مسمومیت، واکنش بدن و علامتی است که بعد از آلودگی با مواد مضر و سموم یا در اثر مواجهه با مقادیر بیش از حد مجاز یک ماده در بدن بروز می کند. فلزات سمی بر روی دستگاه عصبی، کبد، کلیه، پوست، استخوان و دندان ها اثرات سوئی دارند. فلزات سنگین با تداخل در بعضی از پروسه های متابولیک و آنزیمی در بدن سبب بیماری می شوند. برخورد با مقادیر بالای آلودگی تنها راه مسمومیت نیست، بلکه تماس با مقایر کم در مدت طولانی از راه های بروز مسمومیت است. علت این امر، عدم تخریب و متابولیزه شدن این مواد سمی در بدن است. به این خاصیت فلزات مذکور خاصیت تجمعی می گویند. در واقع با انباشته شدن فلزاتی که به مرور زمان جذب بدن می شوند، پس از مدتی اثرات مقادیر بالای مواد سمی مشاهده می شود. سرب حتی در مقادیر ناچیز سبب اختلال در یادگیری، بیش فعالی و کم توجهی در کودکان و کاهش بهره هوشی می شود. از دست رفتن حافظه، تأخیر در زمان واکنش و کاهش سطح فراگیری، از عوارض مصرف طولانی مدت مواد غذایی حاوی سرب است. بر اساس مدل های حیوانی ممکن است سرب توانایی ایجاد سرطان ریه و معده در انسان را داشته باشد. جیوه به علت تمایل خاص به بافت مغز عامل مهمی در بروز افسردگی، خستگی، سردرد، فراموشی و اختلال در تمرکز است. جیوه نیز تسهیل کننده تولید پراکسیدها ست و سبب افزایش تولید رادیکال های آزاد و پراکسیدهای چربی می شود که برای سلامتی مضر هستند. از طرف دیگر کادمیوم سبب بروز اثرات سوء بر کلیه و ضایعاتی استخوانی مثل استئوپروز و استئو مالاسی می شود. در مدل های حیوانی، کادمیوم عوارض قلبی و عروقی ایجاد کرده است که در مورد انسان هنوز تایید نشده است. همچنین کادمیوم جزء فاکتورهای سرطان زا طبقه بندی می شود. آرسنیک نیز به شدت سمی است و جذب مقادیر زیاد آن سبب بروز علائم گاورشی می شود. اختلالات قلبی و عروقی، سیستم اعصاب مرکزی و مرگ از عوارض دریافت آرسنیک است. اختلال در کار مغز استخوان، بزرگ شدن کبد و آنسفالوپاتی در افراد آلوده به این سم دیده می شود. سرطان ریه، مثانه و کلیه در افرادی که آب حاوی آرسنیک نوشیده اند دیده شده است. تجمع فلزات سنگین سبب افزایش اسیدیته خون می شود، بنابراین میزان کلسیم بیشتری باید از استخوان ها به خون کشیده شود تا نقش بافری و خنثی سازی اسیدیته را ایفا کند. افزایش کلسیم در خون و کاهش ذخایر استخوانی آن، سبب پوکی استخوان و افزایش احتمال انسداد عروق می شود. تجمع فلزات سنگین در عروق، سبب افزایش خطر انسداد عروق و تجمع این مواد در غده آدرنال، سبب کاهش تولید هورمون و متعاقب آن پیری زودرس و افزایش استرس می شود.
مسمومیت با فلزات سنگین به حلالیت فلز بستگی دارد. ترکیبات نامحلول سمیت کمتری نشان می دهند، در حالی که وقتی یک فلز به خوبی در یک بافت قرار گرفته و دفع نمی شود سمیت آن بروز پیدا می کند. به همین دلیل درمان و رفع مسمومیت این فلزات با سموم دیگر ممکن است متفاوت باشد. از آنجا که فلزات سنگین عناصر فلزی هستند و متابولیزه و تخریب نمی شوند، در بدن باقی می ماند و باید از طریق متصل کردن این فلزات به بعضی مولکول ها یا نامحلول کردنشان آنها را از بدن دفع کرد. سلنیوم از مواد معدنی ضد سرطان و خنثی کننده آثار سمی فلزات سنگین از جمله سرب و جیوه است. نان های گندم و جو، حبوبات، ماهی، زرده تخم مرغ و سبزیجات حاوی برگ سبز تیره و گوجه فرنگی، مواد غذایی حاوی سلنیوم هستند. به همین دلیل هنگام مسمومیت، پزشکان موادی تجویز می کنند تا با اتصال به فلز، دفع آنها از بدن تسهیل شود. بعضی از فلزات با فلزات دیگر تداخل عمل یا تداخل جذب دارند. برای مثال جذب میزان بالای روی سبب بروز کمبود مس در بدن می شود. آهن در جذب کادمیوم مؤثر است، به همین دلیل جذب روده ای کادمیوم در زنان نسبت به مردان به دلیل کمبود ذخایر آهن بیشتر است. بعضی از فلزات در شرایط خاص عوارض سمی از خود به جا می گذارند. مثلاً کروم (III) یکی از عناصر حیاتی برای بدن است، ولی کروم(VI) سرطان زا است، بنابراین مسمومیت هر فلز به ترکیبی که فلز در آن است یا شکل یونی فلز بستگی دارد.
فلزات سنگین از منابع مختلفی وارد آب های طبیعی می شوند اما عمده ترین راه ورود آن ها به آب از طریق قرارگیری سنگ ها و خاک های هوازده در معرض آب های طبیعی است. از دیگر منابع ورود فلزات سنگین به آب می توان به ورودی های انسان منشاء مانند دامپروری، کشاورزی، معدن کاوی و نیز بعضی فعالیت های صنعتی اشاره نمود. این آلاینده ها از یک طرف باعث کاهش اکسیژن محلول در آب شده و از طرف دیگر با دارا بودن سموم اثر مستقیمی بر روی ماهی ها داشته و باعث تلفات آنها می شود. نحوه انتشار ترکیبات فلزات سنگین به دو روش است، اولین و مهم ترین روش انتشار فلزات سنگین، جابجائی آن ها بصورت محلول به وسیله رودخانه ها و جریان های ناشی از بارش که به شستشوی رسوبات معدنی روی زمین و همچنین حل کردن آلودگی های گازی در هنگام بارش می شود، روش دیگر انتشار آلودگی از طریق هوا است. ترکیبات بعضی از فلزات مانند سرب، جیوه، مس و روی به میزان بسیار زیادی از این طریق انتشار می یابد. بطور مثال، هر سال مقدار بسیار زیادی از ترکیبات سرب به صورت تترا اتیل سرب از اگزوز اتومبیل های بنزین سوز وارد هوا می شود. مقدار بسیار زیادی از ترکیبات فلزات سنگین محلول در اب دریاها بوسیله حباب هایی که در سطح آب پدید می آیند، وارد هوا شده و به محل های دیگر جابجا می شوند.
ترکیبات فلزات سنگین در PH های کمتر از 7 بصورت محلول در آب در می آیند و لذا از حالت غیر سمی به سمی تبدیل می شوند که این مسئله یکی از دلایل اصلی مرگ و میر آبزیان در PH های پائین است. اثر سمی این فلزات ناشی از تمایل شدید کاتیون های این فلزات برای اتصال با گوگرد است. از آنجا که پیوند فلز گوگرد به وجود آمده بر روی آنزیم اثر می گذارد این آنزیم نمی تواند وظیفه عادی خود را انجام دهد و سلامتی موجود زنده به خطر می افتد. از آنجا که بیشتر این عنصرها را نمی توان جز در شرایط فوق العاده سخت تجزیه کرد، این عنصرها عملاً تجزیه ناپذیر بوده و در محیط زیست تجمع پیدا می کنند.
1- اثرات بهداشتی آهن:
اثر آهن بر دستگاه گوارش به این صورت است آهن سبب نکروز هموژایک قسمت های ابتدایی دستگاه گوارش و همین طور موجب انفارکتوس قسمت انتهای روده کوچک می شود البته تنگی پیلور و انسداد روده از دیگر عوارض دیررس و نادر است . تاثیر آهن روی کبد از حالت عدم تغییر تا نکروز هموراژیک اطراف پورت و تغییر وضعیت سلول های کوپفر و سلولهای پارانشیمال متغیر است. آسیب کبدی مذکور می تواند موجب هیپو کلسمی ، هیپو پروتئینمی و اختلال های انعقادی و در نهایت نارسایی کبد بشود . اثر آهن بر قلب و عروق به صورت گشاد شدن انتهای مویرگ و فزایش نفوذ پذیری آنها است که موجب پر شدن ورید ها ، کاهش حجم خون و کم شدن برون ده قلب می شود . فرآورده آهن ممکن است شامل یکی از 3 نمک فرو (سولفات، فومارات و گلوکونات) باشد مسمومیت براساس مقدار عنصر آهن موجود در نمک (20 درصد نمک سولفات 33 درصد در فومارات و 2 درصد در گلوکونات) است خوردن بیش از 20 میلی گرم در دسی لیتر عنصر آهن سبب ایجاد مسمومیت گوارشی و خوردن بیش از 6 میلی گرم در دسی لیتر باعث مسمومیت سیستمیک می گردد . تظاهرات اولیه مسمومیت ناشی از آهن شامل استفراغ و اسهال خونی و تب و هیپرگلیسمی و لکوسیتوز است.
2-اثرات بهداشتی مس:
مس یک عنصر ضروری در متابولیسم انسان به ویژه آزادسازی آهن، رشد استخوان، سیستم عصبی مرکزی و بافت پیوندی است. مس معمولا با پروتئین ها ترکیب می شود. مس به عنوان عنصر ضروری در ساختمان هموکوپرئین در اریتروسیت ها و سروپلاسمین در پلاسمای خون است. متالوتیونین یک پروتئین ذخیره ای مسی است. تعدادی از آنزیم ها مانند اکسیداز ، آسکوربیک اکسیداز و اوریکاز حاوی مس است. از آنجا که مس به مقدار زیادی در غذا ها وجود دارد. بنابراین بعید است که کمبود آن در انسان دیده شود و لب در اطفال که منحصرا از رژیم غذایی شیر استفاده می کند ممکن است کمبود مس دیده شود. مس یک فاکتور سودمند در آهن درمانی اطفال مبتلا به کم خونی غذایی است. در جانوران اختلالات کلینیکی گسترده در رابطه با کمبود مس وجود دارد. جذب زیاد مس در انسان باعث خوردگی شدید مخاطی، آسیب گسترده مویرگی، تغییرات نکروتیک کبدی و کلیوی، دستگاه گوارشی و سیستم عصبی مرکزی شده و منجر به افسردگی می شود، به هرحال مسمومیت با مس در انسان و پستانداران عالی تر به علت اثرات تهوع به ندرت اتفاق می افتد. تمامی نمک های مس، سبب آسیب جدی به پوست می شود و ممکن است منجر به اگزمای پاپولوویزیکولی شود. تماس موضعی مس با چشم با التهاب همراه است. وجود مقادیر مس در آب طعم نامطبوع به آن می دهد (آستانه طعم 5 میلی گرم درلیتر آب آشامیدنی و 2/6 میلی گرم در لیتر آب مقعطر است). وجود مس در منابع، هرچند خطری برای سلامتی ندارد ولی ممکن است درمصارف محلی آب، مشکلاتی را ایجاد کند. مس موجود در منابع عمومی باعث خوردگی آلومینیوم و ابزار و لوازم از جنس روی می شود. چنانچه غلظت آن در آب بیش از 1 میلی گرم درلیتر باشد باعث لکه دار شدن لباس ها می گردد.
3- اثرات بهداشتی آرسنیک:
ترکیبات آرسنیک مانند منو سدیم متیل آرسنات(NaCH3HAsO3)، دی سدیم متیل آرسنات (Na2CH3HAsO3) و دی اتیل آرسنیک اسید [(CH3)2AsO(OH)]، در علف کشها و حشره کش ها در کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرد. آرسنیک وارد شده به خاک، جذب گیاهان شده و در زنجیره غذایی انتقال یافته و سلامت و امنیت غذایی انسان ها و سایر موجودات را تهدید می کند. خطرسازی آرسنیک برای انسان بستگی به عواملی چون غلظت آرسنیک، فرم شیمیایی و نحوه متابولیسم آن در بدن انسان بستگی دارد. آرسنیک اثرات شناخته شدهای را بر سلامت انسانها دارد که میتوان به تداخل در فعالیت آنزی مها، ضعف و ناتوانی، کم خونی و کاهش وزن، اختلالات پوستی، بیماریهای قلبی، اختلال در سیستم اعصاب مرکزی و محیطی و انواع سرطان ها اشاره کرد .
4- اثرات بهداشتی جیوه:
سمیت این عنصر بسته به ترکیب شیمیایی حاوی جیوه و زمان تماس متفاوت است. جیوه معدنی در صورتی که بلعیده شود، غالبا بدون وارد کردن آسیب جدی دفع می گردد. در حالیکه استنشاق بخار جیوه باعث انتقال آن از طریق خون به مغز و آسیب جدی به سیستم اعصاب مرکزی را در پی دارد. جیوه آلی به راحتی دفع نشده و در نتیجه تا غلظت های سمی به عنوان نتیجه تماس متناوب طی چندین سال، تجمع می یابد. علایم بیماری در انسان شامل بی حسی دستها و پاها، تار شدن دید چشم و حتی کوری، از دست دادن حس شنوایی و ناهماهنگی ماهیچه ها، لاغری، اختلالات روانی و کج خلقی است. یک اثر شناخته شده دیگر مسمومیت با متیل جیوه، جدا شدن کروموزوم ها، شکستن کروموزوم ها در داخل سلول و متوقف شدن تقسیم سلولی است. علت سمیت بیشتر جیوه نسبت به فلزات سنگین دیگر حلالیت بیشتر آن در چربی بوده که به علت همین دلیل می تواند از غشاهای زیستی از قبیل سد خونی مغزی و جفت بگذرد. مصرف ماهی تنها منبع معنی دار متیل جیوه به بدن انسان است. 90% ریسک مصرف ماهی در اثر ورود جیوه ایجاد می شود. جیوه در ماهی غالبا به صورت منومتیل جیوه است. در حادثه مینیماتای ژاپن مقدار جیوه در ماهیان و صدفها تا ppm 40 نیز رسید. در این حادثه 3000 قربانی شناسایی شد که بسیاری از آنان کودکانی بودند که تخریب عصبی در آنها دیده می شد بدون آنکه در مادرانشان علائم بالینی یا کلینیکی از این مسمومیت گزارش شود. نکته حائز اهمیت این است که بجز مصرف ماهی جیوه از منابع دیگری نیز وارد بدن انسان میشود از جمله این راهها استفاده از آمالگام است. جیوه مورد استفاده در دندانهای ترمیمی قادر است بطور دائمی و آهسته وارد حفره دهانی شده و از طریق تنفس وارد کورتکس مغز گردد همچنین در تهیه انواع واکسن های پیشگیری از مادهای به نام تیمرازول استفاده می گردد که تا 46% محتوی جیوه است. لذا با توجه به امکان ورود جیوه از سایر منابع و مسیرها لازم است که در تعیین استانداردهای ایمنی فرآورده های غذایی با تعیین بیش ترین حد محدودیت احتمال فزونی مقادیر کل جیوه ورودی به بدن را کاهش داد.
5- اثرات بهداشتی سرب:
از بین تمام ترکیبات سرب تنها تترااتیل سرب که در بنزین به عنوان ماده بالا برنده درجه اکتان مصرف میشود در حرارت معمولی اتاق قابل تصعید است لذا از سمی‌ترین ترکیبات سرب محسوب میشود. سرب از طریق پوست، دستگاه گوارش و تنفس جذب میشود. مهمترین راههای ورود سرب به بدن تنفس و پس از آن گوارش است. جذب شدن از طریق پوست بستگی به نوع ترکیب آن دارد. ترکیبات معدنی سرب به کندی، درحالی که ترکیبات آلی سرب چون استات و اولئات سرب به خوبی از راه پوست جذب می‌شوند، تتراتیل سرب نیز به صورت مایع یا بخار از راه پوست جذب بدن میگردد. شایع ترین علت مسمومیت با سرب جذب ذرات سرب موجود در هوا از طریق مجاری تنفسی است به خصوص در صنایعی که گرد و غبار و بخارات و دود سرب تولید میشود. جذب سرب از طریق استنشاق در افراد بالغ حدود 10 درصد و در اطفال حدود 40 درصد است که حدود 95 درصد آن جذب خون میشود و ما‌بقی به دنبال هوای بازدم خارج شده یا در قسمت فوقانی دستگاه تنفسی تجمع می‌یابد و مجدداً بلع میگردد. به طور اولیه مسمومیت سرب در بزرگسالان از راه تنفس است. تا قبل از سال 1942 تجمع و ذخیره شدن سرب در استخوان‌ها مورد توجه نبوده و وجود آن را در استخوان‌ها در مقایسه با عضلات و نسوج بی اهمیت می‌دانستند. بعدها معلوم شد که ترکیبات معدنی سرب ابتـدا در بافت‌های نرم شامل مغز ، کبــد و ماهیچــه‌ها توزیع و ته نشین شده و به زودی در طول زمان مقدار آن کمتر میشود و سپس در بافت‌های استخوانی دندان و مو ذخیره میگردد. ذخیره سرب در استخوان شباهت زیاد به ذخیره کلسیم دارد و به صورت فسفات سرب ذخیره میشود. چنانچه غلظت فسفات خون کم باشد سرب در بافت‌های غیر استخوانی ذخیره میشود، ویتامین D باعث ذخیره سرب در استخوان شده و هورمون پاراتیروئید موجب کاهش ذخیره در بافت استخوان و افزایش آن در خون میشود. سرب اساساً از طریق ادرار و به مقدار ناچیز از طریق مدفوع، عرق و شیر دفع میشود. دفع سرب در حیوانات آزمایشگاهی بیشتر از طریق صفرا است. آب‌ها به واسطه عبور در مسیر معادن سرب و نیز راه یابی فاضلاب کارخانجاتی چون صنایع باطری سازی، کریستال سازی، رنگ سازی و … آلوده می‌شوند. این آب‌ها موجب تجمع سرب در ماهی و آبزیان میگردد. مطالعات بیانگر ارتباط مستقیم بین غلظت سرب موجود در آب‌ها و لجن و غلظت آن در بافت‌های آبزیان است و از طرف دیگر آبیاری مزارع و مراتع به وسیله این آب‌ها منجر به افزایش میزان سرب در بافت‌های گیاهی و به دنبال آن افزایش میزان سرب در شیر، گوشت و تخم مرغ دام‌ها میشود. سرب با بسیاری از ترکیبات ضروری بدن مانند آنزیم‌ها وپروتئینها اتصال برقرار نموده و موجب وقفه در فعالیت آنزیم و اختلال در سنتز پروتئین و غیره میگردد. این فلز موجب وقفه فعالیت آنزیم سدیم- پتاسیم- آدنوزین تری فسفات(Na-k-Atpase) گشته و میزان آنزیم ترانس آمیناز افزایش می‌یابد در حالی که این فلز موجب کاهش فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز و متیل استراز میشود. اولیــن عـــلائم مسمومیت ســرب غالباً غیر اختصاصی است به صـورت خستــگی، تهوع، بی اشتهایی، تغییر وضعیت خواب، اسهال، یبوست، افسردگی بروز می‌کند و با افزایش آن در فرد عوارض دیگری چون افزایش فشار خون، تغییر خلق و خو و اختلالات حرکتی،کم خونی ، عوارض عصبی ، آنسفالپاتی و نوریت بروز می کند. حداکثر میزان سرب برحسب استانداردهای موجود در کشورهای مختلف و بر اساس قوانین غذایی 1979 در آب آشامیدنی 50 میکروگرم در دسی لیتر و در عضله ماهی به میزان 2 میلی گرم در کیلوگرم است.
6- اثرات بهداشتی کادمیوم:
بیشتر کادمیوم ورودی به آبهای شیرین، ممکن است به سرعت جذب مواد معلق شده و در اکوسیستم های آبی منتشر شوند. کادمیوم جذب شده در رسوبات و یا محلول در آب، می تواند وارد زنجیره غذایی شود. مسمومیت موجودات آبزی با کادمیوم، به عوامل دیگری نیز بستگیدارد، مثلاً کلسیم موجود در آب، اثرات سمی کادمیوم را کاهش می دهد. رودخانه های بسیار آلوده با کادمیوم، از طریق آبیاری در کشاورزی، لایروبی رسوبات و یا سیلابها می توانند مناطق اطراف را آلوده کنند. کادمیوم یک فلز بسیار سمی است که عامل یکسری مرگ ومیرها است. بیماری جدی ناشی از آن در انسان بیماری به نامایتایی- ایتایی (بیماری روماتیسم یا تغییر شکل دردناک اسکلتی) است. اثرات اصلی سمیت کادمیوم بر روی ریه ها، کلیه ها، استخوان ها است. اثرات حاد ناشی ازاستنشاق آن، شامل برونشیت، ذات الریه و مسمومیت در کبد است. استنشاق مزمن ترکیبات کادمیوم، به شکل بخارات یا گرد و خاک، ایجاد ورم ریوی می کند که در این حالت کیسه های کوچک هوایی بزرگ شده و عاقبت در اثر حجم کم ریه تخریب می شوند. هر دو استنشاق مزمن و جذب کادمیوم از طریق دهان، ترشحات کلیه را تحت تاثیر قرار می دهد، که در اولین مرحله دفع پروتئین توسط لوله های پروکسیمال کلیه است. به نظر می رسد کادمیوم، مقاومت دفاعی بدن را بخصوص مقاومت میزبان را در برابر باکتری ها و ویروس ها کاهش می دهد.کادمیوم ممکن است باعث مینرال زدایی اسکلت و افزایش شکنندگی استخوان و خطر شکستگی شود. سمیت حاد با کادمیوم، ممکن است باعث مرگ حیوانات و پرندگان شده و مسمومیت شدید در آبزیان ایجاد کند. جذب کادمیوم از ریه هانسبت به روده موثرتر است و 50% کادمیومی که از طریق دود سیگار استنشاق شود، ممکن است جذب گردد. به طور میانگین در افراد سیگاری غلظت کادمیوم در خون 5-4 بار و درکلیه 3-2 بار بیشتر از افراد غیر سیگاری است.
7- اثرات بهداشتی آلومینیوم:
ذرات آلومینیوم در آب باید ازطریق فرآیندهای فیلتراسیون حذف شوند. درهرصورت افزایش آلومینیوم در شبکه توزیع آب ممکن است اثرات سوء بهداشتی در برداشته باشد. درسال 1988 حادثه ای مرگبار ناشی از افزایش شدید آلومینیوم در انگلستان رخ داد که بر اثر آن هزاران ماهی کشته شدند و افرادی که آب آلوده را مصرف کرده بودند علائمی نظیر تاول، زخم دهان خارش پوست، گلودرد و اسهال در آنان ظاهر شد. آلومینیوم برای آبزیان و گیاهان سمی است، تاثیرات آلومینیوم برآبزیان عمدتاً در مناطقی که نزولات اسیدی وجود دارد( کشورهای اسکاندیناوی) دیده می شودبه طوریکه اغلب در فصل بهار با اسیدی شدن آب رودخانه ها ناشی از ذوب برف های اسیدی، انحلال آلومینیوم در آب افزایش و منجر به خفگی ماهیان می گردد این بیماری اصطلاحاً به نام هیپرونتیلاسیون معروف است.
8- اثرات بهداشتی منیزیم:
منیزیم اغلب به صورت یون در محلول های آبی دیده می شود ولی گاهی به فرم های هیدروکسیدی هم یافت می شود. در آب دریا همین طور فرم فسفات را هم می توان یافت. محلولیت آبی منیزیم هیدروکسید 12میلی گرم بر لیتر است. سایر ترکیبات منیزیم محلولیت بیشتری دارند مثلاً منیزیم کربنات 600 میلی گرم بر لیتر و منیزیم سولفات که به آب مزه ی تلخی می دهد و محلولیتی معادل 309 گرم بر لیتر دارد(در دمای 10درجه). همچنین این عنصر یک عامل کاهنده در تولید اورانیوم خالص و نمک های فلزی است. هیدروکسید، کلرید ، سولفات و سیترات منیزیم در دندانپزشکی استفاده می شود. به علت اشتعال پذیری بالای این عنصر برای سوخت کوره های کارخانه ها استفاده می شود.