافت جانوری و گیاهی، مواد غذایی ، میوه و سبزیجات و خاک شناسایی و با دقت عالی (ppb) اندازه گیری کرد. اندازه گیری برخی فلزات سنگین تقریباً بصورت مستقیم انجام می شود اما برخی نمونه ها نیاز به تولید عصاره اشباع یا هضم دارند.