"
زمین شناسی پزشکی (interdisciplinary science)
"زمین شناسی پزشکی" علمی است که به بررسی ارتباط بین عوامل زمین شناسی با سلامت انسان ها و جانوران و تأثیر عوامل زیست محیطی بر پراکندگی جغرافیایی بیماری های مرتبط می پردازد.بنابراین زمین شناسی پزشکی موضوعی گسترده و پیچیده است که برای شناسایی، کاهش یا حل مشکلات موجود نیاز به ارتباط با رشته های مختلف علمی دارد.
فلزات و نافلزات اگر به مقادیر غیرطبیعی وارد بدن شوند منجر به بروز مشکلات قابل توجهی می گردند. گروهی از فلزات برای سلامتی ما سودمند و گروهی دیگر مضر هستند. فعالیت های انسانی (از هر نوع) باعث انتقال فلزات از جایگاه هایشان به مکان هایی می شود که در آینده برای سلامت انسان ها و جانوران مشکلاتی را به وجود خواهند آورند. این مشکلات در مکان هایی که بارندگی های اسیدی روند دسترس پذیری فلزات سنگین (مانند جیوه) و در نتیجه جذب آنها در زنجیره غذایی را تسهیل می کند، تشدید می شوند. به علاوه باران های اسیدی در این مکان ها باعث عدم دسترسی موجودات زنده به برخی از عناصر کم مقدار مانند سلنیم می شوند
عناصر سمی موجود در خاک و سنگ حاصل واکنش های ژئوشیمیایی طبیعی یا فعالیت های انسانی هستند و معمولا بر سلامتی انسان اثر می گذارند؛ در واقع این عناصر از طریق غذا یا نوشیدنی وارد بدن می شوند. اگرچه در بسیاری از مناطق فقط از غذاهای محلی استفاده می شود ولی جوامع صنعتی مدرن اغلب خواهان غذاهای متنوعی هستند که در مناطق جغرافیایی مختلف تولید می شود. آب آشامیدنی معمولا به طور محلی تأمین می شود و عمدتا متأثر از ژئوشیمی محلی است. ورود بیش از اندازه برخی از ترکیبات غیرآلی به بدن از طریق آب های آشامیدنی باعث بروز مشکلاتی در برخی از کشورها شده است . از بیماری های جهانی مربوط به زمین شناسی پزشکی می توان به گواتر (کمبود ید) و بیماریهای مربوط به فزونی یا کمبود عناصری خاص مانند فلورین یا سلنیم اشاره کرد. بیماریهای قلبی-عروقی مرتبط با سختی آب (متأثر از محیط های جغرافیایی) نیز یکی دیگر از موضوعات زمین شناسی پزشکی است
سیاری از سنگ ها دارای سطوح بالای اورانیوم هستند مانند شیل های زاجی، گرانیت های خاص و پگماتیت ها. تنفس یا بلع مقادیر غیر عادی گاز رادیواکتیو رادون که از منابع طبیعی رادیواکتیو در چنین سنگ هایی ایجاد می شود، خطری مهم برای سلامت عموم محسوب می شود. آمار سرطان های ریه ناشی از رادون رو به افزایش است. مطالعات اخیر نشان داده است که نوشیدن آب مملو از رادون خطرات قابل توجهی را برای انسان ها به خصوص گروه های خاص مانند کودکان و افراد سالخورده به وجود می آورد. میزان رادون موجود در آب مستقیما به شرایط جغرافیایی محلی مرتبط می شود.
با توجه به کمبود برخی از عناصر( روی، آهن، ید و …)، بالابودن سطوح رادیواکتییته طبیعی(رادون) در برخی نقاط شمالی کشور، معضلات بهداشتی در دام ها ناشی از کمبود مس در برخی نقاط کشور، وجود آنومالی های ژئوشیمیایی در بسیاری از نقاط کشور و … انجام مطالعات زمین شناسی پزشکی در ایران ضروری به نظر می رسد
به این ترتیب در این گزارش مهمترین بیماریی های که از سراسر دنیا گزارش شده اند و منشا آنها فاکتورهای زمین شناسی است معرفی شده است. بیماری های فلورزیس ، گواتر، کرتینیسم، بلک فوت، کشان، کاشین بک، سرطان ریه، آسیب دیدگی های سیستم عصبی و ناهنجاری در حیوانات با آلودگی ناشی از عناصر در ارتباط بوده اند که به تفصیل 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 بیماری ها امکان ارائه راه حل های مناسب برای پیشگیری یا درمان آنها را فراهم می کند. بر این اساس پس از بررسی ارتباط بیماری ها و عناصر، روش های نوینی که برای تعیین پراکندگی عناصر در برخی کشورها بکار می رود معرفی شده است.
تلاش های علمی هماهنگ بین علوم زمین، زندگی و بهداشت می تواند به عنوان یکی از بهترین روش های ارتقاء سلامت جوامع در حال و آینده باشد. نمونه های جهانی مستندی از تاثیرات آرسنیک، زغال سنگ ، آب های اسیدی، گرد و خاک بر سلامتی یافت شده است. این نمونه ها چگونگی ارتباط مخاطرات ژئوشیمیایی و فرایندهای طبیعی را توضیح می دهند و به این نکته می پردازند که ممکن است تغییرات صورت گرفته به دست انسان به جای چاره سازی، منجر به بیماری شود
.
راه حل های موثر برای مبارزه با مخاطرات زیست محیطی و جلوگیری از تکرار چنین اشتباهاتی هنگامی ایجاد می شود که بسیاری از افراد صاحب نظر هنگام تصمیم گیری های مهم ، روابط متقابل انسان با محیط و ضرورت فعالیت های جهانی و جامع علوم زمین و بهداشت را کاملا درک کنند.
به علت اهمیت تاثیر فاکتورهای زمین شناسی و پراکندگی جغرافیایی بر بیماری ها و سلامت در سال 1996 کنگره زیست محیطی تصمیم گرفت که گروه کاری بین المللی را در ارتباط با زمین شناسی پزشکی به وجود آورد با این هدف که اهمیت این موضوع را میان دانشمندان، متخصصصین امور پزشکی و عموم مردم ارتقا دهد.
محیط زیست را می توان به عنوان خاستگاه اثرات متقابل زمین شناسی و زیست شناسی در نظر گرفت. مشکلات، چالش ها و مسائل زیست محیطی در حال گسترش هستند. عناصر اصلی و غیر اصلی سنگ بستر یا خاک ممکن است تحت شرایط خاصی به تهدیدی مستقیم برای سلامتی انسان ها یا حیوانات تبدیل شوند و دلیل اساسی ناهنجاری ارگانیسم ها و مسمومیت ها باشند.
از زمان ظهور علم پزشکی معلوم شده است که بعضی از بیماری های خاص انسان مربوط به نواحی جغرافیایی مشخصی است. بقراط حدود 2400 سال پیش نمونه هایی را در این خصوص مطرح کرده بود. مطالعات درباره بیماری های خاص حیوانات نیز از سالها پیش صورت گرفته است. حتی در متن های پزشکی چینی قرن سوم قبل از میلاد چنین روابطی یافت می شود اگرچه بیشتر مشاهدات مکتوب نشده و از دست رفته اند. همراه با پیشرفت علم بسیاری از روابط ناشناخته میان زمین شناسی و سلامتی کشف شد و باعث به وجود آمدن رشته علمی جدیدی به نام زمین شناسی پزشکی (Medical Geology) گردید.
زمین شناسی پزشکی به عنوان علمی شناخته می شود که به بررسی ارتباط بین فاکتورهای زمین شناسی و سلامتی، و شناخت تأثیر عوامل زیست محیطی بر پراکندگی بیماری ها می پردازد.
بنابراین زمین شناسی پزشکی موضوعی گسترده و پیچیده است که برای شناخت، کاهش یا حل مشکلات موجود نیاز به ارتباط با رشته های مختلف علمی(interdisciplinary science) دارد.
اهمیت و کاربرد بررسی های زمین شناسی در سلامتی انسان
فلزات و غیرفلزاتی که به طور طبیعی ایجاد شده اند اگر به مقادیر زیاد و غیرعادی وارد بدن شوند برای سلامتی زیان آورند. فلزات همیشه وجود داشته اند و برای همیشه هم وجود خواهند داشت، گریزی از این حقیقت نیست که فلزات بر انسانها و جانواران تأثیر می گذارند. برخی از فلزات برای سلامتی ما سودمند و بعضی دیگر مضرند. فعالیت های انسانی از هر نوع باعث می شود که فلزات از ساختگاه هایی که در آنها نسبتا بی ضررند به مکانهایی که در آنجا برای انسانها و جانوران زیان آورند، منتقل شوند. این مشکل در مکان هایی که بارش های اسیدی و اسید سازی زیاد است، تشدید می شود. باران های اسیدی و اسیدسازی این فرآیند را تسریع می کنند و فلزات سنگینی به وجود می آورند (مانند جیوه) که به راحتی در دسترس اند و در چرخه غذایی جذب می شوند. همچنین اسید سازی باعث می شود که برخی از عناصر کم مقدار مانند سلنیم در موجودات زنده یافت نشوند.
وجود عناصر سمی در خاک و سنگ، چه بر اثر واکنش های ژئوشیمیایی طبیعی چه بر اثر فعالیت های انسانی، معمولا به طور غیرمستقیم بر سلامتی انسان اثر می گذارد؛ در واقع این عناصر از طریق غذا یا نوشیدنی وارد بدن می شوند. اگرچه بسیاری از اماکن تنها غذاهای محلی تولید می کنند ولی مصرف غذا در جوامع صنعتی مدرن متنوع تر است و شامل غذاهایی است که در مناطق جغرافیایی مختلف تولید می شود. آب آشامیدنی معمولا به طور محلی تأمین شده و به ژئوشیمی محلی وابسته است. نمونه هایی از مشکلاتی که به دلیل وجود ترکیبات غیرآلی در آب آشامیدنی ایجاد شده است عبارتند از : فلوراید در آفریقا و هند؛ آرسنیک در نقاط خاصی از آرژانتین، شیلی و تایوان؛ سلنیم در مناطق سلنیم دار ایالات متحده، ونزوئلا و چین؛ و نیترات در مناطق کشاورزی با مصرف بالای کود شیمیایی.
فلزات سنگین تنها عناصر مورد توجه زمین شناسی پزشکی نیستند. از بیماریهای جهانی و شناخته شده مربوط به زمین شناسی پزشکی می توان به گواتر (کمبود ید) و بیماریهای مربوط به فزونی یا کمبود عناصری خاص مانند فلورین یا سلنیم اشاره کرد. رابطه بیماریهای قلبی-عروقی با سختی آب نیز یکی دیگر از موضوعات زمین شناسی پزشکی است.انواع بسیاری از سنگ ها اورانیوم بالایی دارند. این سنگ ها شامل شیل های زاجی، گرانیت های خاص و پگماتیت ها هستند. تنفس یا بلع مقادیر غیرعادی رادون- گاز رادیواکتیو که از منابع طبیعی رادیواکتیو در چنین سنگ هایی ایجاد می شود-در سالهای اخیر خطری برای سلامت عموم شناخته شده است. سرطان های ریه ناشی از رادون رو به افزایش است و باعث شده که رادون به عنوان خطری جدی برای سلامتی در بسیاری از کشورها محسوب شود . شکل زیر نشان دهنده خط سیری می باشد که از طریق آن عناصر وارد بدن می شوند.
سیاره زمین، منبع نهایی همه فلزات است. فلزات در همه جای لیتوسفر به طور ناهمگن و به فرم های شیمیایی مختلف پراکنده اند. کانسارها صرفا مواد طبیعی انباشته شده ای هستند که از لحاظ اقتصادی قابل بهره برداری اند. در حالیکه چنین تجمع های غیرعادی، مرکز اکتشافات معدنی می باشد، تجمع و انباشت فلزات در سنگ های معمولی، رسوبات و خاک ها نیز نسبت به میزان کل فلزات محیط اهمیت بیشتری دارد. عناصر شناخته شده در سطوح مختلفی از غلظت در طبیعت یافت می شوند. آنها را می توان در مواد معدنی، گیاهان و جانوران یافت، همچنین تأثیرات مفید و مضر آنها از زمان شروع دوره تکامل دیده شده است. شناخت طبیعت و اهمیت این منابع زمین شناسی پیش نیازی برای روشهای توسعه دهنده ارزیابی خطر احتمالی فلزات می باشد. تشخیص تجمع طبیعی فلزات از تجمع آنها به دست انسان اهمیت دارد. به علاوه، آشنایی با فرایندهای طبیعی پایه ای برای درک وضعیت فلزاتی است که حاصل فعالیت های انسانی اند. بنابراین زمین خود یک آلاینده است.
فلزات و دیگر عناصر تحت فرآیندهای زمین شناسی به طور پیوسته وارد هیدروسفر، اتمسفر و بیوسفر می شوند. تعداد این فرایندها زیاد است ولی دو گروه از آنها اهمیت بیشتری دارند: یک گروه آنهایی هستند که فلزات را از عمق به سطح زمین می آورند و گروه دیگر فلزات را در محیط اطراف پراکنده می کنند.
اولین فرایند، منجر به پراکندگی ناهمگن فلزات در سنگ ها می شود. میزان تجمع فلزات در انواع مختلف سنگ ها متفاوت است. از این رو، غلظت عناصری مانند نیکل و کروم در بازالت بیشتر از گرانیت است در حالیکه برای سرب بالعکس است. فلزات سنگین در رسوبات به تجمع در شکاف هایی با کوچکترین اندازه دانه و بیشترین میزان ماده آلی گرایش دارند. بنابراین شیل های سیاه به این عناصر گرایش دارند (جدول 1).
جدول 1. متوسط فراوانی عناصر منتخب در سنگ بستر (غلظت کلیه عناصر ppm است)
دومین فرآیندی که فلزات را در محیط اطراف پراکنده می کند، هوازدگی است. بسیاری از فرایندهای هوازدگی در بازه زمانی خاصی صورت می گیرند که به شرایط زیست محیطی مرتبط است. هوازدگی به خردشدن سنگ ها اشاره دارد و ممکن است شامل فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی باشد. فرایندهای فیزیکی، توده سنگ را به تکه هایی تقسیم می کنند که قبلا با آب و باد فرسایش یافته اند. خاک ها از طریق برهم کنش سنگ هوازده و ماده آلی شکل می گیرند. فرایندهای شیمیایی فرم کانی شناختی را که فلزات در آن یافت می شوند، تغییر می دهند و می توانند باعث تجمع فلزات جهت انحلال در آب و واکنش با ارگانیسم ها شوند. فرایندهای بیولوژیکی شامل فعالیت های گیاهان و جانوران است. هوازدگی در انتقال فلزات از سنگ بستر به دیگر قسمت های محیط زیست نقش مهمی را ایفا می کند.
عناصر سمی و غیر سمی طبیعت
پاراسلسیوس (1541-1493) قانون پایه سم شناسی را اینگونه تعریف نمود "همه مواد سمی اند؛ هیچ ماده سمی وجود ندارد. دوز ماده (dose) است که سمی بودن یا خاصیت درمانی آن را تعیین می کند".
شکل 2. الگوهای تاثیر عناصر
ارتباط بین دوز و تأثیر مواد در شکل 3 به صورت منحنی (نقطه شروع = صفر) نشان داده شده است. افزایش غلظت (محور افقی) باعث افزایش تأثیرات منفی بیولوژیکی (محور عمودی) می شود که ممکن است منجر به اختلال در عملکردهای بیولوژیکی و در نهایت مرگ شود. بدیهی است که کاهش غلظت عناصر غیر ضروری سودمند است. وضعیت عناصر ضروری متفاوت است. تأثیرات منفی بیولوژیکی هم با افزایش و هم با کاهش غلظت افزایش می یابد (منحنی قرمز شکل 3). این امر ممکن است به اختلال در عملکردهای بیولوژیکی در هر دو مورد منجر شود. بنابراین مقدار زیاد و مقدار کم هر دو زیان آورند.
شکل 3. منحنی دوز ماده – تاثیرات بیولوژیکی نشاندهنده روابط میان غلظت و تاثیرات بیولوژیکی عناصر ضروری (منحنی قرمز) و عناصر غیر ضروری (منحنی سبز) است.
همه عناصر در طبیعت موجود و بیشتر آنها ضروری هستند. اما کدام عناصر برای انسان ها و جانوران ضروری اند؟ عناصر ضروری عمده برای انسان ها و جانوران کلسیم، کلر، منیزیم، فسفر، پتاسیم، سدیم و سولفور است. عناصر دیگر که به مقدار کمتری لازمند شامل کروم، کبالت، مس، فلوراید، ید، آهن، منگنز، مولیبدنیم، سلنیم و روی می باشد. عناصری که نقش بیولوژیکی شناخته شده ای ندارند جزء عناصر غیرضروری و اغلب مضرند مانند: کادمیم، آرسنیک، جیوه، و سرب. عناصر بسیاری از قبیل آرسنیک، بور، کروم، مس، فلوراید، مولیبدنیم، نیکل و روی در سمی بودن محیط زیست دخالت دارند.
اگرچه ارزیابی خطرات و تأثیرات مضر عناصر امکان پذیر نیست ولی بدیهی است که برخی از آنها مانند سرب، جیوه، و کادمیم خطر بیشتری را نسبت به بقیه ایجاد می کنند. این عناصر خود گروهی را تشکیل می دهند که بسیار مورد توجه دانشمندان است.
وجود عناصر در سیستم بیولوژیکی
فلزات همیشه وجود دارند و بر انسان ها و جانوران تاثیر می گذارند. درصد کل فلزات در واسطه های طبیعی مانند خاک نمی تواند راهنمای مناسبی جهت شناسایی خطرات زیست محیطی باشد زیرا دسترسی به فلزات مختلف، متفاوت است. ارزیابی های معمول زیست محیطی نشان داده که فلزات از لحاظ زیستی در دسترس هستند و قابلیت جذب شدن دارند.
شکل 4. مسیرهای کلی که عناصر وارد زنجیره غذایی می گردند (فعالیت های انسانی بررسی نگردیده است)
شواهد نشان می دهد که بسیاری از فلزات موجود در خاک انحلال ناپذیرند و جذب گیاهان نمی شوند. دسترس پذیری، جابجایی و سمیت فلزات نه تنها به حالات فیزیکی و شیمیایی فلز بستگی دارد بلکه به فاکتورهای محلی موجود در محیط نیز وابسته است. برای مثال، pH فاکتور تعیین کننده مهمی در دسترسی به فلزات موجود در خاک است. دسترس پذیری و جابجایی فلزاتی مانند روی، سرب، و کادمیم تحت شرایط اسیدی بسیار افزایش می یابد در حالیکه افزایش pH باعث کاهش دسترسی به آنها می شود. نوع خاک مثلا رسی یا ماسه ای و ویژگی های فیزیکی آن بر جابجایی فلزات در خاک تأثیر می گذارد. همچنین جانداران موجود در خاک بر انحلال پذیری، جابجایی و دسترس پذیری فلزات اثر گذارند. سمیت فلزات نیز به پارامترهای ویژه ای از قبیل حالت شیمیایی، گونه های مولکولی، اتمی و یونی، لیگاند، ظرفیت بافر و ظرفیت تبادلات یونی وابسته است برای مثال ترکیبات آلی جیوه و سرب سمی تر از فرم های غیرآلی هستند. وضعیت اکسایش نیز بر درجه سمیت مؤثر است مثلا کروم با ظرفیت 6 سمی تر از کروم با ظرفیت 3 است.
پایگاه ملی داده های علوم زمین کشور با هدف ارتقا این موضوع در میان متخصصین زمین شناسی، پزشکی، بهداشت و عموم مردم، مجموعه مطالعات سامان یافته ای را پیرامون تدوین بانک اطلاعاتی، گردآوری و اطلاع رسانی این موضوع در ایران و سایر نقاط جهان در دست انجام دارد.
