بخشی از مقاله
اهمیّت آلودگی چای با فلزات سنگین
چکیده:
آلودگی به فلزات سنگین به دلیل باقی ماندن در زنجیره غذا، یکی از مشکلات زیست محیطی و یکی از نگرانیهای مهم بهداشت مواد غذایی به شمار میآید. که ممکن است مشکلاتی جدی در رابطه با سلامت انسان ایجاد کند. بنابراین، بررسی ترکیب تغذیهای چای بویژه عناصرضروری، غیر ضروری و سمی از نظر کیفی، استانداردهای مربوطه، جنبههای تغذیه ای، سلامتی و آلودگی،از اهمیّت بالایی برخورداراست. سلامت چای ایرانی در بسیاری از گزارشات بیان شده است، ولی با توجه به افزایش انتشار فلزات سنگین در طبیعت، لزوم اندازه گیریهای مستمر عناصر سنگین در چای احساس میشود. وجود بعضی عناصر برای رشد و سلامتی بدن ضروری است، بدین جهت به آنها عناصر ضروری می گویند. از جمله این عناصر فلزات ضروری هستند که در دوزهای پایین برای رشد بدن ضروری، در دوزهای متوسط به عنوان ذخیره و در دوزهای بالا سمیت دارند.
کلمات کلیدی: آلودگی، چای، فلزات سنگین.
-1 مقدمه:
تحقیقات نشان دادهاند مقادیر برخی از عناصر در بعضی از انواع چای خارج از محدوده استاندارد است .(8) مصرف چای به عنوان یک آشامیدنی دلپذیر و نوعی عادت غذایی بین مردم بسیاری از کشورهای جهان بویژه ایرانیان رواج دارد. ورود فلزات سنگین به محیط زیست با توسعه و صنعتی شدن همراه و یکی از مهمترین مشکلات زیست محیطی عصر حاضر است. بعضی از فلزات سنگین نظیر آهن، روی، مس، کروم، کبالت و منگنز ضروری هستند در حالی که سرب، کادمیوم، نیکل و جیوه در سطوح خاصی سمی میباشند .(72)
گیاه چای قادر است مقادیر نسبتاً زیادی از عناصر ضروری برای بدن (نظیرکبالت،کروم و...) و نیز عناصر غیر ضروری و بلکه مضر (نظیر آرسنیک، کادمیم، سرب، قلع وآلومینیوم) را از خاک(بویژه خاکهای اسیدی وآلوده) جذب و در برگهای خود ذخیره نماید .(46) برگهای چای منبع مواد معدنی نظیر روی، منگنز، آهن، مس، منیزیم، تیتانیوم، آلومینیوم، استرانسیوم، برم، سدیم، پتاسیم، فسفر، ید و فلوئور است. دَم کرده چای مقادیر کمی پروتئین، ویتامین و کربوهیدرات دارد، اما ممکن است منبع فلزات اساسی و پلی فنولهای با ویژگی ایجاد کمپلکس با این فلزات باشد. گزارشات مختلفی در مورد آلودگی انواع چای با فلزات سنگین و خطرات آنها بر سلامت انسان در دست است. آلودگی گیاه چای نیز از نظر جذب و تجمع فلزات سنگینی مانند کادمیم میتواند بسیار مهم باشد. این مسأله در انسان موجب بروز بیماریهایی نظیر انواع سرطانها، فشارخون بالا، پوکی استخوان و اختلالات کبدی میگردد .(78)
منابع آلودگی به فلزات سنگین
فلزات سنگین از عصر حجر تاکنون به عنوان یکی از سموم کُشنده مطرح بودهاند. این فلزات از طریق چرخههای بیولوژیکی در بافتهای گیاهی و حیوانی انباشته شده و از این طریق در سطح جغرافیایی وسیعی پراکنده میشوند. ورود فلزات سنگین به محیط زیست با توسعه و صنعتی شدن همراه و یکی از مهمترین مشکلات زیست محیطی عصر حاضر است .(17) منابع انتشار فلزات سنگین کاملاً متفاوت است. این فلزات علاوه بر منابع طبیعی، از طریق عوامل مصنوعی مانند استفاده از کودهای فسفاته، بکارگیری سوختهای فسیلی، دفع پسابهای صنعتی و ترافیک وسایل نقلیه وارد محیط میشوند. مصرف فراوردههای حاصل از این منابع نیز انسان را دچار معضلات متعددی میکند، در نتیجه یکی از دلایل اصلی مواجه انسان به فلزات سنگین، زنجیره خاک زراعی و فراورده غذایی است. بعضی از این فلزات نظیر کادمیوم، آرسنیکو سُرب از راه هوا نیز منتقل میشوند(.(4
خاک
خاک منبع اصلی تجمع فلزات سنگین است و از همین طریق نیز به محصولات غذایی راه مییابد. اگر چه گیاهان بیشتر مواد مغذی مورد نیاز خود را از عمق 3 الی 10 متری خاک جذب میکنند، اما گیاهانی که قابلیت تولید سیستم ریشهای عمیق دارند، ممکن است حتی از اعماق 6 الی 10 متری زمین نیز این فلزات را جذب نمایند(.(3 گیاه چای قادر است مقادیرنسبتاً زیادی از عناصر ضروری برای بدن نظیر کبالت و کروم و نیز عناصر غیر ضروری و بلکه مضر مانند آرسنیک، سرب، قلع و آلومینیوم را از خاک بویژه خاکهای اسیدی و آلوده جذب و در برگهای خود ذخیره نماید .(82) طبق آزمایشات انجام شده، غلظت عناصر در گیاه چای به میزان قابل توجهی به pH محیط رشد، وجود عوامل ترکیب شونده با فلزات در خاک و گونه و خصوصیات ژنتیکی گیاه چای بستگی دارد. با توجه به این عوامل، عدهای از دانشمندان در تحقیقی، اقدام به تفکیک نواحی مختلف جغرافیایی بر اساس میزان عناصر تعیین شده در گونههای چای به دست آمده از آن نواحی نموده اند .(46)
اسیدی بودن محیط کشت چای که میتواند ناشی از بارش بارانهای اسیدی و یا اسیدی بودن pH) پایین) خاک باشد، موجب بهبود حلالیت ترکیبات عناصر مختلف در آب و تسهیل انتقال عناصر به گیاه چای میگردد. بنابراین در برخی از مناطق خاک را به منظور افزایش pH برای کاهش دسترسی بوته چای به آلومینیوم اصلاح مینمایند. به این منظور از ترکیبات مختلف کلسیم (نظیر کربنات کلسیم) استفاده میگردد. همچنین مشخص شده است که کلسیم میزان جذب آلومینیوم توسط گیاه چای را کاهش میدهد. از این رو برای کاهش جذب آلومینیوم توسط گیاه چای میتوان ترکیبات ایجاد کننده کمپلکس با آن را به خاک افزود. با افزایش سن گیاه و افزایش تعداد برگ، مقدار تجمع فلزات و در نتیجه خطر مصرف آن افزایش مییابد، از این رو چای با کیفیت از برگهای جوان بدست میآید .(76)
گیاهان، مراتع و چراگاهها
گیاهان توانایی و قابلیت زیادی در جذب فلزات سنگین از خاکهای آلوده دارند و آنها را در بافتهای مختلف خود جمع آوری میکنند. سمیت با عنصر سلنیوم از طریق تعلیق دامها و چرای آنها در مراتعی که خاک آلوده به این فلز است، کاملاً اثبات شده است. همچنین بروز مسمومیت با کادمیوم و سایر فلزات سنگین در ژاپن به آبیاری مزارع برنج و باغات چای با آبهای آلوده شده به این فلز و نیز سُرب و روی مشخص گردیده است .(44) بعضی از گیاهان قابلیت ویژهای در جذب فلزات سنگین در مقادیر بالا دارند. به عنوان مثال، بوته چای چینی مقادیر بالایی آلومینیوم و منگنز را از خاک جذب کرده و در برگ هایش ذخیره میکند. برگهای خشک شده این گیاه برای تهیه چای و دم نوشهای گیاهی استفاده میگردد. در بریتانیا، نوشیدن چای به عنوان یک رژیم مناسب برای جذب منگنز در افراد
مسن به کار میرود .(4)
لجن فاضلاب
استفاده از لجن فاضلاب به عنوان کود در مزارع کشاورزی منبع مهم آلودگی به فلزات سنگین است. اگر چه این لجنها از منابع غنی نیتروژن و فسفر به شمار میروند، اما این نگرانی نیز وجود دارد که در صورت آلودگی به فلزات سنگین موجب ورود آنها به زنجیره غذایی شود. میزان فلزات سمی موجود در لجن فاضلاب بسیار بیشتر از مقدار آن در خاکهای معمولی کشاورزی است. به عنوان مثال، مقدار عناصر قَلع و بُرم موجود در لجن فاضلاب به ترتیب 300 و 100 بار بیشتر از مقدار طبیعی آنها در خاکهای کشاورزی مناطق روستایی است .(4)
کودهای شیمیایی
از منابع مهم دیگر برای انتشار فلزات سنگین به بافت گیاه چای، کودهای شیمیایی هستند .(30) کشاورزان برای حاصلخیز شدن محصول خود از این کودها استفاده میکنند که خود موجب تجمع این فلزات در چای میشود. بعضی از کودهای شیمیایی مورد استفاده در کشاورزی حاوی مقادیر بالایی از کادمیوم هستند. گزارش شده که بارانهای اسیدی در اروپا و آمریکای شمالی هم موجب ورود فلزات سنگین مختلف به اراضی کشاورزی میشوند. فلزاتی نظیر آرسنیک در قارچ کُشهای آلی و معدنی و دیگر مواد شیمیایی مورد مصرف در کشاورزی به کار میروند. استفاده از کودهای مختلف نیز میتواند اسیدیته خاک و در نتیجه میزان جذب عناصر مختلف توسط گیاه چای را تغییر دهد. افزایش میزان استفاده از کودهای نیتروژنی، اسیدیته خاک را افزایش میدهد (74) به این ترتیب
که طبق واکنش زیر، در خاک یون H+ تولید مینماید که این واکنش توسط باکتریهای خاک نیز تقویت میگردد .(55)
یون هیدروژن، یون نیترات، آب آمونیوم + اکسیژن
گزارشات نشان داده که کودهای فسفر و روی از منابع کادمیوم در چای هستند. کودهای پتاسیم، فسفر، ترکیبی از نیتروژن ـ پتاسیم ـ فسفر، منگنز،روی، بُر و منیزیم نیز محتوی سرب میباشند .(78)
آب
آلودگی آبهای سطحی و زیرزمینی با پسابهای صنعتی یک منبع اولیه برای مسمومیتهای غذایی در انسان و حیوانات میباشد. آلودگی آبهای آزاد و مصرف غذاهای دریایی در این مورد بسیار جدی است. آب مورد استفاده در صنعت و آبهای آشامیدنی نیز به عنوان منابع آلودگی به فلزات سنگین مورد توجه میباشد. به عنوان مثال، کادمیوم و جیوه در مقیاس وسیعی در پساب صنایع مختلف در کشورهای صنعتی یافت میشوند که در صورت عدم
دفع اصولی آنها به سهولت به آبهای زیر زمینی و آشامیدنی راه یافته و میتواند موجب مسمومیت شود .(44)
مهمترین فلزات سنگین -1 آرسنیک
آرسنیک شبه فلزی سمی است که از زمانهای گذشته شناخته شده است. در قرن هشتم جابر ابن حیان، اکسید آرسنیک را از رالگار(زرنیخ قرمز) بدست آورد .(61) این عنصر از نظر فراوانی بیستمین رتبه در پوسته زمین، چهاردهمین در آب دریا و دوازدهمین رتبه را در بدن انسان دارد. غلظت آرسنیک در آبهای طبیعی بسیار متفاوت بوده و کمتر از 0/5 تا بیشتر از 5000 میکروگرم در لیتر متغیر است. مقدار مجاز آرسنیک در آب آشامیدنی طبق استاندارد بهداشت جهانی10 میکروگرم بر لیتر و طبق استاندارد ملی ایران 50 میکروگرم بر لیتر میباشد .(58)
آرسنیک برای مدت طولانی در بافتهای استخوان، مو و دندان ذخیره گردیده، از جفت عبور کرده و خطر بالقوه برای جنین ایجاد میکند.آثار سمی آرسنیک به صورت ضایعات قلبی و شُک، اسهال خونی، آسیب بافت کلیه، تضعیف سیستم اعصاب مرکزی و اختلال در سیستم خون سازی بروز کرده، همچنین در مسمومیتهای خفیف ایجاد شده توسط آن، تعداد گلبولهای قرمزکاهش یافته و در مسمومیتهای شدیدتر، تغییر شکل سلولهای خونی را به همراه دارد .(28)
آرسنیکوزیس یکی از جدیدترین بیماریهای زیست محیطی ناشی از مواد شیمیایی است که جمعیت بسیار زیادی را آلوده کرده است(.(58 این بیماری اولین بار به صورت همه گیر از بنگلادش (1996) گزارش شد، این در حالی است که در ایران مشکلات بهداشتی ناشی از آرسنیک در سال 1986 در بیجار مشاهده گردید، اما هیچگاه در سطح جهانی گزارش نشد .(64) بر اساس شواهد کافی برای سرطان زایی در انسانها، آژانس حفاظت محیطی ایالات متحده آمریکا و آژانس بینالمللی تحقیقات سرطان آرسنیک را از نظر سرطان زایی در گروه یک طبقهبندی نموده است. مواجه مزمن انسانها با غلظتهای بالای آرسنیک در آب آشامیدنی مرتبط با ضایعات پوستی، بیماری قلبی ـ عروقی، فشارخون، کم خونی، خطر بالای انواع سرطانها، هیپرکراتوزیس، ملانوزیس و بیماریهای عصبی محیطی (پیرامونی) ظاهر میشود .(38)
-2 کادمیوم
افزایش استفاده صنعتی از کادمیوم موجب آلودگی خاک، هوا و آب شده است. طبق شواهد موجود، کادمیوم و ترکیبات آن جزء سموم عامل سرطان در انسان شناخته شدهاند. قرارگیری در معرض کادمیوم موجب افزایش خطر مرگ به واسطه سرطان کبد میشود که مرتبط با تومورهای کبدی و سمیت شدید است. فلزات سنگین نظیر کادمیوم نگرانیهایی را برای مصرف کنندگان چای بوجود آوردهاند. بعلاوه، غلظت فلوئور معمولاً در چای سیاه بسیار
بالاست ( (63کادمیوم. و ترکیبات آن بطور وسیع در فلزات آبکاری شده و نیز در آلیاژها وجود دارد. این فلز معمولاً به شکل فلزی، سولفید و سولفات یافت میشود. در مواد غذایی فقط شکل نمکهای کادمیوم غیرآلی یافت میشود. ترکیبات کادمیوم آلی بسیار ناپایدار هستند .(44)
میزان کادمیوم در نواحی صنعتی بالا است و این فلز در تنباکو، آب آشامیدنی و علف کُشها نیز یافت میشود. کادمیوم میتواند در صدفها، نرم تنان، کبد و کلیه دامها تجمع پیدا کند، در نتیجه مصرف این گونه مواد غذایی توسط انسان موجب اثر بر روی کلیهها، قلب، مغز، ریه و استخوان میشود. زمانی که کادمیوم وارد بدن میشود، در اندامها بویژه کبد و کلیه تجمع یافته و هنگامی که مقدار آن از حد مشخصی تجاوز پیدا کند، بواسطه اثرات دراز مدت عوارض ناشی از آن به صورت بیماریهای گوناگون ظاهر میشود. این عوارض در کودکان از شدت بیشتری برخوردار است. اثرات منفی بیوشیمیایی کادمیوم شامل شکسته شدن اکسیدهای فسفر، تداخل در فعالیت آنزیمها و همچنین توانایی در واکنش با اسیدهای نوکلئیک و بروز سرطان میباشد ( .(37 کادمیوم موجب بروز سرطان پروستات و کبد، کم خونی، افزایش فشار خون، اختلال در یادگیری و خواب میشود .(88) این عنصر همچنین میتواند اثرات بدی بر روی سیستمهای عصبی، دستگاه گوارش، اسکلت و فعالیتهای بیوشیمیایی گذارد. میزان کمی از کادمیوم موجود در مواد غذایی و آب (حدود 5 تا 10 درصد) از طریق دستگاه گوارش به بدن میرسد. مصرف سطوح پائینتر کادمیوم در مدت زمان طولانی میتواند به تجمع این عنصر در کلیهها منتهی گردد .(27)
-3 سرب
در میان فلزات سنگین، سرب قدیمی ترین پیشینه تاریخی را در آلودگیهای زیست محیطی و مسمومیتهای انسانی دارا میباشد و همواره به عنوان یک مشکل عمده در سلامت در زنجیره غذایی انسان در تمام دنیا مطرح بوده است. سرب یک سم فیزیولوژیک و ملتهب کننده عصب است که میتواند بر روی اندامهای مختلف بدن انسان نیز اثر گذارد .(31) این فلز عموماً به فرم نمک، اکسید و یا مشتقات سولفیدریل در مواد غذایی یافت میشود. نمکها و اکسیدهای سرب اغلب در آب نامحلولاند، بنابراین میزان جذب این عنصر را کاهش میدهند. جذب سرب از مواد غذایی در کودکان40 درصد و در بزرگسالان 10 درصد تخمین زده میشود. عوامل مختلفی در میزان جذب این عنصر مؤثر هستند. کمبود آهن و کلسیم، رژیم پرکربوهیدرات و کم پروتئین و نیز میزان بالای ویتامینD، موجب افزایش جذب سرب میشوند. در بزرگسالان حدود 90درصد سرب موجود در رژیم غذایی معمولاً از طریق ادرار و مدفوع دفع میگرددبدن. انسان قادر به تبدیل عنصر سرب به شکل دیگری نیست. هدف اصلی برای اِعمال سمیت این فلز، سیستم عصبی در کودکان و بزرگسالان است. آسیبهای کادمیوم و سرب به کلیهها و سیستم عصبی بویژه در کودکان به اثبات رسیده است. این عنصر ممکن است موجب ضعف در انگشتان، کمر یا بازوها، افزایش نسبی
