تعیین مقدار فلزات سنگین کادمیوم؛ کادمیوم یک فلز سنگین با سمیت قابل توجهی است که اثرات مخربی بر اکثر سیستم های اندام دارد. کادمیوم به طور گسترده به بدن انسان ها وارد می شود ، منابع اصلی آلودگی دود سیگار ، جوشکاری و مواد غذایی و نوشیدنی های آلوده است. سم زدایی کادمیوم با EDTA و سایر شلاتورها ممکن است و نشان داده شده است که از نظر درمانی در انسان و حیوانات زمانی که با استفاده از پروتکل های تعیین شده انجام می شود، مفید است.

 

معرفی کادمیوم

کادمیوم (Cd) یک فلز طبیعی است که در جدول تناوبی عناصر بین روی (روی) و جیوه (Hg) با رفتار شیمیایی مشابه روی قرار دارد. به طور کلی به عنوان یک کاتیون دو ظرفیتی ، کمپلکس با عناصر دیگر (مانند CdCl2) وجود دارد. کادمیوم در پوسته زمین در حدود 0.1 قسمت در میلیون وجود دارد که معمولاً به صورت ناخالصی در ذخایر روی یا سرب (Pb) یافت می شود و بنابراین عمدتاً به عنوان محصول جانبی ذوب روی یا سرب تولید می شود.

به طور تجاری ، سی دی در صفحه نمایش تلویزیون ، لیزر ، باتری ، رنگدانه رنگ ، لوازم آرایشی و در فولاد گالوانیزه ، به عنوان مانعی در شکافت هسته ای استفاده می شود و قبل از دهه 1960 با روی برای جوشکاری در لوله های آب سرب استفاده می شد.

مواجهه انسان با کادمیوم عمدتاً از طریق استنشاق یا بلع اتفاق می افتد. 10 تا 50 درصد از گرد و غبار کادمیوم استنشاقی بسته به اندازه ذرات جذب می شود. جذب از راه تماس با پوست بدن بسیار کم می باشد. حدود پنج تا ده درصد از کادمیوم بلعیده شده نیز بسته به اندازه ذرات جذب می شود. جذب روده ای در افراد مبتلا به کمبود آهن ، کلسیم یا روی بیشتر است.

 

فلزات سنگین

فلزات سنگین ، این نام بر اساس پارامترهای مختلف تعاریف بسیاری دارد. بر اساس چگالی فلزاتی که دارای مقادیر چگالی بیشتر از 5 گرم بر سانتی متر مکعب هستند جزء فلزات سنگین محسوب می شوند. بر اساس این مطالعه ، فلزات سنگینی که بیشترین تهدید را برای انسان به حساب می ‌آورند ، سرب ، کادمیوم ، جیوه و آرسنیک هستند.

برخی از فلزات سنگین در مقادیر کم اهمیت بیولوژیکی زیادی دارند به ویژه عناصری که در دوره چهارم جدول تناوبی مدرن وجود دارند. اهمیت بیولوژیکی این فلزات عملکرد آنزیم (وانادیم و منگنز) ، عملکرد هورمون ، تولید (سلنیوم) ، رشد سلولی (نیکل) و رشد متابولیک (آرسنیک) است. اما این فلزات به مقدار کمی برای انسان مورد نیاز هستند ، تنها در صورتی که مقدار آنها در بدن افزایش یابد ، اثرات نامطلوبی بر سلامت انسان می ‌گذارند. به طور کلی ، فلز سنگین باید دارای چگالی بالا و همچنین اهمیت بیولوژیکی در مقادیر کم در نظر گرفته شود.

تعیین فلزات سنگین در بخش های مختلف محیطی مانند هوا ، آب و خاک به دلیل ماهیت سرطان زا و سمی آنها اهمیت زیادی دارد. IARC (آژانس بین المللی تحقیقات سرطان) آرسنیک ، کروم شش ظرفیتی ، کادمیوم و نیکل و ترکیبات آنها را به عنوان سرطان زاهای گروه 1 (سرطان زاهای اثبات شده) اعلام کرد. آرسنیک و ترکیبات آن باعث سرطان مثانه ، کبد و ریه می شود. کروم شش ظرفیتی باعث سرطان ریه و نیکل و ترکیبات آن باعث ایجاد حفره بینی و سرطان ریه می شود. همه این عناصر باعث ایجاد سرطان در انسان می شوند که از طریق تماس از طریق استنشاق و بلع است. با توجه به وجود فلزات سنگین مختلف در پوسته زمین حدود 5 درصد است که در این میان آهن نزدیک به 95 درصد را اشغال می کند.

به دلیل سمی بودن و ماهیت سرطان زا بودن آنها ، اکثر محققان در سراسر جهان در مورد تعیین و پیامدهای سلامتی فلزات سنگین در محیط گزارش شده اند.

  بیشتربدانید: تست اندوتوکسین چیست - میکروبیولوژی - حیوانات آزمایشگاهی - سلولی و مولکولی

انواع فلزات سنگین

بر اساس بررسی ها ، فلزاتی که به عنوان فلزات سنگین در نظر گرفته می شوند عبارتند از: کروم ، سرب ، کادمیوم ، آهن آرسنیک ، کبالت ، جیوه ، مس و روی فلزات سنگین هستند. مطالعات فلزات سنگین به دو نوع ضروری و غیر ضروری طبقه بندی شده اند. فلزات سنگین ضروری در غلظت های کم سمیت کمتری دارند و در فرآیند بیولوژیکی به عنوان کوآنزیم عمل می کنند. به عنوان مثال هموگلوبین و میوگلوبین از آهن و ویتامین B12 از کبالت تشکیل شده است. فلزات سنگین غیر ضروری حتی در غلظت های بسیار کم بسیار سمی هستند ، غیر قابل تجزیه زیستی هستند و اثرات سمی شدیدی برای موجودات زنده ایجاد می کنند.

 

سمیت فلزات سنگین

برخی از فلزات سنگین برای فرآیند بیولوژیکی انسان ضروری هستند ، اما بسته به دوز مصرفی آنها ، اثرات خطرناک غیر منتظره ‌ای بر سلامت و سیستم فیزیولوژیکی دارند. با توجه به مطالعات نشان می دهد که علیرغم اثرات مفید بر سلامتی ، فلزات سنگین به عنوان عوامل سرطان زا عمل می کنند. اشکال محلول این فلزات از طریق اشکال مختلف مانند آلاینده های خاک ، آلاینده های آب و هوا وارد زنجیره غذایی شده و در نهایت به انسان ختم می شود که منجر به آسیب شدید به سیستم سلولی و در معرض ابتلا به سرطان می شود. طبق گزارش های آژانس بین المللی تحقیقات در مورد سرطان، فلزات سنگین غیر ضروری (As، Cd، Cr) عوامل اصلی سرطان زا هستند.

 

قرار گرفتن در معرض ، و اثرات زیست محیطی سرب

منابع سرب در کشورهای مختلف بر اساس استفاده قدیمی و جدید از محصولات سرب متفاوت است. این به فرآوری سنگ معدن طلا و بازیافت محصولات سرب استفاده شده محدود نمی شود. مشخص شده است که کاهش سطح سرب خون در جمعیت کشورهایی که بنزین بدون سرب در آنها استفاده می شود.

 

قرار گرفتن در معرض و اثرات زیست محیطی کادمیوم

بیشترین تماس انسان با کادمیوم از طریق آب و غذای آلوده است. دود سیگار راه قرار گرفتن در معرض از طریق استنشاق است. سمیت کادمیوم به دلیل تجمع در گیاهان و حیوانات برای تقریباً 25 تا 30 سال است. تخمیر میکروبی یکی از روش های موثر برای حذف کادمیوم از غذا است. یکی دیگر از منابع اصلی کادمیوم در محیط زیست ، کودهای فسفاته و فرآیند سوزاندن زباله است. سطح کادمیوم خون تفاوت زیادی بین افراد سیگاری و غیرسیگاری دارد

وجود سرب و کادمیوم در بدن انسان می تواند به مغز برسد و باعث بیماری آلزایمر شود. پس از مواجهه با کادمیوم ، در انسان ، می‌تواند در کلیه‌ ها تجمع پیدا کند ، به همین دلیل سطح کادمیوم ادراری به‌عنوان نشانگر زیستی برای سطوح کادمیوم در انسان در نظر گرفته شده است .

در صورت مواجهه شغلی با کادمیوم شامل کارگران تولید باتری ، صنایع رنگدانه و آبکاری می شود. به دلیل تجمع طولانی مدت در بدن انسان حتی در مقادیر کم نیز سمی و سرطان زا است. یکی دیگر از منابع مهم کادمیوم در خاک ، لجن فاضلاب است که می تواند کادمیوم را تقریباً به اندازه مصرف کودهای شیمیایی تولید کند. کادمیوم اثرات سمی خود را بر روی سیستم معده نشان می دهد و منجر به سرطان معده ، سرطان سینه ، سرطان ریه می شود و همچنین بر سیستم دفعی تاثیر می گذارد و منجر به سرطان کلیه می شود.

  

تعیین فلزات سنگین خاک

تعیین فلزات سنگین در خاک برای پایش و کنترل آلودگی محیطی از اهمیت بالایی برخوردار است. با این حال ، انجام اندازه گیری های سریع و درجا دشوار است. طیف‌سنجی شکست ناشی از لیزر (LIBS) یک روش موثر برای تشخیص عناصر در خاک است ، اما حد تشخیص آن نمی‌تواند الزامات کنترل آلودگی خاک را برآورده کند. علاوه بر این، معمولاً دچار مشکلات پاشش می‌ شود و قبل از اندازه ‌گیری به فرآیندهای پیش تصفیه پیچیده نیاز دارد. در این مطالعه ، ما یک روش جدید برای تعیین کادمیوم در خاک با استفاده از LIBS توسعه دادیم. ما حساسیت LIBS رایج را بهبود بخشیدیم ، در حالی که از مشکلات پاشش و بدون فرآیندهای پیش تصفیه پیچیده اجتناب کردیم. سیگنال LIBS به دو صورت افزایش می یابد. در مرحله اول ، فلزات سنگین توسط رزین های تبادل کاتیونی غنی شدند. و سپس ، سطوح سیگنال LIBS توسط یک ظرف نمونه با محدودیت فضایی بیشتر افزایش یافت. در طول این فرآیند ، خاک فقط باید با آب تصفیه شود تا به وضعیت دوغابی دست یابد. ما نشان دادیم که حد تشخیص کادمیوم در خاک با استفاده از این روش 0.132 میلی گرم در کیلوگرم است.

 بیشتربدانید: پلیت‌ ۹ سانت پلاستیکی- پلیت‌ تماسی - عملکرد اندوتوکسین

 

نتیجه گیری

سمیت فلزات سنگین و اثرات زیست محیطی آنها به دلیل حمل و نقل آنها از طریق هوا ، خاک و آب یک موضوع جهانی است. بر اساس عوامل مختلفی از جمله غلظت و منابع اصلی مختلف ، راه های احتمالی ورود فلزات سنگین از طریق آب آشامیدنی ، هوا و مواد غذایی وجود دارد. این فلزات در حداقل موارد برای عملکرد سلولی ، متابولیک و هورمونی در انسان مورد نیاز هستند ، اما اگر محدودیت از آن فراتر رود منجر به اثرات خطرناک شدید برای سلامتی می شود. سمیت این فلزات با از بین بردن میکروارگانیسم های موجود در خاک که برای افزایش حاصلخیزی و سطح تغذیه خاک بسیار مفید است ، بر خاک تأثیر می گذارد. بر اساس گزارش IARC، اثرات سمی آرسنیک عامل ایجاد سرطان در غدد پروستات ، کبد ، خون و پوست است. جیوه دلیل اصلی ایجاد اثرات سرطان زا در مغز ، ریه ، پوست و قسمت های روده بزرگ است. اثرات نامطلوب سرب دلیل سرطان روده ، سیستم عصبی مرکزی و ریه است. اثرات سمی کادمیوم باعث سرطان معده ، سینه ، ریه و کلیه در انسان می شود.

مسمومیت با فلزات سنگین یک بیماری جدی است که زمانی رخ می دهد که در معرض فلزات سنگین مانند سرب و جیوه قرار بگیرید. اگر می‌دانید که در معرض فلزات سنگین قرار گرفته ‌اید و علائمی را تجربه می ‌کنید ، به پزشک خود مراجعه کنید. شناسایی و حذف فلز سنگین از بدن شما منجر به یک نتیجه مثبت می شود که از علائم تهدید کننده زندگی جلوگیری می کند.