زمين شناسي پزشکي

http://pnu-club.com/imported/2011/01/1325.jpg

(interdisciplinaryscience) زمين شناسي پزشکي به بررسي تاثير فاکتورهاي زمين شناسي بر سلامتي و پراکندگي بيماريها مي پردازد. به اين ترتيب در اين گزارش مهمترين بيماريي هاي که از سراسر دنيا گزارش شده اند و منشا آنها فاکتورهاي زمين شناسي است معرفي شده است. بيماري هاي فلورزيس ، گواتر، کرتينيسم، بلک فوت، کشان، کاشين بک، سرطان ريه، آسيب ديدگي هاي سيستم عصبي و ناهنجاري در حيوانات با آلودگي ناشي از عناصر در ارتباط بوده اند که به تفصيل مورد مطالعه قرار گرفته است. در ادامه مطلب به توضیح دقیق زابطه عناصر در طبعت و بیماری ها و نقش زمین شناسی در سلامت انسان پرداخته ام :
مطالعه بيماري ها امکان ارائه راه حل هاي مناسب براي پيشگيري يا درمان آنها را فراهم مي کند. بر اين اساس پس از بررسي ارتباط بيماري ها و عناصر، روش هاي نويني که براي تعيين پراکندگي عناصر در برخي کشورها بکار مي رود معرفي شده است.
تلاش هاي علمي هماهنگ بين علوم زمين، زندگي و بهداشت مي تواند به عنوان يکي از بهترين روش هاي ارتقاء سلامت جوامع در حال و آينده باشد. نمونه هاي جهاني مستندي از تاثيرات آرسنيک، زغال سنگ ، آب هاي اسيدي، گرد و خاک بر سلامتي يافت شده است. اين نمونه ها چگونگي ارتباط مخاطرات ژئوشيميايي و فرايندهاي طبيعي را توضيح مي دهند و به اين نکته مي پردازند که ممکن است تغييرات صورت گرفته به دست انسان به جاي چاره سازي، منجر به بيماري شود.
راه حل هاي موثر براي مبارزه با مخاطرات زيست محيطي و جلوگيري از تکرار چنين اشتباهاتي هنگامي ايجاد مي شود که بسياري از افراد صاحب نظر هنگام تصميم گيري هاي مهم ، روابط متقابل انسان با محيط و ضرورت فعاليت هاي جهاني و جامع علوم زمين و بهداشت را کاملا درک کنند.
به علت اهميت تاثير فاکتورهاي زمين شناسي و پراکندگي جغرافيايي بر بيماري ها و سلامت در سال 1996 کنگره زيست محيطي تصميم گرفت که گروه کاري بين المللي را در ارتباط با زمين شناسي پزشکي به وجود آورد با اين هدف که اهميت اين موضوع را ميان دانشمندان، متخصصصين امور پزشکي و عموم مردم ارتقا دهد.
محيط زيست را مي توان به عنوان خاستگاه اثرات متقابل زمين شناسي و زيست شناسي در نظر گرفت. مشکلات، چالش ها و مسائل زيست محيطي در حال گسترش هستند. عناصر اصلي و غير اصلي سنگ بستر يا خاک ممکن است تحت شرايط خاصي به تهديدي مستقيم براي سلامتي انسان ها يا حيوانات تبديل شوند و دليل اساسي ناهنجاري ارگانيسم ها و مسموميت ها باشند.
از زمان ظهور علم پزشکي معلوم شده است که بعضي از بيماري هاي خاص انسان مربوط به نواحي جغرافيايي مشخصي است. بقراط حدود 2400 سال پيش نمونه هايي را در اين خصوص مطرح کرده بود. مطالعات درباره بيماري هاي خاص حيوانات نيز از سالها پيش صورت گرفته است. حتي در متن هاي پزشکي چيني قرن سوم قبل از ميلاد چنين روابطي يافت مي شود اگرچه بيشتر مشاهدات مکتوب نشده و از دست رفته اند. همراه با پيشرفت علم بسياري از روابط ناشناخته ميان زمين شناسي و سلامتي کشف شد و باعث به وجود آمدن رشته علمي جديدي به نام زمين شناسي پزشکي (Medical Geology) گرديد.
زمين شناسي پزشکي به عنوان علمي شناخته مي شود که به بررسي ارتباط بين فاکتورهاي زمين شناسي و سلامتي، و شناخت تأثير عوامل زيست محيطي بر پراکندگي بيماري ها مي پردازد.
بنابراين زمين شناسي پزشکي موضوعي گسترده و پيچيده است که براي شناخت، کاهش يا حل مشکلات موجود نياز به ارتباط با رشته هاي مختلف علمي(interdisciplinaryscience) دارد.

اهمیت و کاربرد بررسی های زمین شناسی در سلامتی انسان
فلزات و غيرفلزاتي که به طور طبيعي ايجاد شده اند اگر به مقادير زياد و غيرعادي وارد بدن شوند براي سلامتي زيان آورند. فلزات هميشه وجود داشته اند و براي هميشه هم وجود خواهند داشت، گريزي از اين حقيقت نيست که فلزات بر انسانها و جانواران تأثير مي گذارند. برخي از فلزات براي سلامتي ما سودمند و بعضي ديگر مضرند. فعاليت هاي انساني از هر نوع باعث مي شود که فلزات از ساختگاه هايي که در آنها نسبتا بي ضررند به مکانهايي که در آنجا براي انسانها و جانوران زيان آورند، منتقل شوند. اين مشکل در مکان هايي که بارش هاي اسيدي و اسيد سازي زياد است، تشديد مي شود. باران هاي اسيدي و اسيدسازي اين فرآيند را تسريع مي کنند و فلزات سنگيني به وجود مي آورند (مانند جيوه) که به راحتي در دسترس اند و در چرخه غذايي جذب مي شوند. همچنين اسيد سازي باعث مي شود که برخي از عناصر کم مقدار مانند سلنيم در موجودات زنده يافت نشوند.
وجود عناصر سمي در خاک و سنگ، چه بر اثر واکنش هاي ژئوشيميايي طبيعي چه بر اثر فعاليت هاي انساني، معمولا به طور غيرمستقيم بر سلامتي انسان اثر مي گذارد؛ در واقع اين عناصر از طريق غذا يا نوشيدني وارد بدن مي شوند. اگرچه بسياري از اماکن تنها غذاهاي محلي توليد مي کنند ولي مصرف غذا در جوامع صنعتي مدرن متنوع تر است و شامل غذاهايي است که در مناطق جغرافيايي مختلف توليد مي شود. آب آشاميدني معمولا به طور محلي تأمين شده و به ژئوشيمي محلي وابسته است. نمونه هايي از مشکلاتي که به دليل وجود ترکيبات غيرآلي در آب آشاميدني ايجاد شده است عبارتند از : فلورايد در آفريقا و هند؛ آرسنيک در نقاط خاصي از آرژانتين، شيلي و تايوان؛ سلنيم در مناطق سلنيم دار ايالات متحده، ونزوئلا و چين؛ و نيترات در مناطق کشاورزي با مصرف بالاي کود شيميايي.
فلزات سنگين تنها عناصر مورد توجه زمين شناسي پزشکي نيستند. از بيماريهاي جهاني و شناخته شده مربوط به زمين شناسي پزشکي مي توان به گواتر (کمبود يد) و بيماريهاي مربوط به فزوني يا کمبود عناصري خاص مانند فلورين يا سلنيم اشاره کرد. رابطه بيماريهاي قلبي-عروقي با سختي آب نيز يکي ديگر از موضوعات زمين شناسي پزشکي است.انواع بسياري از سنگ ها اورانيوم بالايي دارند. اين سنگ ها شامل شيل هاي زاجي، گرانيت هاي خاص و پگماتيت ها هستند. تنفس يا بلع مقادير غيرعادي رادون- گاز راديواکتيو که از منابع طبيعي راديواکتيو در چنين سنگ هايي ايجاد مي شود-در سالهاي اخير خطري براي سلامت عموم شناخته شده است. سرطان هاي ريه ناشي از رادون رو به افزايش است و باعث شده که رادون به عنوان خطري جدي براي سلامتي در بسياري از کشورها محسوب شود . شکل زير نشان دهنده خط سيري مي باشد که از طريق آن عناصر وارد بدن مي شوند.

http://pnu-club.com/imported/2009/04/2460.jpg

سياره زمين، منبع نهايي همه فلزات است. فلزات در همه جاي ليتوسفر به طور ناهمگن و به فرم هاي شيميايي مختلف پراکنده اند. کانسارها صرفا مواد طبيعي انباشته شده اي هستند که از لحاظ اقتصادي قابل بهره برداري اند. در حاليکه چنين تجمع هاي غيرعادي، مرکز اکتشافات معدني مي باشد، تجمع و انباشت فلزات در سنگ هاي معمولي، رسوبات و خاک ها نيز نسبت به ميزان کل فلزات محيط اهميت بيشتري دارد. عناصر شناخته شده در سطوح مختلفي از غلظت در طبيعت يافت مي شوند. آنها را مي توان در مواد معدني، گياهان و جانوران يافت، همچنين تأثيرات مفيد و مضر آنها از زمان شروع دوره تکامل ديده شده است. شناخت طبيعت و اهميت اين منابع زمين شناسي پيش نيازي براي روشهاي توسعه دهنده ارزيابي خطر احتمالي فلزات مي باشد. تشخيص تجمع طبيعي فلزات از تجمع آنها به دست انسان اهميت دارد. به علاوه، آشنايي با فرايندهاي طبيعي پايه اي براي درک وضعيت فلزاتي است که حاصل فعاليت هاي انساني اند. بنابراين زمين خود يک آلاينده است.
فلزات و ديگر عناصر تحت فرآيندهاي زمين شناسي به طور پيوسته وارد هيدروسفر، اتمسفر و بيوسفر مي شوند. تعداد اين فرايندها زياد است ولي دو گروه از آنها اهميت بيشتري دارند: يک گروه آنهايي هستند که فلزات را از عمق به سطح زمين مي آورند و گروه ديگر فلزات را در محيط اطراف پراکنده مي کنند.
اولين فرايند، منجر به پراکندگي ناهمگن فلزات در سنگ ها مي شود. ميزان تجمع فلزات در انواع مختلف سنگ ها متفاوت است. از اين رو، غلظت عناصري مانند نيکل و کروم در بازالت بيشتر از گرانيت است در حاليکه براي سرب بالعکس است. فلزات سنگين در رسوبات به تجمع در شکاف هايي با کوچکترين اندازه دانه و بيشترين ميزان ماده آلي گرايش دارند. بنابراين شيل هاي سياه به اين عناصر گرايش دارند (جدول 1).

http://pnu-club.com/imported/2009/04/2461.jpg

جدول 1. متوسط فراواني عناصر منتخب در سنگ بستر (غلظت کليه عناصر ppm است)

دومين فرآيندي که فلزات را در محيط اطراف پراکنده مي کند، هوازدگي است. بسياري از فرايندهاي هوازدگي در بازه زماني خاصي صورت مي گيرند که به شرايط زيست محيطي مرتبط است. هوازدگي به خردشدن سنگ ها اشاره دارد و ممکن است شامل فرايندهاي فيزيکي، شيميايي و بيولوژيکي باشد. فرايندهاي فيزيکي، توده سنگ را به تکه هايي تقسيم مي کنند که قبلا با آب و باد فرسايش يافته اند. خاک ها از طريق برهم کنش سنگ هوازده و ماده آلي شکل مي گيرند. فرايندهاي شيميايي فرم کاني شناختي را که فلزات در آن يافت مي شوند، تغيير مي دهند و مي توانند باعث تجمع فلزات جهت انحلال در آب و واکنش با ارگانيسم ها شوند. فرايندهاي بيولوژيکي شامل فعاليت هاي گياهان و جانوران است. هوازدگي در انتقال فلزات از سنگ بستر به ديگر قسمت هاي محيط زيست نقش مهمي را ايفا مي کند.

عناصر سمی و غیر سمی طبیعت
پاراسلسيوس (1541-1493) قانون پايه سم شناسي را اينگونه تعريف نمود "همه مواد سمي اند؛ هيچ ماده سمي وجود ندارد. دوز ماده (dose) است که سمي بودن يا خاصيت درماني آن را تعيين مي کند".

http://pnu-club.com/imported/2009/04/2462.jpg

شکل 2. الگوهاي تاثير عناصر

ارتباط بين دوز و تأثير مواد در شکل 3 به صورت منحني (نقطه شروع = صفر) نشان داده شده است. افزايش غلظت (محور افقي) باعث افزايش تأثيرات منفي بيولوژيکي (محور عمودي) مي شود که ممکن است منجر به اختلال در عملکردهاي بيولوژيکي و در نهايت مرگ شود. بديهي است که کاهش غلظت عناصر غير ضروري سودمند است. وضعيت عناصر ضروري متفاوت است. تأثيرات منفي بيولوژيکي هم با افزايش و هم با کاهش غلظت افزايش مي يابد (منحني قرمز شکل 3). اين امر ممکن است به اختلال در عملکردهاي بيولوژيکي در هر دو مورد منجر شود. بنابراين مقدار زياد و مقدار کم هر دو زيان آورند.

http://pnu-club.com/imported/2009/04/2463.jpg

شکل 3. منحني دوز ماده – تاثيرات بيولوژيکي نشاندهنده روابط ميان غلظت و تاثيرات بيولوژيکي عناصر ضروري (منحني قرمز) و عناصر غير ضروري (منحني سبز) است.

همه عناصر در طبيعت موجود و بيشتر آنها ضروري هستند. اما کدام عناصر براي انسان ها و جانوران ضروري اند؟ عناصر ضروري عمده براي انسان ها و جانوران کلسيم، کلر، منيزيم، فسفر، پتاسيم، سديم و سولفور است. عناصر ديگر که به مقدار کمتري لازمند شامل کروم، کبالت، مس، فلورايد، يد، آهن، منگنز، موليبدنيم، سلنيم و روي مي باشد. عناصري که نقش بيولوژيکي شناخته شده اي ندارند جزء عناصر غيرضروري و اغلب مضرند مانند: کادميم، آرسنيک، جيوه، و سرب. عناصر بسياري از قبيل آرسنيک، بور، کروم، مس، فلورايد، موليبدنيم، نيکل و روي در سمي بودن محيط زيست دخالت دارند.
اگرچه ارزيابي خطرات و تأثيرات مضر عناصر امکان پذير نيست ولي بديهي است که برخي از آنها مانند سرب، جيوه، و کادميم خطر بيشتري را نسبت به بقيه ايجاد مي کنند. اين عناصر خود گروهي را تشکيل مي دهند که بسيار مورد توجه دانشمندان است.

وجود عناصر در سيستم بيولوژيکي
فلزات هميشه وجود دارند و بر انسان ها و جانوران تاثير مي گذارند. درصد کل فلزات در واسطه هاي طبيعي مانند خاک نمي تواند راهنماي مناسبي جهت شناسايي خطرات زيست محيطي باشد زيرا دسترسي به فلزات مختلف، متفاوت است. ارزيابي هاي معمول زيست محيطي نشان داده که فلزات از لحاظ زيستي در دسترس هستند و قابليت جذب شدن دارند.

http://pnu-club.com/imported/2009/04/2464.jpg

شکل 4. مسيرهاي کلي که عناصر وارد زنجيره غذايي مي گردند (فعاليت هاي انساني بررسي نگرديده است)

شواهد نشان مي دهد که بسياري از فلزات موجود در خاک انحلال ناپذيرند و جذب گياهان نمي شوند. دسترس پذيري، جابجايي و سميت فلزات نه تنها به حالات فيزيکي و شيميايي فلز بستگي دارد بلکه به فاکتورهاي محلي موجود در محيط نيز وابسته است. براي مثال، pH فاکتور تعيين کننده مهمي در دسترسي به فلزات موجود در خاک است. دسترس پذيري و جابجايي فلزاتي مانند روي، سرب، و کادميم تحت شرايط اسيدي بسيار افزايش مي يابد در حاليکه افزايش pH باعث کاهش دسترسي به آنها مي شود. نوع خاک مثلا رسي يا ماسه اي و ويژگي هاي فيزيکي آن بر جابجايي فلزات در خاک تأثير مي گذارد. همچنين جانداران موجود در خاک بر انحلال پذيري، جابجايي و دسترس پذيري فلزات اثر گذارند. سميت فلزات نيز به پارامترهاي ويژه اي از قبيل حالت شيميايي، گونه هاي مولکولي، اتمي و يوني، ليگاند، ظرفيت بافر و ظرفيت تبادلات يوني وابسته است براي مثال ترکيبات آلي جيوه و سرب سمي تر از فرم هاي غيرآلي هستند. وضعيت اکسايش نيز بر درجه سميت مؤثر است مثلا کروم با ظرفيت 6 سمي تر از کروم با ظرفيت 3 است.

عبارت هاي خلاصه شده (Abbreviation)

WHO : سازمان بهداشت جهاني( world health organization )
:IDD اختلال کمبود يد( Iodine Deficiency Disorder )
:HBRAs مناطق با تشعشع بالا (High Background Radiation Areas )
:IHD انسداد رگ هاي قلب (Ischaemic heartDisease )
:CDV بيماري هاي قلبي-عروقي (Cardiovascular disease )
:BGS سازمان زمين شناسي بريتانيا ( British Geological Survey )