مقاله رایگان درمورد بهداشت و سلامت و اتحادیه اروپا

مقاله رایگان درمورد بهداشت و سلامت و اتحادیه اروپا


Widget not in any sidebars

کادمیم میتواند در مسیرهای متابولیکی بسیاری از عناصر از جمله روی، مس و کلسیم وارد شود و فعالیتهای بیولوژیکی آنها را در موجودات زنده بر هم زند ]77[.
مکانیسم اثر در گیاهان
کادمیم اگرچه برای رشد گیاهان ضروری نیست، اما این فلز به راحتی از طریق پوست ریشه جذب میشود و سپس از راه سیمپلاستی یا آپوپلاستی وارد بافت چوب میشود ]78[. در اغلب گونهها، کادمیم در ریشه تجمع مییابد و مقدار کمی به برگها منتقل میشود ]79[ و ]80[. به عنوان مثال تجمع کادمیم در ریشههای چغندرقند 5 تا 10 برابر اندام هوایی آن بوده است و در گیاه سویا نیز فقط 2 درصد کادمیم انباشته شده، به برگها منتقل میشود ]81[. گیاه توتون قابلیت جذب کادمیم از زمین را دارد و تجمع کادمیم در برگهای آن نیز اتفاق میافتد. کادمیم اغلب در واکوئل سلولهای گیاهان عالی تجمع مییابد. همچنین تجمع کادمیم در دیواره سلول و تیغه میانی بین آندودرم و دایره محیطیه گزارش شده است ]79[. عوامل مهمی در جذب کادمیم توسط گیاهان تأثیر دارد که از جملهی آن میتوان به غلظت کادمیم خاک و میزان در دسترس بودن آن، تغییر شکل در حضور مواد آلی دیگر، pH خاک، پتانسیل احیاکنندگی، دما و غلظت فلزات دیگر اشاره نمود. یون کادمیم آزاد به شکل Cd+2، بیشترین گونه کادمیم قابل جذب برای گیاه است ]82[. مهمترین عامل در جذب کادمیم توسط ریشه از خاک، pH خاک میباشد. جذب کادمیم با کاهش pH، افزایش مییابد ]83[ و ]84[. سمیت کادمیم در اثر افزایش این عنصر به محیط رشد گیاه به شکلهای مختلف دیده شده است؛ که شامل کاهش عملکرد، کاهش رشد ریشه و برگ، بازدارندگی فعالیت برخی آنزیمها، تولید موتاژنها، کاهش سطح برگ و ماده خشک گیاه میباشد ]83[. کادمیم بر تقسیم و رشد سلولها، تقسیم سلولی منطقه مریستمی و تنظیم رشد و نمو گیاهان اثر میگذارد ]85[. کادمیم سبب کلروز و نکروز برگ نیز میشود ]84[. این عنصر با اختلال در متابولیسم نیتروژن از طریق مهار فعالیت آنزیمهایی مانند گلوتامین سینتاز، گلوتامات سینتاز و نیترات رودوکتاز، و فرآیند احیا نیترات سبب کاهش تولید پروتئین شده و رشد را متوقف میکند ]86[. همچنین با مهار فعالیت آنزیمهای چرخه کالوین از جمله روبیسکو و زنجیره انتقال الکترون و آسیب به سلولهای روزنهای، فتوسنتز و رشد را کاهش میدهد ]87[. کاهش آهن و منیزیم نیز در چغندرقند تیمارشده با کادمیم دیده شده است. کاهش منیزیم و آهن سبب کاهش مقدار کلروفیل کل، کلروفیل a، کلرفیل b و کاروتنوئیدها در گیاهان عالی میشود ]88[. همچنین کاهش مقدار کلروفیل در گیاه تیمارشده با کادمیم میتواند به علت فعالیت آنزیمهای تخریبکننده کلروفیل باشد ]78[. کادمیم به غشاهای تیلاکوئیدی کلروپلاست آسیب میزند و ظرفیت فتوسنتزی را بشدت کاهش داده و رشد گیاه را متوقف میکند ]89[. انتقال آهن نشاندار به اندام گیاهان تیمار شده با کادمیم، مهار میشود ]90[. یکی دیگر از اثرات سمیت کادمیم تشکیل مالون آلدئید است که شاخص کلی پراکسیداسیون لیپید میباشد ]89[. کادمیم احتمالا با ایجاد رادیکالهای آزاد واکنشپذیر، باعث پراکسیداسیون اسیدهای چرب شده و مالون آلدئید را افزایش میدهد. افزایش پراکسیداسیون لیپید کاهش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی را به دنبال خواهد داشت ]91[. رادیکالهای آزاد اکسیژن که در شرایط تنش ناشی از کادمیم بوجود میآیند، با حمله به آنزیمهای آنتیاکسیدان و آسیبهای اکسیداتیو باعث مهار این آنزیمها میشوند ]92[. پاسخ گوناگون به القاء کادمیم، احتمالاً به سطح کادمیم ذخیره شده و به غلظت گروههای تیولی موجود در گیاه بستگی دارد. تیولها دارای خصوصیات آنتیاکسیدانی قوی هستند که میتوانند تنش اکسیداتیو را بیاثر کنند ]93[. برهمکنش بین کادمیم و دیگر عناصر از جمله روی، ممکن است اشاره به حضور مکانیسمهای انتقال مشابه داشته باشد ]94[.
مکانیسم اثر در جانوران
در اکوسیستمهای آبی، کادمیم در صدفهای رودخانهای، میگوها، خرچنگها و ماهیها تجمع مییابد. جاندارانی که این عنصر را میخورند یا مینوشند دچار فشار خون بالا، بیماریهای کبدی و صدمات مغزی و نخاعی میشوند. ماهی به عنوان یک جانور برای ارزیابی اثرات آلایندههای محیطی در بومسامانههای آبی در نظر گرفته میشود. ماهی در بالاترین نقطه زنجیره غذایی آبی قرار گرفته است و توانایی بزرگنمایی زیستی فلزات سنگین را حتی در غلظتهای پایین موجود در محیط دارد ]95[. سطح گلوکز به عنوان حساسترین شاخص بیان وضعیت یک ماهی بکار برده میشود. بدین معنی که غلظت آن در خون ماهی نشان میدهد که ماهی تحت تنش بوده و از ذخیره انرژی استفاده میکند. کادمیم به عنوان یک عامل تنشزا در محیط شناخته شده که میتواند در افزایش سطوح گلوکز خون تأثیر گذار باشد ]96[. میزان گلوکز در خون ماهیان با افزایش غلظت کادمیم افزایش مییابد؛ که علت آن میتواند ناشی از ترشح حجم وسیعی از موکوز و تورم همراه با نکروز بافتی در اطراف و سطح آبشش، به عنوان پاسخ ماهی در محیط آلوده به کادمیم باشد. این امر میتواند به ناتوانی اعمال تنفس و سرانجام کاهش جذب اکسیژن و کاهش متابولیسم ماهی منجر شود ]97[. تخریب استخوان در نتیجه تأثیر کادمیم، سبب جدا شدن آنزیم آلکالین فسفاتاز از استخوان و ریزش آن به درون خون شده ، چرا که این آنزیم در سلولهای استئوبلاست حضور دارد و همچنین نقش مهمی در مینراله شدن بافت استخوانی در ماهیان ایفا میکند. افزایش غلظت فسفر در سرم خون ماهیان نیز در نتیجه تخریب بافت استخوانی حاصل میشود؛ زیرا فسفر در بافت استخوان به صورت یک پلیمر هیدروکسیله با کلسیم وج
ود دارد ]98[. میزان تجمع فلز کادمیم در بافت عضلهی ماهیان به مراتب کمتر از سایر بافتها از جمله کبد، کلیه و آبششهاست و احتمال حضور باقیماندهها در کبد و کلیههای ماهیان بسیار بالاتر است. حداکثر میزان قابل قبول اتحادیه اروپا برای میانگین باقیمانده کادمیم در عضله ماهیان 50 میکروگرم در کیلوگرم است. طبیعی است که تغییرات در بدن ماهی به عنوان یک شاخص زیستی، زنگ خطری برای بهداشت و سلامت انسان است که در ارتباط با چنین زنجیرههای غذایی است ]99[.
مکانیسم اثر در انسان
حداکثر مجاز کادمیم در آب آشامیدنی، بر مبنای متوسط مصرف روزانه آب آشامیدنی معادل با 5/2 لیتر، برای انسانی به وزن 70 کیلوگرم، mg/lit 005/0 است ]75[. مطالعات نشان میدهد بیش از 90 درصد کادمیم موجود در بدن از طریق مواد غذایی وارد بدن میشود. مهمترین منابع غذایی کادمیم سبزیجات برگدار، نرمتنان، بافت کبد و کلیه، غلات و کاکائو است ]100[. نیمه عمر کادمیم در بدن انسان 2 تا 3 ماه میباشد که البته پس از جذب، نیمهعمر بیولوژیکی آن به دلیل تجمع در بافتهای کبد و کلیه، به 30 سال میرسد ]101[. علاوه بر کبد و کلیه، مشخص شده که اتساع کمری نخاع نسبت به اتساع سینهای دارای کادمیم بیشتری است ]102[. کادمیم جذب شده، با اتصال به گلبولهای قرمز و پروتئینهای پلاسما در بدن توزیع می شوند. در مردان ناباروری که هیچ عارضه کلینیکی مشخصی نداشته ولی کیفیت اسپرم آنها ضعیف ارزیابی شده است، سطح کادمیم سرم خون آنها به طور معنیداری بیشتر از افراد طبیعی بوده و رابطه معنیداری بین افزایش میزان کادمیم خون و افزایش نقص قطعه میانی، اسپرمهای نابالغ و کاهش حجم اسپرم مشاهده شده است. تغییرات عمده مرفولوژیکی و بخصوص بزرگ شدن سر اسپرم و از بین رفتن قوام آن در اثر تماس با کادمیم مشاهده شد. کادمیم حتی در غلظتهای کم به شدت برای اسپرم سمی بوده و باعث کاهش سریع حرکات اسپرم و کاهش مصرف اکسیژن آن میشود ]103[. از آنجایی که زنان ذخیرهی آهن کمتری دارند و جذب کادمیم در ذخایر پایین آهن افزایش مییابد، این عنصر در بدن زنان بیشتر از مردان است ]104[. کادمیم به راحتی میتواند از طریق کانالهای کلسیم عبور کند؛ زیرا از نظر شعاع اتمی (°A99/0Ca= و°A97/0Cd=) و اندازهی بار مشابه هستند ]105[. این فلز موجب کاهش زمان باز ماندن کانالهای کلسیمی واقع در غشای سلولی نرونها شده و موجب کاهش ورودی جریان کلسیم و در نتیجه محدودیت رهایش نروترنسمیترها میگردد ]106[. این فلز از طریق کاهش سنتز محتوای دوپامین باعث تحمل متقابل درد میشود و علاوه بر آن فعالیت کانالهای NMDA نیز توسط کادمیم مهار میشود و از آنجایی که این کانالها در پردازش درد و ایجاد تحمل، نقش کلیدی ایفا میکنند، ممکن است کادمیم از طریق مهار این کانالها موجب مهار درد و ایجاد تحمل گردد ]101[. تداوم مواجهه با کادمیم، سندرم فانکونی را ایجاد میکند که مشخصه آن فسفاتوری، گلوکزوری و آمینواسیدوری (دفع بیرویه فسفات، گلوگز و آمینواسید از طریق ادرار) است . در مسمومیت مزمن با کادمیم شاهد استئومالاسی (نرمی استخوان)، استئوپروز (پوکی استخوان)، دردهای مفاصل و ایجاد خطوط زرد رنگ روی دندانها و از دست دادن حس بویایی نیز خواهیم بود ]75[.
رفتار کادمیم در خاک
کادمیم ممکن است بوسیله کانیهای رسی، کربناتها یا هیدروکسیدهای آهن و منگنز جذب شده یا ممکن است به صورت کربنات کادمیم، هیدروکسید و فسفات رسوب کند. شواهد نشان میدهد که مکانیسمهای جذب ممکن است منابع اولیه حذف کادمیم از خاکها باشد ]107[ و ]108[. در خاکها و رسوبات آلوده به زبالههای فلزی، بیشترین درصد کل کادمیم با فرآیندهای تبادلی در ارتباط بود ]109[ و ]110[ و ]111[. در خاکهای خنثی و قلیایی غلظت کادمیم محدود به فرم کربنات کادمیم (CdCO3) است ]72[. مانند تمام کاتیونهای فلزی، شیمی کادمیم در محیط خاک، تا حدود زیادی بوسیله pH خاک کنترل میشود. تحت شرایط اسیدی، حلالیت کادمیم افزایش یافته و به مقدار خیلی کم جذب کلوئیدهای خاک، اکسی هیدروکسیدها و مواد آلی شده و جابجا میشود. در مقادیر pH بالاتر از 6، کادمیم توسط فاز جامد جذب شده و یا رسوب میکند و غلظت کادمیم محلول بشدت کاهش مییابد. فرمهای کادمیم محلول با لیگاندهای آلی و معدنی و بخصوص یون کلرید تشکیل کمپلکس داده و این کمپلکسها تحرک کادمیم در خاک را افزایش میدهند ]42[.
مکانیسمهای انتقال مایعات
چهار نوع جریان در میان ذرات خاک وجود دارد که عبارتند از : جریان مایعات، جریان الکتریسیته، جریان شیمیایی و جریان گرمایی. این جریانات به دلیل اختلاف پتانسیل نسبی در مکانهای مختلف روی میدهد. جریان پیوسته به جریانی اطلاق میشود که نوعی از جریان علت ایجاد پتانسیل جریان دیگر باشد. انتقال گونههای شیمیایی محلول، در زیر سطح زمین، معمولاً در نتیجه سه فرآیند مهم فرارفت، پخش و انتشار است.
جریان فرارفت
فرارفت به عنوان جابجایی سیال (یا شیرابه) از میان یک محیط متخلخل، با توجه به گرادیان هیدرولیکی، تعریف میشود (شکل2-18). فرارفت در مایع منفذی، جایی که جریان سیال مسئول حمل مواد شیمیایی به شکل محلول یا ذرات معلق است، اتفاق میافتد.
شکل ‏218: انتقال مایعات به طریقه فرارفت
نمایش ریاضی سه بعدی فرارفت در شکل 2-19 نشان داده شده است. جایی که dh تغییرات تراز هیدرولیکی در سرتاسر یک فاصله بینهایت کوچک dx، dy یا dz است.
شکل ‏219: نمایش ریاضی جریان فرارفت
اصطلاحات q و k با زیروندهای درجهت مربوط به خود، به ترتیب به عنوان شار دارسی (L/s) و هدایت هیدرولیکی یا ضریب نفوذپذیری(L/s) شناخته میشود. شار شیم
یایی (Ja) (mol/L/s) از میان واحد سطح در نتیجهی ورود هیدرولیکی یک محلول با غلظت C (mol/L) را به صورت معادله زیر میتوان نوشت:
معادله ‏25
توده املاح شیمیایی تجمع یافته توسط جریان فرارفت در هر فاصله زمانی t1 به t2 میتواند با کامل کردن معادله 2-5 به صورت زیر محاسبه شود:
معادله ‏26
در معادله 2-6، C(t) غلظت مواد شیمیایی در طول زمان و q شار دارسی k(dh/dx))) است.
جریان انتشار
انتقال مواد شیمیایی از میان محیط متخلخل توسط فرآیند پخش (پراکندگی) شامل دو فرآیند مختلط است: انتشار مولکولی (معمولاً به عنوان انتشار شناخته میشود) و پخش مکانیکی (یا هیدرودینامیکی). انتشار به عنوان فرآیندی تعریف میشود که ترکیبات یونی و مولکولی تحت تأثیر انرژی جنبشی در جهت گرادیان غلظتشان انتقال مییابند (شکل 2-20). همان طور که در شکل 2-20 نشان داده شده است، حتی زمانیکه گرادیان هیدرولیکی صفر است، املاح باز هم از میان محیط متخلخل عبور میکنند ]15[.
شکل ‏220: انتشار مولکولی املاح ]15[

مدیر سایت