مقاله ای از حمید رقمی/ مسمومیت با سرب و ترکیبات‌ آن علت و چگونگی مکانیزم ‌

علت بازنشر:
حدود چهار روز پیش (در 12.05.1403 ) مطلبی از طرف دوست و همکار ارجمندم جناب مهندس شهرام یزدی در گروه تلگرامی ” کارشناسان صنایع رنگ و رزین ایران ” و کانال های واتساپی، را (با کمال تاسف) مشاهده کردم، به شرح زیر:

“درود؛ متاسفانه بتازگی یک شرکت ایرانی اقدام به تولید و فروش
اکسید سرب کرده که مدیرانش کمترین درکی از علم شیمی ندارند !
ایشان بدون اطلاع از عواقب این ترکیب برای خود و کارکنان شان،
در صدد توزیع آن در صنعت رنگ و پلیمر هستند”

به همین علت اینجانب نیز بر آن شدم که پستی از سال های دور وبلاگ با عنوان ” مسمومیت با سرب و ترکیبات آن ” را – البته با کمی ویرایش، کمی اصلاحات و کمی هم بروز رسانی- دوباره منتشر نمایم.
مقدمه:
1- اینکه فلزسرب و ترکیبات آن سمی برای انسان و سایرجانداران و مخرب محیط زیست است، (تقریباً) برکسی پوشیده نیست. اینکه ما، اعم از افراد جامعه و نهادهای زیربط تا چه حد این موضوع را جدی گرفته و نسبت به آن مسئولانه برخورد می کنیم !.. . بماند برای فرصتی دیگر !
2- حدس وگمان ها براین است که مسمومیت باسرب نقش تعیین کننده ای در فروپاشی فرمانروائی رم (باستان) داشته است. زیراکه رومیان برای تغلیظ “شربت انگور” ( شراب) از ظروف سربی استفاده می کردند !
اصل ماجرا:
چرا سرب و ترکیبات آن سمی اند؟
به احتمال زیاد به علت وجود یک “جفت الکترون”(آزاد) …!
سرب عامل بیماری زا برای سیستم اعصاب، کلیه ها، کبد، مغز و سیستم خونساز بدن می باشد. این آثار زیانبار به ویژه در کودکان مشاهده شده است، بخصوص مهم است که آثار مذکور به نوعی “برگشت ناپذیر”نیزهستند.
برای”سم زدائی” اثرات سرب، ترکیبات کمپلکس ساز(با سرب) وجود دارند که کاتیون های فلزی را درون خود محصور کرده و از گردش خارج می کنند. این کمپلکس سازها ولی (متاسفانه) فقط کاتیون های سرب را از “مدار”خارج نمی کنند، بلکه کاتیون های مهم و حیاتی برای بدن را نیز کمپلکس کرده و بدین ترتیب از فعالیت (حیاتی) بازمی دارند. اینکه چگونه سرب وترکیبات آن “عملیات مخرب”خود را پیش می برند، تاچندی پیش درهاله ای از ابهام بوده است، تا اینکه محققان فرانسوی با مطالعات شیمی کوانتومی روی ملکول های آنزیم ها، اطلاعات تازه ای کسب کردند.
این مطالعات که در نشریه (Angewandte Chemie) رسانه ای گردیده است، حاکی ازآن است که عامل تعیین کننده در سمی بودن ترکیبات سرب یک “سپَرالکترونی”درسرب است!

درتصویرفوق مدل ها برای دو نوع آنزیم (Calmodulin)و(ALAD)، جفت الکترون آزاد از نوع (6S2) با رنگ زرد مشخص
گردیده است
منبع: نشریه Angewandte Chemie (mit freundlicher Genehmigung )
محققان دست اندرکار این پروژه (Christophe Gourlaouen et Olivier Parisel) از آزمایشگاه شیمی تئوریک
دانشگاه پاریس (Laboratoire de Chimie Théorique, Université Paris VI) با دقت بیشتری دو پروتئین مذکور ( نامبرده) را مورد بررسی قرار دادند و نتیجه گیری کردندکه Calmodulin یک پروتئین منتقل کننده کاتیون های کلسیم به بافت های بدن انسان با هفت لیگاند و کاتیون کلسیم به عنوان فلز مرکزی، درصورت وجود کاتیون (دوظرفیتی ) سرب در اطرافش، یک تعویض کاتیونی انجام داده و سرب را جایگزین کلسیم می کند. با این دگرگونی عملاً به لحاظ تعداد لیگاندها تغییری ایجاد نگردیده، ولی ساختار(فضایی) Calmodulin به نوعی “کش آمده”و دچار دگرگونی می گردد. نتیجه این دگرگونی از کارافتادن یا حداقل « تنبل شدن» کل پروتئین منتقل کننده کلسیم به بافت ها می باشد. اما سرب چه بلائی برسر پروتئین دیگریعنی ALAD(Aminolevulic acid -dehydratase)می آورد؟
وجود این پروتئین برای سنتز ماده رنگزای خون حیاتی است و لذا ایجاد هرنوع محدودیت برای عمل آن، عامل توقف یا کندشدن خون سازی بوده و در نتیجه به “فقر خون” می انجامد. در مرکز این پروتئین یک کاتیون روی قراردارد که توسط چهار لیگاند محصورگردیده است، از چهار لیگاند مذکور سه عدد حاوی اتم های گوگرد می باشند.حال و درصورت تعویض کاتیونِ روی با سرب، سه اتم گوگرد توسط سرب بلوکه شده، به نوعی که لیگاند چهارم پس زده می شود و بدین ترتیب یک دگرگونی (فضایی) رخ داده و این خودنیز عامل بازدارندگی آنزیم از فعالیت خود می گردد.
منبع:
Bitte zitieren Sie die Seite wie folgt: ( لطفاً به شرح زیر نقل قول کنید: )
Molekulare Ursache der Bleivergiftung
(URL: http://www.organische-chemie.ch/chemie/2007jan/bleivergiftung.shtm)
تکمیلی:
توكسيكولوژي سرب و ترکیبات آن
الف :
… نتيجه آزمايشات انجام شده در دانشگاه Wisconsin روي ميمون ها اين بود كه حتي مقادير بسيار كم سرب كه در زمان نوزادي با غذا وارد بدن مي شوند به اعصاب چشم آسيب رسانده و در بزرگسالي منتهي به “شب كوري” می گردد . اگرچه اين ضايعات تا كنون فقط در ميمون ها مشاهده شده است، ولي از آنجائيكه سيستم عصبي در انسان بسيار شبيه ميمون مي باشد، اين احتمال كه سرب در انسان آثار مشابه اي از خود بر جاي بگذارد بسيار زياد است . اين مطالعات كه توسط Bowman در دانشگاه ياد شده انجام گرفته است حاكي از آن است كه سرب يكي از سم هاي موجود در محيط است و در انواع غذا ها در صورتيكه در ظروف سفالي داراي لعاب حاوي سرب نگهداري و يا استفاده شود، وجوددارد، همچنين در سبزيجاتي كه در محل هاي نزديك به خيابان ها وجاده هاي پرتردد كشت مي شود، نيز يافت مي شود. در رنگهاي حاوي تركيبات سرب از جمله سرنج نيز به هین منوال .
ب :
مسموميت با سرب، بيماري سرب، ساتورنيسم و… ، همه بيماري هاي شغلي ناشي از كاركردن با سرب و تركيبات آن مي باشد و قانون براي آن پرداخت خسارت را در نظر گرفته است. اين بيماري ها از طريق تنفس هواي آغشته به غبار يا بخارات سرب ازجمله در كارخانه هاي باطري سازي، درکارگاههاي ذوب سرب، در رنگهاي حاوي تركيبات سرب، ايجاد مي‌ شوند. مسموميت مزمن با سرب معمولاً در غير فعال شدن برخي از آنزيم ها ي داراي نقش در ساخت هموگلوبين خود را نشان مي دهد . همچنين اختلالات دردستگاه گوارش مانند معده و روده نيز ديده شده است.مسموميت با سرب همچنین( عموماً) با ضعف عمومي، شكننده شدن پوست، تغيير رنگ در لثه ها و درد مفاصل همراه می باشد.
منبع: Meyers Lexikon
ج :
1- سمی برای انسان ( و سایر جانداران)
سرب يك سم سيستماتيك براي سلول هاي زنده است و با توجه به ميزان و زمان تحت تأثير بودن، اثرات مخرب و زيانبارخود را نشان می دهد. این مسموميت ها معمولاٌ از نوع مزمن بوده و با تخريب در سيستم مركزي اعصاب شروع مي شود و سپس به ايجاد اختلال در پروسه تبادل ماده در ويتانين D و توليد ماده رنگزاي درون خون مي انجامد. افزايش فشارخون، اختلال در توليد مثل و توانایي هاي مرتبط به آن، اختلال در تكامل هوشي درخردسالان و… ، همه از عوارض ناشي از مسموميت مزمن با سرب مي باشند. سرب در بدن ( دربرخي از موارد) مشابه كلسيم عمل كرده و در استخوانها جمع مي شود. جذب سرب از طريق معده و روده نيز صورت گرفته و به سيستم انتقال خون منتقل مي گردد. ميزان جذب سرب در سنين مختلف متفاوت است، بطوريكه در بزرگسالان حدود 10% و در خردسالان بعضاً تا 50% (سرب ) وارد شده به بدن مي باشد .
2- مضر برای محیط زیست (اکوتوکسیک)
كليه تركيبات سرب به عنوان مواد مضربراي محيط زيست با درجه بندي (R50-53) مشخص شده اند . ضوايط اتحاديه اروپا براي سرب و تركيبات آن تحت كاتگوري هاي 2000/76/EG براي سوزاندن زباله ها، 98/70/EG براي بنزين حاوي سرب،2000/53/EG براي باطري اتومبيل، 94/62/EG براي قراضه خودروها و چندمورد ديگر طبقه بندي شده اند. در طبقه بندي هاي مورد اشاره به تركيبات محلول سرب مانند سرب نيترات و سرب استات توجه خاص مبذول گرديده است .
منبع :سازمان فدرال حفاظت از محيط زيست آلمان //
Umweltbundesamt (Februar 2013 )

انقلاب در(پدیده)تخمیر(صنعتی)
پسماند هایی که به « گنج» تبدیل می شوند
** اَسِتُن؛ ایزوپروپانل و…**

انقلاب در(پدیده)تخمیر(صنعتی)
موضوعی تحت عنوان (تیتر) فوق در تاریخ 07.02.2024 توسط سایت www.chemie.de رسانه ای گردید.
حال و قبل از پرداختن به موضوع (مذکور)، بد نیست به سال 2015 برگردیم. در آن سال و در تاریخ 03.07.2015 نیز همان سایت مطلب ( آنروز جدیدی ) تحت عنوان « سوخت، الکل ها، استن( اَسِتُن! ) و مواد شیمیایی از گازهای خروجی کارخانه فولاد» را رسانه ای کرده بود. ( Kraftstoff, Alkohole, Aceton und Chemikalien aus Stahlwerksabgasen )
اکنون ( ابتدا) چکیده ای از مطلب منتشر شده در سال 2015 را با هم مرور می کنیم
سوخت؛ الکل ها و استن، محصولاتی از گازهای خروجی کارخانجات فولاد
گازهای خروجی کارخانجات فولاد معمولاً حاوی مقادیر قابل توجه ای کربن مونوکسید است که بخش کمی از آن جهت تولید برق و حرارت دوباره مورد استفاده قرار می گیرد. محققان انستیتو فرانهوفر(Fraunhofer) یک روش جدید برای استفاده از این ترکیبِ کربن( ذغال) ابداع کردند. این روش درابعاد آزمایشگاهی به سرانجام رسید و سنتز سوخت و مواد شیمیایی ویژه ای در عمل پیاده شد. انستیتو فرانهوفر موفق گردیده بود در یک دستگاه « تخمیر» از گاز های خروجی از تاسیسات فولاد، ایزوپروپیل الکل و استن تولید کند.

زیرنویس تصویر به فارسی:
فرانهوفرFraunhofer در دستگاه های تخمیر خود، الکل و استن را با استفاده از گاز های خروجی از کارخانجات فولاد، تولیدکرد.این محصولات می تواند برای تولید سوخت و مواد شیمیایی ویژه نیز مورد استفاده قرار گیرد.( IME © )
( Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME )
( Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME )
در ارتباط با این موضوع خوب است بدانیم که میزان گازهای خروجی در کارخانجات فولاد بسیار بالا ست. به عنوان نمونه می توان اشاره کرد که (فقط) درکارخانجات فولاد دویسبورگ (Duisburg )آلمان، همه ساله میلیون ها تن گاز کربن دی اکسید ” رهسپار” طبیعت می شود.
محققان فعال روی این پروژه، با تخمیر گازهای مورد اشاره به کمک باکتری های ( ژنتیکی) تغییر داده شده، به استن و الکل دسترسی پیدا کردند. آن ها متعاقباً این محصولات بدست آمده را با کاتالیزاتورهایی (ویژه) به محصولات حد واسط و سپس به سوختی مشابه “نفت سفید” و محصولات شیمیایی دیگر تبدیل نمودند.
گروه های تحقیقاتی فعال روی این پروژه، محققانی از انستیتو فرانهوفر (Fraunhofer IME ) در آخن (آلمان)، انستیتو فرانهوفر برای محیط زیست، ایمنی و تکنولوژی انرژی (UMSICHT )در اُبِرهازن و انستیتو فرانهوفر برای تکنولوژی شیمی(ICT )در فینتزتال (Pfinztal ) بوده و در بخش هایی از پروژه با همکاری صنعت، از روش های علمی به ثبت رسیده و دارای پَتنت، موفق به دستیابی به محصولات نامبرده ( در ابعاد آزمایشگاهی) گردیدند.
به گفته اشتفان یِنه واین (Stefan Jennewein )از انستیتو فرانهوفر و هماهنگ کننده «پروژه» ” تنها میزان کربن که بصورت کربن دی اکسید از کارخانجات فولادسازی دویسبورگ( Duisburg) به هوا می رود، برای (کل) میزان مصرف سوخت یک ایرلاین بزرگ کفایت می کند. البته ما تا رسیدن به این شرایط باید گام های بیشتری برداریم. اما اینکه این ایده عملی می باشد و به لحاظ اقتصادی نیر جذاب است، در کارهای آزمایشگاهی به اثبات رسیده است. همچنین این امکان وجود دارد که مخلوط گازهای معروف به ” گاز سنتز” متصاعد شونده از پسماندهای خانگی و صنعتی به عنوان مواد اولیه برای فرایند فوق استفاده شود.” بیو شیمیست های آی ام ای(IME ) از گاز سنتز- مخلوطی از کربن مونوکسید، کربن دی اکسید و هیدروژن- به عنوان منبعی از کربن برای” تخمیر”استفاده می کنند و گروه هایی از باکتریها از زیر شاخه های ” کلوستریدوم ” (Clostridium )، «گاز سنتز» را یا به الکل هایی با طول زنجیر کوتاه مانند بوتانل و هگزانول و یا به استن تبدیل می کنند. محققان همزمان دستگاه تخمیر گاز سنتز را تکمیل کرده و برای انجام تست هایی در حوزه فولاد و صنایع شیمیایی قابل استفاده کردند. شیمی دان های گروه آکسل کرافت (Axel Kraft ) در انستیتو فرانهوفر برای محیط زیست، ایمنی و تکنولوژی انرژی (UMSICHT ) سپس ملکول های (حاوی آّب) تخمیر را در یک فرایند کاتالیزوری پیوسته با اتصال به یکدیگر، به یک محصول میانی متشکل از الکل ها و کتون های با طول زنجیر بلند تر تبدیل کردند. این محصولات حد واسط بدست آمده با استانداردهای سوخت( دیزل)کشتی ها مطابقت داشته و قادرند با هیدروژنه کردن، مشابه آنجه که در روغن ها و چربی ها انجام می شود، به عنوان سوخت دیزل برای اتومبیل ها و ” نفت” برای هواپیما ها نیز مورد استفاده قرار گیرند.
از درج جزئیات بیشتر این موارد (فعلاً) صرفنظر می گردد.
توسعه پایدار و انقلاب در تخمیر صنعتی
تولید مواد با ارزشی مانند اَسِتُن و ایزوپروپانل از پسماند ها
میزان تولید و مصرف ایزوپروپانل و اَسِتون در بازارجهانی در حال حاضر در مجموع حدود 10 میلیارد دلار است .
این دو ماده شیمیایی در فهرست حلال های مهم و پرمصرف در صنعت نیز جای دارند. حلا ل ایزوپروپانل با توجه به آنچه که به توکسیکو لوژی مربوط می شود، درگروه کم خطر تا بی خطر قرار داشته و به عنوان یک ماده مصرفی در صنایع دارویی نیز بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال ولی چون تولید (متداول) این حلال ها عمدتاً بر پایه مواد فسیلی می باشد، با توجه به قوانین و ضوابط مرتبط با محیط زیست، هر روزه با دیده نسبتاً منفی به آن ها نگاه می شود.
تیمی از محققان از دانشگاه صنعتی دِلفت (TU Delft) در هلند گام های بسیار مهمی برای خالص سازی ایزوپروپانل و استن حاصل از تخمیر (Fermentation ) گاز های خروجی در کارخانجات فولاد را با موفقیت به انجام رساند. این فرایند همچنین به عنوان نمونه ای از « تخمیر صنعتی » مبتنی بر «توسعه پایدار » مورد توجه قرار گرفت.
این مطلب که در ژورنال (Journal of Chemical Technology and Biotechnology )منتشر گردید ، روش جدید و نوآورانه ای را معرفی می کند که « کارایی و صرفه اقتصادی » (Efficiency and profitability) آن، امکان تولید در ابعاد صنعتی را نوید می دهد .
مشخصات حلال های استن (اَسِتُن) و ایزوپروپانل :

ادامه مطلب
فرایند تولیدِ امیدوار کننده و مبتنی بر« توسعه پایدار»، بر امکان و عملی بودن استفاده مجدد از گاز سنتز – مخلوطی از کربن مونوکسید، کربن دی اکسید و هیدروژن- با بهره گیری از باکتری های صنعتی، بسیار نوید بخش به نظر می رسد.
شرکت بیو تکنولوژی آمریکایی لا نزا تِک (LanzaTech) که ارتباط (ارگانیک) چندانی با دانشگاه صنعتی هلندی دِلفت ندارد، با استفاده از گاز سنتز( مورد اشاره)، روی پروژه ای مشابه با« متد تخمیر» جهت تولید صنعتی ایزو پروپانل و استن، در تلاش است. حال و نظر به اینکه محصول روش فوق در محیطی ” پر آب”، بسیار رقیق است، به گفته آنتون آ کیس(Anton A.Kiss) استاد مهندسی شیمی و بیوتکنولوژی (Professor of Chemical Engineering and Biotechnology ) در دانشگاه دِلفت و گزارشگر هماهنگ کننده تحقیقات مرتبط با پروژه “در حال حاضر چالش عمده به میزان آبی مربوط می شود که می بایست از هر 1 کیلو گرم محصول مورد نظر- بدون هزینه های زیاد به لحاظ انرژی- تخلیه و خارج گردد” وی در ادامه می افزاید که ” ما این مهم را ما با تحقیقات گسترده و دستیابی به شرایط مطلوب (optimum ) از طریق بازیافت « انرژی مصرفی فرایند» پیگیری می کنیم. برای این کار ما روی دو گزینه برای حصول به ایزوپروپانل و استن ( نسبتاً خالص) تمرکز کرده ایم، « تقطیر در خلاء و تقطیر مستمر» (Vacuum distillation and Continuous distillation )، با این تفاوت که در روش دوم «خنک کنندگی» نسبتاً پر هزینه، آنگونه که در روش اول الزامی ست، مورد نیاز نمی باشد”

در ارتباط با موضوع فوق در آینده بیشتر خواهم نوشت (حمید رقمی نگارنده وبلاگ)
منبع اصلی:
chemie.de – Das Chemie Fachportal vom Labor bis zum Prozess