โลหะหนัก ประโยชน์ และพิษโลหะหนัก

1586

โลหะหนัก (Heavy Methol) หมายถึง ธาตุที่มีน้ำหนักมากกว่าน้ำ 5 เท่า หรือมีความถ่วงจำเพาะตั้งแต่ 5 ขึ้นไป ซึ่งมีเลขอะตอมตั้งแต่ 23-92 จำนวนทั้งหมด 72 ธาตุ ในคาบที่ 4-7 อาทิ แคดเมียม โครเมียม ปรอท ตะกั่ว เป็นต้น ซึ่งธาตุโลหะหนักเหล่านี้ บางชนิดมีประโยชน์ในทางอุตสาหกรรม บางชนิดมีประโยชน์ต่อร่างกาย แต่บางชนิดก็เป็นพิษต่อร่างกาย

advertisement

คุณสมบัติของโลหะหนัก
1. สามารถละลายน้ำได้
2. สามารถเปลี่ยนเป็นสารประกอบเชิงซ้อนได้
3. สามารถตกตะกอน หรือ เป็นอนุภาคคอลอยด์ในน้ำได้

การแพร่กระจายโลหะหนักสู่สิ่งแวดล้อม
1. การชะล้างหน้าดินที่เกิดจากการเปิดหน้าดิน โดยเฉพาะอุตสาหกรรมเหมืองแร่ต่างๆ ที่มักขุดเปิดหน้าดิน และขุดตักดินลงลึก ทำในช่วงฤดูเกิดการชะหน้าดินที่อาจมีโลหะหนักลงสู่แม่น้ำสาธารณะได้ง่าย
2. อุตสาหกรรมการผลิตต่างๆที่มีการใช้วัตถุดิบหรือสารเคมีที่มีโลหะหนักปนเปื้อน อาทิ อุตสาหกรรมถลุงแร่ อุตสาหกรรมฟอกหนัง อุตสาหกรรมย้อมสี และอุตสาหกรรมปิโตรเคมี เป็นต้น ซึ่งอุตสาหกรรมเหล่านี้อาจปล่อยมลพิษ และของเสียจากกระบวนการผลิตออกสู่สิ่งแวดล้อมได้ ทั้งทางอากาศเสีย น้ำเสีย และกากของเสีย
3. สถานประกอบการขนาดเล็กที่ประกอบธุรกิจด้วยการใช้ผลิตภัณฑ์ที่มีสารโลหะหนักผสมอยู่ อาทิ ร้านซ่อม และเคาะพ่นสีรถยนต์ และปั๊มน้ำมัน เป็นต้น
4. แหล่งกำจัดขยะ และสิ่งปฏิกูล ซึ่งมักเป็นแหล่งรวบรวม และกำจัดขยะในปริมาณมาก โดยเฉพาะพื้นที่กำจัดขยะขององค์การปกครองส่วนท้องถิ่นต่างๆ โดยกองขยะที่รวบรวมไว้มักมีขยะหลายชนิดที่มีโลหะหนักปนเปื้อน อาทิ แบตเตอรี่ ถ่านไฟฉาย สีพ่น เป็นต้น ทั้งนี้ หากมีการรวบรวม และกำจัดไม่ถูกสุขลักษณะย่อมเสี่ยงต่อการปนเปื้อนสู่สิ่งแวดล้อมได้ง่าย โดยเฉพาะการชะล้างของฝน และการซึมลงสู่ชั้นน้ำใต้ดิน

การเข้าสู่ร่างกายของโลหะหนัก
1. การกิน
การกิน เป็นช่องทางหนึ่งที่โลหะหนักสามารถเข้าสู่ร่างกายของมนุษย์ได้มากสุด ซึ่งมักเกิดจากการับประทานอาหารหรือดื่มน้ำที่มีการปนเปื้อนของโลหะหนักเข้าไป แบ่งได้ ดังนี้
1.1 การกินอาหาร ซึ่งมักมีการปนเปื้อนของโลหะหนักที่อาจเกิดจากปัจจัยในหลายด้าน ได้แก่
– การปนเปื้อนโลหะหนักในกระบวนการผลิตอุตสาหกรรม อันเกิดจากการใช้ภาชนะหรือวัตถุดิบที่มีการปนเปื้อน
– วัตถุดิบหรืออาหารมีโลหะหนัก อาทิ ข้าวที่ปลูกในแหล่งเหมืองแร่ที่มีโลหะหนัก เช่น ข้าวที่ปลูกใกล้กับเหมืองแร่แห่งหนึ่งในจังหวัดตาก
1.2 การดื่มน้ำ อันเกิดจากปัจจัยต่างๆ ได้แก่
– การปนเปื้อนของภาชนะในกระบวนการผลิตน้ำดื่ม
– แหล่งน้ำดิบหรือน้ำดื่มมีการปนเปื้อนของโลหะหนัก เช่น แหล่งน้ำดื่มใกล้เหมืองแร่ หรือ แหล่งน้ำดื่มที่มีแร่โลหะหนักเจือปนตามธรรมชาติ เป็นต้น

2. การสูดดมเข้าสู่ระบบทางเดินหายใจ
การหายใจเอาโลหะหนักเข้าสู่ร่างกายถือเป็นช่องทางหนึ่งที่มีโอกาสเกิดขึ้นได้มากเช่นกัน โดยผู้ที่มีโอกาสเสี่ยง ได้แก่
– ผู้ที่ทำงานในเหมืองแร่
– ผู้ที่ทำงานในโรงงานหลอมแร่หรือโลหะ
– ผู้ที่ทำงานในโรงงานเชื่อมหรือบัดกรี
– ฯลฯ

3. การซึมเข้าสู่ผิวหนัง และเนื้อเยื่อ
โลหะที่ซึมเข้าสู่ผิวหนังมักเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก และมีโอกาสเกิดขึ้นน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับช่องทาง 2 อย่าง ข้างต้น แต่ก็พบมีโอกาสเกิดขึ้นได้ ได้แก่
– การสัมผัสกับไอโลหะหนักในโรงงานอุตสาหกรรมหรือโรงถลุงแร่
– การแช่น้ำหรืออยู่ในแหล่งน้ำที่มีโลหะหนักปนเปื้อนสูง

กลไกการเกิดพิษของโลหะหนัก
1. ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ ทำให้เอนไซม์ทำงานผิดปกติ โดยโลหะหนักหรือสารประกอบของโลหะหนักจะเข้าจับกับหมู่ซัลไฮดิล (-SH) ในโครงสร้างโปรตีนของเอนไซม์
2. ยับยั้งการขนส่งออกซิเจนหรือการจับออกซิเจนของฮีโมโกลบิน เช่น ตะกั่วสามารถยับยั้งการทำงานของเอนไซม์สำหรับการสร้างฮีโมโกลบินที่ไขกระดูก ทั้งนี้ ผลกระทบต่อร่างกายที่ตามมา คือ การป่วยเป็นโรคโลหิตจาง
3. การเกิดมะเร็ง และการกลายพันธุ์ เนื่องจากโลหะหนักหรือสารประกอบโลหะหนักสามารถเข้าจับกับโปรีตีนของกรดนิวคลีอิกที่เป็นสารสำหรับการสังเคราะห์ DNA จนทำให้การสังเคราะห์ DNA ผิดปกติ RNA ทำให้เสี่ยงต่อการเกิดเซลล์มะเร็งหรือการกลายพันธืได้สูง

โลหะหนักที่มีความสัมพันธ์กับมนุษย์ และสิ่งแวดล้อม
1. แคดเมียม (Cadmium : Cd)
ประโยชน์
– ใช้เป็นสารหล่อลื่น
– ใช้ในกระบวนชุบเคลือบโลหะเพื่อการป้องกันสนิม และเพิ่มความมันวาว
– ใช้ในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่
– ใช้เป็นส่วนประกอบของสี
– ใช้ในกระบวนการผลิตพลาสติก
– ใช้ในกระบวนการผลิตลวดเชื่อม
พิษ
ในธรรมชาติ แคดเมียมมักพบรวมกับสังกะสีเสมอ ซึ่งเป็นธาตุที่มีคุณสมบัติทางเคมี และฟิสิกส์ที่คล้ายกับสังกะสีที่เป็นองค์ประกอบของเอนไซม์ เมื่อเข้าสู่ร่างกายจึงสามารถเข้าแทนที่อะตอมของสังกะสีในเอนไซม์ได้ ทำให้เกิดพิษต่อร่างกาย ได้แก่
– เอนไซม์หลายชนิดไม่ทำงาน
– ระบบย่อย และเผาผลาญสารอาหาร และพลังงานบกพร่อง
– ขัดขวางการสร้างเม็ดเลือดแดง ทำให้เกิดโรคโลหิตจาง
– ร่างกายซูบผม อ่อนเพลีย
– ร่างหายหนาวสั่น และมีไข้
– ความดันเลือดสูง
– หากร่างกายมีแคดเมียมมากกว่า 15 ppm จะเกิดภาวะโปรตีนในปัสสาวะสูง
– ไตทำงานผิดปกติ เกิดภาวะไตวาย
– เกิดโรคอิไต-อิไต ทำให้ มีอาการปวดตามข้อตามกระดูก สายตาพร่ามัว ท้องร่วง อาเจียน ตับวาย และมีโอกาสเสียชีวิตตามมา

cadmium

โรคมินามาตะ
โรคมินามาตะ

2. โครเมียม (Cromium : Cr)
ประโยชน์
– ใช้ในกระบวนการสังเคราะห์สีย้อมเคมี
– ใช้เป็นส่วนผสมของสีพ่น สีทาบ้าน
– ใช้เป็นสาระสำคัญในการชุบเคลือบโลหะ ช่วยให้โลหะมันวาว และป้องกันการเกิดสนิม
พิษ
โครเมียมเป็นธาตุที่ร่างกายไม่ต้องการ เมื่อสะสมในร่างกายจะทำให้เกิดพิษ ได้แก่
– ผิวหนังเกิดการอักเสบ
– เยื่อบุของอวัยวะภายในต่างๆเกิดการระคายเคือง และถูกทำลาย
– ไต ตับ และปอดทำงานผิดปกติ และถูกทำลาย
– ระบบหายใจขัดข้อง และล้มเหลวได้ง่าย เสี่ยงต่อการเสียชีวิตกะทันหัน

advertisement

3. ตะกั่ว (Lead : Pb)
ตะกั่วเมื่อเข้าสู่ร่างกายแล้วจะมีคุณสมบัติคล้ายกับแคลเซียม คือ มีการสะสมอยู่ในกระดูก และในเส้นผม
ประโยชน์
– ใช้ในอุตสาหกรรมบัดกรี
– ใช้ในอุตสาหกรรมปิโตรเลียม และเป็นส่วนผสมของน้ำมันเชื้อเพลิง
– ใช้ผลิตแบตเตอรี่
พิษ
– พิษเฉียบพลัน คือ ร่างกายอ่อนเพลีย วิงเวียนศรีษะ อาเจียน กล้ามเนื้อกระตุก
– ปวดหัว นอนหลับยาก
– พิษเรื้อรัง คือ ทำให้เป็นโรคโลหิตจาง ร่างกายซูบผอม
– ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์
– ยับยั้งกระบวนการสร้างเม็ดเลือดแดง ทำให้เกิดโรคโลหิตจาง
– กระดูกผุกร่อน
– ทำลายระบบเซลล์ประสาท ทำให้สมองบวม และยังยั้งการทำงานของสารเคมีในสมองจนเสี่ยงต่อภาวะความจำเสื่อม และมีอาการทางประสาท
– ไตถูกทลาย จนเกิดภาวะไตวาย
– ระบบสืบพันธุ์ทำงานผิดปกติ ตัวอสุจิอ่อนแอ และรังไข่ฝ่อง่าย เกิดภาวะเป็นหมัน เสี่ยงต่อการมีบุตรยาก
– ประจำเดือนมาไม่ปกติ

4. ปรอท (Mercury : Hg)
ประโยชน์
– ใช้เป็นส่วนประกอบสำคัญในการทำเทอร์โมมิเตอร์
– ใช้ในอุตสาหกรรมไฟฟ้า
– ใช้ในอุตสาหกรรมกระดาษ
– ใช้ในอุตสาหกรรมผลิตสี
– ใช้สังเคราะห์สารเคมีป้องกัน และกำจัดศัตรูพืช
– สมัยโบราณ นิยมปรอทใช้เป็นส่วนประกอบของยารักษาโรคซิฟิลิส
– ใช้เป็นส่วนประกอบสำคัญของยาแดงรักษาแผลสด

พิษ
ปรอทที่อยู่ในรูปของ methyl และ ethyl จะทำให้เกิดความเป็นพิษมากกว่าปรอทที่อยู่ในรูปโลหะ หรือสารประกอบโลหะ ส่วนปรอทที่ทำให้เกิดพิษน้อยที่สุดจะอยู่ในรูปของสารประกอบอินทรีย์ โดยพิษที่มีต่อร่างกายในหลายด้าน ตัวอย่างของพิษจากปรอท คือ โรคมินามาตะ(Minamata) ที่รั่วไหลจากโรงงานอุตสาหกรรมในเมืองมินามาตะของญี่ปุ่นที่ทำให้ประชนเสียชีวิตจำนวนมาก จากการใช้น้ำ และรับประทานอาหารที่มีการปนเปื้อนปรอทสูง ซึ่งพิษที่มีต่อร่างกาย ได้แก่
– เกิดอาการปวดท้อง และท้องเสียอย่างรุนแรง
– เหงือก และต่อมน้ำลายถูกทำลาย มีลักษณะรอยเป็นไหม้เกรียม
– ระบบประสาทเกิดความผิดปกติ
– สายตามัว มองไม่เห็น และอาจทำให้ตาบอด
– ทำให้เกิดความจำเสื่อม

5. แมงกานีส (Mn)
ประโยชน์
– ใช้ในกระบวนการบำบัดน้ำเสีย หรือระบบปรับปรุงคุณภาพน้ำ
– ใช้ทำโลหะผสมเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของโลหะ
– ใช้ผลิตแท่งเชื่อมโลหะด้วยไฟฟ้า
– ใช้ผลิตถ่านไฟฉาย และแบตเตอรี่
– เป็นส่วนประกอบของเอนไซม์ และกระดูก ร่างกายต้องการประมาณวันละ 3-4 มิลลิกรัม
พิษ
หากร่างกายได้รับแมงกานีสสูงเกินความต้องการของร่าง จะทำให้เกิดพิษ ได้แก่
– ผิหนัง และเยื่อบุในระบบทางเดินอาหารอักเสบ
– ร่างกายอ่อนเพลีย และมีอาการปวดศรีษะ
– ระบบประสาทถูกทำลาย เสี่ยงต่อการเป็นอัมพาต

แมงกานีสที่พบในแหล่งน้ำผิวดิน และน้ำใต้ดิน หากมีปริมาณสูงจะทำให้น้ำมีสภาพขุ่นเป็นสีน้ำตาลแดง ซึ่งมักเกิดร่วมกับธาตุเหล็ก

6. สังกะสี (Zinc: Zn)
ประโยชน์
– เป็นองค์ประกอบของเอนไซม์หลายชนิด
– ทำหน้าที่ช่วยส่งเสริมพัฒนาการในเด็ก ช่วยส่งเสริมความจำ และการเรียนรู้
– ช่วยส่งเสริมการทำงานของระบบสืบพันธุ์
– ช่วยให้เกิดการเจริญพันธุ์ตามวัยที่เหมาะสม
– ช่วยกระตุ้นการทำงานของฮอร์โมนเพศ
พิษ
เมื่อสังกะสีเข้าสู่ร่างกายมากขึ้นก็จะเกิดการสะสมที่บริเวณตับ และไต จนทำให้เกิดผลกระทบตามมา ได้แก่
– ทำลายอวัยวะภายใน
– ตับ และไตทำงานล้มเหลว
– เกิดโรคโลหิตจาง
– โครโมโซมผิดปกติ เสี่ยงต่อการเป็นมะเร็ง
– ร่างกายขาดธาตุทองแดง เนื่องจาก ถูกยับยั้งการดูดซึม
– หากได้รับมากกว่า 2 กรัม จะทำให้เกิดพิษเฉียบพลัน แสดงอาการท้องเสีย อาเจียน และเป็นไข้

7. เหล็ก (Iron: Fe)
ประโยชน์
– เป็นส่วนประกอบของเม็ดเลือดแดง ซึ่งจะช่วยการจับออกซิเจนได้มากขึ้น
– ใช้ในกระบวนการชีวเคมี เช่น กระบวนการย่อยอาหารในระบบการย่อยอาหาร
พิษ
เมื่อได้รับธาตุเหล็ก และสะสมในร่างกายสูงจะทำให้เกิดผลต่อระบบต่างๆ ได้แก่
– ประสิทธิภาพการย่อยอาหารลดลง
– หลอดเลือดขยายตัว
– ความดันเลือดลดลง
– เลือดแข็งตัวได้ช้า
– การทำงานของตับลดลง ตับเสื่อมสภาพ
– ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์

เมื่อได้รับธาตุเหล็กน้อยหรือร่างกายขาดธาตุเหล็ก
– ขัดขวางการสังเคราะห์เม็ดเลือดแดง เม็ดเลือดแดงในร่างกายน้อยลง
– เลือดขาดออกซิเจนได้ง่าย
– ป่วยเป็นโรคโลหิตจาง

8. ทองแดง (Copper : Cu)
ประโยชน์
– ใช้ผลิตภาชนะ เครื่องเรือน และโลหะในอุตสาหกรรม
– ใช้เป็นส่วนผสมของการผลิตโลหะ
– ใช้ผลิตสายไฟ และวงจรอิเล็กทรอนิกส์
– ใช้ผลิตสีย้อมเคมี
– เป็นส่วนประกอบของเอนไซม์
– ทำหน้าช่วยส่งผ่านออกซิเจนเข้าสู่เซลล์
– ช่วยป้องกันโรคโลหิตจาง
พิษ
หากร่างกายคนเราได้รับทองแดงสะสมมากกว่า 100 มิลลิกรัม ได้แก่
– ร่างกายอ่อนเพลีย
– เกิดการเบื่ออาหาร ร่างกายซูบผอม
– เกิดอาเจียน
– เม็ดเลือดแดงแตกตัว
– ทำลายตับ ยับยั้งการทำงานของตับ
– หากร่างกายมีทองแดงสะสมในปริมาณ 25-30 มิลลิกรัม/น้ำหนักตัวกิโลกรัม จะทำให้ตับแข็ง และเกิดอาการคลุ้มคลั่งได้ง่าย
นอกจากนี้ หากในน้ำมีปริมาณทองแดงมากกว่า 0.1 ppm จะทำให้เกิดพิษต่อสัตว์น้ำ

9. นิกเกิล (Nickel : Ni)
ประโยชน์
– ใช้เป็นส่วนประกอบของโลหะในเครื่องใช้ไฟฟ้า และวงจรอิเล็กทรอนิกส์
– ใช้ผสมกับโลหะอื่นๆเพื่อเพิ่มความแข็งแรง และมันวาว
พิษ
นิกเกิลเป็นธาตุที่ร่างกายไม่ต้องการ เมื่อสะสมในร่างกายจะทำให้เกิดอาการต่างๆ ได้แก่
– มีอาการคลื่นไส้ ปวดศรีษะ อาเจียน และเจ็บหน้าอก
– ร่ายกายอ่อนเพลีย ซูบผอม
– ปอดอักเสบรุนแรง
– ชีพจรเต้นเร็วผิดปกติ เกิดภาวะความดันเลือดสูง เสี่ยงต่อเส้นเลือดในสมองแตกจนกลายเป็นอัมพฤกษ์ อัมพาต
– เสี่ยงต่อการเกิดมะเร็ง

advertisement