ارزیابی ریسک بهداشتی ناشی از فلزات سنگین(جیوه و مس) در گرد و غبار خیابان‌های شهری زاهدان

توسعه سریع صنعت و شهرنشینی منجر به آلودگی جدی محیط‌زیست  و خاک سطحی شهری در سراسر جهان به فلزات سنگین شده است(1, 2).در حال حاضر، بیش از نیمی از جمعیت جهان در محیط شهری زندگی می کند(3).گرد و غبار خیابان یک عامل مهم آلودگی‌های شهری است که متشکل از خاک، رسوب ذرات موجود در هوا، مصالح ساختمانی، دوده و دود خارج شده از صنعت و وسایل نقلیه، فلزات سنگین و غیره می‌باشد(4, 5). فلزات سنگین غیرقابل تجزیه بیولوژیکی و دارای خاصیت تجمع‌پذیری و  نیمه عمر طولانی هستند و زمان ماند این فلزات در گرد و غبار خیابان حدود 250 روز می‌باشد(6, 7).مسیرهای اصلی ورود فلزات سنگین به بدن انسان شامل تماس‌های پوستی، استنشاق و ورود ذرات آئروسل، گرد و غبار، خاک، مواد غذایی آلوده و آب آشامیدنی آلوده به فلزات سنگین می‌باشد(1). این فلزات از منابع مختلف طبیعی و انسانی وارد خاک سطحی شهری می‌شوند که این منابع شامل انتشارات ناشی از ترافیک (ذرات اگزوز خودرو، ذرات سایش تایر، ترمز)، انتشارات صنعتی (نیروگاه‌های برق، سوخت ذغال سنگ، صنعت متالورژی، کارگاه‌های آموزشی خودرو، کارخانه تولید مواد شیمیائی، و غیره)، فعالیت‌های ساخت‌وساز بخصوص فعالیت‌های مربوط به جاده، ذوب‌فلزات، رسوبات ناشی از رواناب‌سطحی، رسوبات خشک و مرطوب اتمسفری، پوشش سطح جاده، تخریب رنگ جاده‌ها، پوشش خودرروها، پوشش پیاده‌روها و ساختمان‌ها، فعالیت‌های شهری، فرایندهای طبیعی ژئوشیمیایی و هوازدگی هستند(8-11). جیوه (Hg) یکی از سمی‌ترین فلزات سنگین استکه  به اشکال عنصر (Hg (0))، فلزی (Hg(II)) و آلی (Me Hg) در طبیعت وجود دارد و هر سه شکل آن سمی است(12). ولی جیوه فلزی و آلی از سمیت بیشتری برای موجودات زنده برخوردار هستند. مهم ترین منابع انتشار آن سوزاندن ضایعات، تولید سرامیک و سیمان، گیاهان، تولید لامپ فلورسنت، آئروسل، بویلرهای، ترموستات، باتری، رنگ خال کوبی، مایع لنز،کرم‌های آرایشی، آمالگام دندانی، احتراق زغال سنگ، احتراق سوخت‌های فسیلی، لامپ بخار جیوه و تولید کلرآلکالی می‌باشد(12, 13). از جمله اثرات این فلز در بدن ابتدا در کلیه‌ها و مغز پخش می‌شود و می‌تواند از طریق جفت به جنین وارد شود  و همچنین تاثیر بر قسمت‌های مختلف بدن مثل سیستم عصبی مرکزی (شامل تحریک شدگی زیاد با علائم کمرویی، بی ثباتی عاطفی، عصبی بودن، بی خوابی، اختلال در حافظه، و ناتوانی در تمرکز، علائم پارکینسون، لرزش، عدم تعادل، اختلال در شنوایی، اختلال تکلم، سردرد، خستگی، اختلال در عملکرد جنسی و افسردگی است، سیستم کلیوی (شامل سندرم کلیوی و نارسایی حاد کلیه) علائم گوارشی شامل تهوع، استفراغ، اسهال، و کولیت هستند. سمیت پوستی شامل درماتیت، التهاب لثه، دهان، و ترشح بزاق بیش از حد  می‌باشد(3, 14). مس  نیز از جمله فلزات سنگین است که  در ساخت قطعات و اجزای (به عنوان مثال لنت های ترمز، لاستیک) وسایل نقلیه و همپنین و، به عنوان مواد افزودنی (به عنوان مثال در گریس) به کار برده می‌شود(15). مس در مقادیر اندک برای بدن ضروری بوده و از اجزای اصلی آنزیم‌های اکسایشی-کاهشی و هموسیانین است که کمبود آن سبب بروز کمخونی و فرورفتگی در ستون فقرات می‌شود ولی در مقادیر بیشتر سمی بوده و سبب بروز مسمومیت مزمن مس، آسیب دیدگی کبد و کلیه و بیماری‌های ویلسون و بدلینگتون می‌شود(16, 17). نتایج مطالعه‌ای در شیراز نشان داد که در نمونه گرد و غبار خیابانی غلظت جیوه 4.504- 0.004 و مس 232.5-49.8 میلی‌گرم در کیلوگرم‌می‌باشد که از مقدار غلظت استاندارد این دو فلز در خاک بالاتر است(18). مطالعه‌ای در سنندج نشان داد که ریسک کلی سرطان برای تمام فلزات و برای هر سه گروه در روزهای گرد و غباری بیش‌تر از روزهای غیرگرد و غباری است و مقدار آن کم تر از دو نفر در هر یک میلیون نفر می‌باشد. میزان خطر کلی غیر سرطانی حاد و مزمن این فلزات نیز برای هر سه گروه کمتر از یک است(19). بررسی در کرمانشاه نشان داد که روی و مس عمدتاً از طریق منابع ترافیکی و تا حدودی منابع صنعتی منجر به آلودگی گرد و غبار می‌شود و همچنین غلطت مس 182.3میلی‌گرم در کیلوگرم اندازه‌گیری شد(20).‌ مطالعه‌ای در مشهد نشان داد که سطح آلودگی فلزات سنگین در گرد و غبارهای ترافیکی به شدت وابسته به حجم ترافیک و سرعت خودروها می‌باشد و همچنین بالاترین غلظت مس در محدوده میدان یا چهارراه‌ها ( به دلیل وجود ترمزهای مکرر) است و در مناطقی که چراغ راهنمایی وجود دارد غلظت بالایی از مس و سرب وجود دارد که بیشتر به دلیل توقف وسایل نقلیه در حال انتظار می‌باشد(21). نتایج مطالعه‌ای در تهران نشان‌ داد که خطر غیرسرطان‌زایی منگنز از طریق بلعیدن در کودکان بیشتر از سایر عناصر است، همچنین خطر سرطان‌زایی آرسنیک، روی، نیکل، مس، سرب و مولیبدن در هر دو گروه کودکان و بزرگسالان مشابه گزارش شد(22). نتایج بررسی در چین نشان داد که ریسک بهداشتی جیوه در گرد و غبار خیابان‌های شهری خطر قابل توجهی از سرطان برای بزرگسالان ساکن شهرستان هوآی نان وجود دارد و همچنین احتراق زغال سنگ منبع اولیه جیوه در گرد و غبار خیابان است(3). مطالعه‌ای که در مادرید اسپانیا انجام شد نشان داد که غلظت مس در مناطق تجاری، مسکونی شهری و در بزرگراه‌ها به ترتیب  490.2 ،  23.7 و 126.7میلی‌گرم بر کیلوگرم است که بیش‌ترین آلودگی در مناطق تجاری شهر مربوط به فلزات سرب، مس و روی که ناشی از فعالیت‌های اجتماعی و اقتصادی است، می‌باشد(23). کودکان بیشتر در معرض آلودگی به فلزات سنگین هستند این افراد به صورت غیرعمدی مقادیر قابل توجهی از گرد و غبار را از طریق فرو بردن دست در دهان وارد بدن خود می‌کنند(2). ارزیابی ریسک‌بهداشتی روشی ترکیبی از آلودگی وسلامت انسان است که می‌تواند خطرات کمی سلامت انسان برای جمعیت در معرض آلودگی را تعیین کند و همچنین یک ابزار بسیار مفید برای شناسایی آلودگی و قرار گرفتن در معرض مخاطره‌ترین مسیر در محیط‌های شهری می‌باشد که روند ارزیابی آن، شامل تجزیه و تحلیل آلاینده و غلظت منتشر شده آن، شناسایی جمعیت در معرض آلودگی و مسیرهای مواجهه و همچنین برآورد میزان آلاینده مصرف شده است(9, 24, 25). بنابراین ضروری است که جهت تعیین توزیع فلزات سنگین در گرد و غبار خیابان‌ها مطالعاتی انجام شود، لذا مطالعه حاضر با هدف بررسی ریسک‌بهداشتی ناشی از فلزات‌سنگین مس و جیوه در گرد و غبار‌های سطحی خیابان‌های شهری زاهدان بر سلامت انسان انجام می‌شود.

1-  غلظت جیوه در گرد و غبار‌های سطحی‌ خیابان‌های زاهدان چقدر است؟

2-  ریسک بهداشتی جیوه برسلامتی انسان چقدر است؟

3-  غلظت مس در خاک‌های سطحی شهر زاهدان چقدر است؟

4-  ریسک بهداشتی مس بر سلامتی انسان چقدر است؟

تعیین ریسک بهداشتی ناشی از فلزات سنگین (جیوه و مس) در گرد و غبار خیابان‌های شهری زاهدان

-تعیین غلظت جیوه در گرد و غبار‌های سطحی‌ خیابان‌های زاهدان

-  ارزیابی ریسک بهداشتی جیوه در گرد و غبار‌های سطحی‌ خیابان‌های زاهدان

- تعیین غلظت مس در گرد و غبار‌های سطحی‌ خیابان‌های زاهدان

- ارزیابی ریسک بهداشتی مس در گرد و غبار‌های سطحی‌ خیابان‌های زاهدان

سازمان‌های مرتبط با بهداشت شهری٬ کارشناسان مراکز بهداشتی ، شهرداری‌ها ، محیط زیست، صنایع و معادن

ارزیابی ریسک بهداشتی: 'روند برآورد تاثیر بالقوه از یک ماده شیمیایی و یا عامل فیزیکی بر روی یک سیستم جمعیت انسانی مشخص تحت مجموعه خاص از شرایط'

توصیفی- مقطعی

گرد و غبار‌های سطحی خیابان‌ها در مرکز (نقاط پرترافیک) شهری

با توجه به مطالعات مشابه و همچنین محدودیت‌های مالی تعداد 20 نمونه مرکب گرد وغبار سطحی(هر کدام به وزن 500 گرم) از منطقه مرکز شهر که دارای تراکم جمعیت بالا است که هرکدام از نمونه‌ها خود شامل 5 زیر نمونه می‌باشد نمونه‌برداری می‌شود.

طبق نقشه تقسیمات شهری که از سازمان محیط‌زیست گرفته می‌شود نقاط پرتردد و پرترافیک شهر مشخص شده و از تمامی این نقاط و همچنین چند نقطه حاشیه شهر نمونه‌برداری می‌شود که از هر محل 5 نمونه ساده(در هر خیابان از وسط و چهار طرف آن با جارو کردن سطح زمین به مساحت یک مترمربع نمونه جمع‌آوری خواهد شد) برداشت می‌شود و سپس این 5 نمونه را با هم مخلوط می‌کنیم و یک نمونه مرکب به دست می‌آید( لازم به ذکر است که این نمونه‌ها مرکب مکانی می‌باشند و ساعات شبانه روز تاثیر چندانی بر غلظت فلزات در نمونه‌ها ندارد) سپس این نمونه‌های مرکب که در مجموع 20 نمونه است را در ظروف مخصوص پلی‌اتیلن ریخته و به آزمایشگاه فرستاده می‌شود.

نمونه‌های خاک جمع‌آوری شده به آزمایشگاه انتقال داده می‌شود و پس از عمل هضم اسیدی، نمونه‌ها به دستگاه(Inductively Coupled Plasma) ICP تزریق می‌شود و غلظت هر کدام از فلزات سنگین در یک گرم خاک اندازه‌گیری می‌شود. دستگاه ICP مورد استفاده دراین طرح SPECTRO ARCOS ساخت شرکت ARCOS کشور آلمان است و دارای دقت اندازه‌گیری در میکروگرم است.

با توجه به این که زاهدان یک شهر گرم و خشک و با بارش کم می‌باشد و بهترین زمان برای ارزیابی شدت آلودگی گرد و غبارهای سطحی در فصل پاییز و اوایل فصل زمستان می‌باشد. بعد از جمع‌آوری نمونه‌ها و انتقال آن‌ها به آزمایشگاه نمونه‌ها را به مدت 24 ساعت در دمای آزمایشگاه خشک کرده و با غربال کردن نمونه‌ها به وسیله الک 2 میلی‌متری آشغال، بقایای گیاهان و قلوه سنگ‌های موجود در آن را جدا کرده و سپس به مقدار 100 گرم از هر نمونه را آسیاب مرده تا ذرات 0.15 میلی‌متری بدست آید. و عمل هضم اسیدی را بر روی نمونه‌ها انجام می‌دهیم و سپس با استفاده از دستگاه ICP غلظت فلزات سنگین مورد نظر در نمونه‌ها اندازه‌گیری خواهد شد(26).

ریسک بهداشتی با توجه به مقدار غلظت فلزات سنگین و فرمول‌های ارائه شده در                U.S.Environmental Protection Agency, 1989, 1996, 2001) ) به طور کمی محاسبه می‌گردد.

مسیرهای اصلی مواجهه انسان با گرد و غبار جاده از طریق بلع مستقیم ذرات گرد و غبار، استنشاق، تماس پوستی می‌باشد. دوز قرار گرفتن در معرض تماس از طریق مسیرهای مواجهه :

D_ing=C × ((IngR × EF×ED)/ (BW×AT)) ×10^-6

D_inh=C× ((InhR× EF× ED)/ (PEF×BW×AT))

D_dermal = C × ((SL ×SA ×ABS × EF × ED)/ (BW×AT)) × 10^-6

D_vapor=C×(InhR×EF×ED)/(VF×BW×AT)

جهت ارزیابی خطر ابتلا به سرطان، متوسط طول عمر دوز روزانه (LADD) ، در مواجهه باکروم، نیکل وآرسنیک مورد استفاده قرارمی‌گیرد.

LADD =(C× EF)/ (AT×PEF) × (((Ing_child×ED_child)/BW_child) + ((Ing_adult×ED_adult)/BW_adult))

فرمول خطر سرطان‌زایی و غیرسرطان‌زایی:

CR=D × SF

HQ=D/ (R_f D)

ندارد.

ندارد.

street dust، human health risk، heavy metals،  Hg، Cu

1.       Cao S, Duan, X., Zhao, X., Chen, Y., Wang, B., Sun, Ch., et al. Health risks of children's cumulative and aggregative exposure to metals and metalloids in a typical urban environment in China. Chemosphere 2016;147:404-11.

2.       Luo X, Ding,J., Xu, B., Wang, YJ., Li, HB., Yu, Sh. Incorporating bioaccessibility into human health risk assessments of heavy metals in urban park soils. Science of the Total Environment 2012;424:88-96.

3.       Zheng L, Tang, Q., Fan, J., Huang, X., Jiang, Ch., Cheng, H. Distribution and health risk assessment of mercury in urban street dust from coal energy dominant Huainan City, China. Environ Sci Pollut Res. 2015;22:9316-22.

4.       Yu B, Wang, Y., Zhou, Q. Human Health Risk Assessment Based on Toxicity Characteristic Leaching Procedure and Simple Bioaccessibility Extraction Test of Toxic Metals in Urban Street Dust of Tianjin, China. Risk Assessment on Environment and Human. 2014;9(3):1-9.

5.       Li Z, Feng, X., Li, G., Bi, X., Zhu, J., Qin, H., et al. Distributions, sources and pollution status of 17 trace metal/ metalloids in the street dust of a heavily industrialized city of central

China. Environmental Pollution 2013(182): 408-16.

6.       Benhaddya ML, Boukhelkhal, A., Halis, Y., Hadjel, M. Human Health Risks Associated with Metals from Urban Soil and Road Dust in an Oilfield Area of Southeastern Algeria. Arch Environ Contam Toxicol 2016;70:556–71.

7.       Žibret G, Van, Tonder, D., Žibret, L. Metal content in street dust as a reflection of atmospheric dust emissions from coal power plants, metal smelters, and traffic. Environ Sci Pollut Res 2013;20:4455–68.

8.       Okorie A, Entwistle, J., R. Dean, J. Estimation of daily intake of potentially toxic elements from urban street dust and the role of oral bioaccessibility testing. Chemosphere 2012;86: 460–7.

9.       Shi G, Chen,Z., Bi, Ch., Wang, L.,Teng, J., Li, Y., et al. A comparative study of health risk of potentially toxic metals in urban and suburban road dust in the most populated city of China. Atmospheric Environment. 2011;45:764-71.

10.     Du Y, Gao, B., Zhou, H., Ju, X., Hao, H., Yin, Sh. Health risk assessment of heavy metals in road dusts in urban parks of Beijing, China. Procedia Environmental Sciences. 2013;18:299-309.

11.     Liu E, Yan, T., Birch, G., Zhu, Y. Pollution and health risk of potentially toxicmetals in urban road dust in Nanjing, a mega-city of China. Science of the Total Environment. 2014;476(477):522-31.

12.     Solgi  E, . Esmaili-Sari, A., Riyahi, Bakhtiari, AR. Evaluation of mercury contamination in soils of industrial estates of Arak city. Journal of Health in The Field. 2013;1(2):22-8.

13.     Wang W, Wu, F.,  Zheng, J., Wong, M.H. Risk assessments of PAHs and Hg exposure via settled house dust andstreet dust, linking with their correlations in human hair. Journal of Hazardous Materials. 2013;263:627-37.

14.     Mark Hyman M. The Impact of Mercury onHuman Health and The Environment. ALTERNATIVE THERAPIES, nov/dec. 2004;10(6):70-5.

15.     Haus N, Zimmermann, S., Wiegand, J., Sures, B.,. Occurrence of platinum and additional traffic related heavy metals in sediments and biota. Chemosphere. 2007;66: 619–29.

16.     Selinus o. Medical Geology: an emerging speciality. Terrae. 2004;1(1):8-15.

17.     Stopford W, Goldwater, L.J. Methylmercury in the environment: a review of current understanding . Environmental Health Perspectives. 1975;12(115-118).

18.     Keshavarzi B, Tazarvi, Z. Rajabzadeh, MA., Najmeddin, A. Chemical speciation, human health risk assessment and pollution level of selected heavy metals in urban street dust of Shiraz, Iran. Atmospheric Environment 2015;119:1-10.

19.     Hosseini G, Teymouri, P., Giahi, O., Maleki, A. Health Risk Assessment of Heavy Metals in Atmospheric PM10 in Kurdistan University of Medical Sciences Campus. J Mazandaran Univ Med Sci. 2015;25(132):136-46.

20.     Ahmadi Doabi S, Afyuni, M., Khademi, H. , Karami, M. Statistical Analysis of Heavy Metal Contamination in Atmospheric Dusts of Kermanshah Province, Iran. J Sci & Technol Agric & Natur Resour, Water and Soil Sci. 2016;20(76):29-43.

21.     Behravesh F, Mahmudy Gharaie,M.H., Ghassemzadeh, F., Moghaddam, S.Avaz. . Determination of Heavy Metals Pollution in Traffic Dust of Mashhad City, and Origin by Using 'Selective Sequential Extraction' (SSE) Procedure. Scientific Quarterly Journal, GEOSCIENCES(Engineering & Environmental Geology) 2015;24(95):141-50.

22.     Dehghani S, Moore, F., Keshavarzi,B., Beverley., A. Hale. Health risk implications of potentially toxic metals in street dust and surface soil of Tehran, Iran. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2017;136:92-103.

23.     Manuel Trujillo-González J, Aurelio Torres-Mora, M., Keesstra, S., C. Brevik, E., Jiménez-Ballesta, R. Heavy metal accumulation related to population density in road dust samples taken from urban sites under different land uses. Science of the Total Environment 2016;553:636-42.

24.     Poggio L, Vrscaj, B., Hepperle, E., Schulin, R., Marsan, FA. Introducing a method of human health risk evaluation for planning and soil quality management of heavy metal-polluted soils—An example from Grugliasco (Italy). Landscape and Urban Planning. 2008;88:64-72.

25.     De Miguel E, Iribarren, I., Chacon, E., Ordonez, A., Charlesworth, S. Risk-based evaluation of the exposure of children to trace elements in playgrounds in Madrid (Spain). Chemosphere. 2007;66:505-13.

26.     Kamani H, Ashrafi, SD., Isazadeh, S., Jaafari, J., Hoseini, M., Kord Mostafapour, F., et al. Heavy Metal Contamination in Street Dusts with Various Land Uses in Zahedan, Iran. Bull Environ Contam Toxicol. 2015;94(3):382-6.

ندارد.