آشنایی با خطرات فلز سرب در سلامتی انسان و برخی روشهای اندازه گیری آن

عنصر سرب

سرب عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Pb و عدد اتمی ۸۲ وجود دارد. سرب عنصری سنگین، سمی و چکش خوار است که دارای رنگ خاکستری کدری میباشد. هنگامی که تازه تراشیده شده سفید مایل به آبی است اما در معرض هوا به رنگ خاکستری تیره تبدیل میشود. از سرب در سازه های ساختمانی، خازنهای اسید سرب، ساچمه و گلوله استفاده شده و نیز بخشی از آلیاژهای لحیم و آلیاژهای گدازپذیر است. سرب سنگین ترین عنصر پایدار است.

در وسائل تزئینی کاخها و کلیساهای بزرگ اروپا، سقفها، لوله ها و پنجره هایشان دارای مقادیر قابل توجهی سرب هستند. سرب پس از آهن دومین فلز پرمصرف صنعتی محسوب میشود. تماس با سرب از زمان انقلاب صنعتی رو به افزایش بوده است و در قرن اخیر به خاطر استفاده از بنزین حاوی سرب شدت گرفت، به طوری که مقدار سرب موجود در بدن انسان امروزی ۵۱۱ تا ۱۱۱۱ برابر انسانهای قبل از دوران صنعتی شدن است. موارد استفاده معمولی بدین شرح است:

سرب در باطریهای اسید سرب، در اجزای الکترونیکی، روکش کابل، مهمات، سرامیک، شیشه های سرب دار، لوله های سربی (اگر چه استفاده از اتصالات سربی در لوله های آب آشامیدنی در دهه ۹۰ در آمریکا قانونی شد، امروزه کاربرد آنچنانی ندارند)، در رنگها (از سال ۱۹۷۸ در آمریکا و به تدریج از دهه ۶۰ تا ۸۰ در انگلستان ممنوع شد، اگرچه رنگ سطوح قدیمی می توانست تا ۵۰ درصد وزن از سرب باشد)، آلیاژها، اتصالات و مواد پرکننده دندان، همچنین در بامها به عنوان درزگیر برای محافظت اتصالات در برابر باران مورد استفاده قرار می گیرد. در گازوئیل و بنزین به صورت تترااتیل و تترامتیل سرب برای کاهش صدای موتور کاربرد دارد. اتمهای سرب با تجزیه ترکیبات دی آلکیل، آزاد می شوند و برای جلوگیری از صدمه زدن به موتور اتومبیل با افزودن مقادیر کمی اتیلن دی بروماید یا اتیلن دی کلراید به بنزین، سرب به شکل ترکیبات فرار دی هالید مختلط یا دی بروماید سرب و دی کلراید سرب همراه گازهای خروجی از موتور خارج شده، در هوا پراکنده می شوند و تحت تأثیر نور خورشید PbCO را تشکیل می دهند که به صورت ذرات ریز روزها در هوا پراکنده است. البته فروش بنزین سرب دار در آمریکا از سال ۱۹۸۶ و در اتحادیه اروپا از سال ۱۹۹۹ ممنوع شد. در ایران نیز در اویل دهه ۸۰ اقدامات در راستای حذف سرب از بنزین آغاز شد.

سمیت سرب

سرب فلزی سمی است که به پیوندهای عصبی آسیب رسانده (بخصوص در بچه ها) و موجب بیماریهای خونی و مغزی می شود. تماس طولانی با این فلز یا نمکهای آن (مخصوصا نمکهای محلول یا اکسید غلیظ آن PbO2) می تواند باعث بیماریهای کلیه و دردهای شکمی شود. به اعتقاد بعضی افراد استفاده تاریخی از سرب توسط امپراطوری روم برای لوله های آب (و نمک آن، استات سرب که به عنوان شیرین کننده شراب و به نام شکر سرب هم معروف است) عامل دیوانگی بسیاری از امپراطوران بود. نگرانی درباره نقش سرب در عقب ماندگی ذهنی کودکان موجب کاهش استفاده از آن در سطح جهان گردید. بیشتر سربی که وارد بدن انسان می شود در خون موجود است، اما مقدار آن در نهایت به یک سطح ثابت می رسد و مقدار اضافی سرب در بافتهای نرم بخصوص مغز وارد می شود. در نهایت در مغز استخوان رسوب می کند و به علت مشابه بودن کاتیونهای سرب و کلسیم، جانشین کلسیم می شود. جذب سرب در بدن اشخاصی که کمبود کلسیم دارند، بیشتر است. در کودکان جذب آن بیشتر از بزرگسالان است. ترکیبات تتراآلکیل سرب از طریق پوست جذب میشوند و در کبد انسان تغییر یافته و پس از عبور از مغز، باعث بروز علائمی مثل بیماری روانی شود. از نظر زیست شیمیایی، سرب از راه مداخلهدر کار آنزیمها، مزاحم تولید هموگلوبین می شود و با پایین آمدن سطح هموگلوبین باعث ایجاد کم خونی میشود. جنین و کودکان زیر هفت سال حتی در مقابل سطوح کم سرب هم آسیب پذیر هستند. این فلز از جفت جنین عبور کرده، وارد بدن جنین میشود و باعث سقط یا نارس به دنیا آمدن جنین می شود. در بچه ها از رشد عادی مغز جلوگیری کرده، روی رفتار، دقت و IQ کودکان تأثیرات زیانباری دارد. کودکان در اثر تماس با رنگهای سربی به کار رفته در اسباب بازیها و پوشش خوراکیها و یا بر اثر تماس با سربی که توسط والدینشان از محیط کار به منزل آورده میشود به مسمومیت مزمن مبتلا میشوند.

برخی بیماریهای ناشی از سرب

عوارض خونی

کم خونی (آنمی) که اغلب با رنگ پریدگی پوست همراه است و تناسبی با شدت بیماری ندارد. سنتز هموگلوبین مهار میشود. طول عمر گلبولهای قرمز کاهش می یابد.

عوارض عصبی

آنسفالوپاتی سربی (التهاب بافت مغز ناسی از سرب) به صورت حاد و مزمن دیده میشود. سردرد، ضعف حافظه، اختلال در تمرکز حواس، بی قراری، تحریک پذیری و سرگیجه میباشد. استفراغ ممتد وجهنده، بی حالی، خواب آلودگی، اغما و تشنج همچنین اختلال حرکتی همراه با اختلال حسی خفیف به صورت درد بدن، حساس بودن عضلات و لرزش خفیف، ضعف و کاهش قدرت عضلانی و لاغری عضلات افتادگی مچ در دست راست از عوارض شایع مواجهه با سرب میباشد.

عوارض کلیوی

• مواجهه طولانی و شدید با سرب میتواند منجر به بیماری کلیوی پیش رونده و غیر قابل برگشت شود که اغلب با هایپرتانسیون است.
• انکلوژن بادی (کمپلکس سرب، پروتئین) در هسته سلولهای توبولهای کلیه اختصاصی است.
• بازجذب اسیدهای آمینه، گل.کز، فسفات کاهش می یابد میزان اسید اوریک خون افزایش افزایش می یابد و کریستالهای اسید اوریک در مفاصل رسوب می کنند (نقرس)

عوارض گوارشی

• کاهش اشتها، اختلال در هضم غذا، احساس ناراحتی اپیگاستر بعد از خوردن غذا، اسهال و یا یبوست و دردهای شدید، کولیک شکم (قولنج سرب) و یبوست شدید میباشد. اسپاسم شکم و بیمار از درد به خود می پیچد.
• حاشیه بورتون: خطوط آبی  رنگ روی لثه ها است که در اثر رسوب سولفید سرب در لثه ها به وجود می آید و فقط نشان دهنده مواجهه با سرب بوده و بیشتر در افرادی که بهداشت دهان و دندان را رعایت نمی کنند دیده میشود.

عوارض قلبی و عروقی

در مراحل حاد مسمومیت با سرب فشار خون بالا می باشد هیپرتانسیون، آترواسکلروز، انفارکتوس میوکارد و بیماری عروق مغز را پس از مواجهه های شدید و طولانی مدت گزارش  شده است.

سایر عوارض

کاهش باروری و قدرت تولید مثل، آسب جنین، اختلال عملکرد تیروئید، سرطانزایی

اثر سمیت سرب بر روی خواب کودکان

یکی از تحقیقات اخیر انجام شده در دانشگاه پنسیلوانیا نشان داده است که کودکانی که در سنین کم در معرض سرب قرار گیرند دچار مشکلات خواب و بی خوابی در طول روز خواهند شد. روند آزمایشات به این صورت بود که میزان سرب موجود در خون کودکان در سن ۴ تا ۵ سالگی آنها اندازه گیری شد و سپس میزان کیفیت ومیزان خواب آنها در سنین ۹ تا ۱۱ سالگی بررسی گردید و نتایج نشان داد که مصرف قرص خواب و مشکلات خواب در کودکانی که میزان سرب موجود در خون آنها بیش از ۱۰ نانوگرم بر میلی لیتر گزارش شده بود ۲ تا ۳ برابر بیشتر از کودکان با میزان سرب کمتر از ۱۰ نانوگرم بر میلی لیتر در خون بود.

راه های انتقال سرب به بدن

سرب از راههای تنفسی، گوارشی و پوستی وارد بدن میشود. کارگران به علت کار مستقیم با سرب، کار در مجاورت بخشهایی که با سرب کار می کنند، ورود به فضاهای محصور که ممکن است در آنجا سرب وجود داشته باشد و تماس با سطوح آلوده به سرب در معرض تماس با سرب خواهند بود. روزانه به طور متوسط ۸ میکروگرم سرب از راه استنشاق هوا و ۲۱ میکروگرم توسط غذا وارد بدن می شود. افراد سیگاری روزانه ۲۱ تا ۳۱ میکروگرم سرب از طریق مصرف دخانیات دریافت می کنند. در ارتباط با دفع سرب جذب شده، کلیه ها و کبد نقش اساسی را بر عفده دارند، به طوری که ۷۵ درصد سرب جذب شده از طریق کلیه ها دفع می شود. دستگاه گوارش ۱۵ درصد، مو، ناخن، عرق و شیر هم به میزان ۸ درصد در دفع سرب موثر هستند.

حساسیت به سرب در زنان بیش از مردان می باشد. زنان جوان در آستانه بارداری و افراد جوان زیر ۱۸ سال حساستر از سایر کارگران هستند. استعداد مسمومیت در دمای محیطی بالا بیشتر از دمای معمولی است. رژیم غذایی کم چرب و یا غنی از پروتئین سبب کاستن از جذب سرب و مسمومیتهای ناشی از آن می شود.

حد مجاز سرب و ترکیبات آن در هوای تنفسی

حد تماس شغلی برای تماس تنفسی با سرب و ترکیبات معدنی سرب در طی یک شیفت کاری ۸ ساعته، ۵۱ میکروگرم در متر مکعب هوا می باشد. کمیته فنی بهداشت حرفه ای کشور و سایر سازمانهای معتبر بین المللی، حد مجازی برای مواجهه تماسی کوتاه مدت و سقفی با سرب ارائه نداده اند.

اندازه گیری میزان سرب در هوای تنفسی

اندازه گیری غلظت سرب در هوای تنفسی در تعیین نوع و تراز آلودگی و درجه کنترل ریسک مورد نیاز بسیار مفید است. نمونه برداری هوا استراتژی خاص دارد. باید در روشهای استاندارد اندازه گیری سرب در هوا از روشی برای اندازه گیری و آنالیز سرب استفاده شود که در سطح اطمینان ۹۵ درصد از صحتی در حد مثبت منفی ۲۱ درصد غلظت مجاز سرب (۵۱ میکروگرم در متر مکعب هوا) برخوردار باشند. اندازه گیری سرب و ترکیبات آن در هوای محیط کار یا منطقه تنفسی کارگران به روش استاندارد ملی ایران به شماره ۹۵۴۵ انجام می شود. در این روش حجم معینی از هوا از منطقه تنفسی کارگران یا هوای محیط کار، با استفاده از پمپ نمونه برداری جمع آوری می شود. هوای جمع آوری شده از میان فیلتر غشایی استر سلولزی عبور داده می شود تا ذرات سرب و ترکیبات سرب جمع آوری شوند. سپس با بهره گیری از روشهای انحلال مناسب، نمونه جمع آوری شده بر روی صافی حل گردیده و سرب آن استخراج می شود. تعیین مقدار سرب موجود در نمونه با توجه به غلظت آن با استفاده از اسپکترومتری جذب اتمی شعله ای یا کوره گرافیتی انجام می شود. در برخی روشهای اتوماتیک دیگر برای نمونه برداری هوا، با استفاده از پمپ، جریان هوای محل مورد نظر برای نمونه برداری را در سیستمی بسته، به گونه ای عبور می دهند که در تماس با مسیری از محلول اسیدی قوی است. در این حالت جریان هوا و جریان محلول اسیدی در خلاف جهت هم بوده و هوا از روی محلول اسیدی عبور می کند. در این حالت فلزات موجود در هوا که شامل سرب نیز می باشد در اسید حل شده و سپس این محلول اسیدی که حاوی سرب و سایر فلزات می باشد، جهت آنالیز دستگاهی استفاده می گردد.

در واقع اندازه گیری جرمهای ۱ تا ۲۱۱ میکروگرم سرب در نمونه های جمع آوری شده بر سطح فیلتر، با بهره گیری از روش جذب اتمی شعله ای انجام می شود. در این روش محلول حاوی نمونه به داخل شعله اکسنده هوا-استیلن یک دستگاه اسپکترومتر جذب اتمی مجهز به لامپ کاتد توخالی پاشیده می شود. اندازه گیری جذب در طول موج ۲۸۳ نانومتر انجام می گیرد. با مقایسه جذب حاصل از آنالیز با منحنی کالیبراسیون، غلظت سرب موجود در نمونه محاسبه می شود. همچنین تعیین مقدار دقیق سرب در محلولهایی که غلظت سرب در آنها در حد ۱ تا ۲۰۰ میکروگرم سرب در نمونه است، با بهره گیری از روش جذب اتمی کوره گرافیتی انجام می شود. به این منظور مقادیر مشخصی از محلول آزمون به کوره گرافیتی تزریق می شود. نمونه پس از مراحل خشک شدن و خاکستر شدن به روش الکتروترمال به بخار اتمی تبدیل شده و میزان جذب در طول موج ۲۸۳ نانومتر اندازه گیری می شود.

روشهای دیگری نیز همچون ICP و ICP-Mass در اندازه گیری و تعیین مقدار سرب روشهای متداولی هستند ولی به نسبت روشهای اندازه گیری جذب اتمی شعله و کوره گرافیتی، روشهای پرهزینه تری هستند.