خلاصه درس فصل ۵ زمین‌شناسی یازدهم؛ درسنامه و نکات مهم

از سنگ تا بدن و بازگشت

آبی که می‌نوشی و غذایی که می‌خوری، چه ارتباطی با سنگ‌ها دارند؟ عناصر موجود در سنگ‌ها با فرایندهای زیستی و غیرزیستی از آن‌ها جدا می‌شوند و به خاک، آب و رسوبات می‌رسند. گیاهان این عناصر را جذب می‌کنند و با تغذیهٔ انسان و جانوران، عناصر وارد بدن آن‌ها هم می‌شوند.

این مسیر یک‌طرفه نیست: عناصر دوباره به خاک، آب و رسوبات برمی‌گردند و در زمانی طولانی می‌توانند بخشی از سنگ‌ها شوند. این گردش میان بخش زنده و غیرزندهٔ زمین، چرخهٔ بیوژئوشیمیایی نام دارد.

مثلاً برای بررسی منشأ یک عنصر در سبزیِ خوراکی، می‌توان مسیر آن را تا آب آبیاری، خاک مزرعه و سنگ‌های منطقه دنبال کرد.

زمین‌شناسی پزشکی همین ارتباط زمین و سلامت را بررسی می‌کند؛ کارش شناسایی عوامل بیماری‌های زمین‌زاد است، نه درمان بیمار. به همین دلیل با زیست‌شناسی، شیمی و پزشکی همکاری دارد. اولِه سلینوس، دانشمند سوئدی و پدر زمین‌شناسی پزشکی، در گسترش این رشته و راه‌اندازی انجمن بین‌المللی آن نقش مهمی داشت.

مقدار کم، اهمیت زیاد

برای شناخت عناصر بدن، دو سؤال جدا می‌پرسیم:

اول: عنصر چه نقشی دارد؟ عناصر «اساسی» برای کار دستگاه‌های بدن ضروری‌اند. عناصر «غیراساسی» نقشی در فعالیت‌های بدن ندارند یا هنوز پیامد کمبودشان اثبات نشده است.

دوم: چه مقدار از آن در بدن وجود دارد؟ با این معیار، عناصر را به «اصلی»، «فرعی» و «جزئی» تقسیم می‌کنیم. هیدروژن، کربن، نیتروژن و اکسیژن عناصر اصلی‌اند و روی‌هم بیش از $96٪$ تودهٔ بدن را می‌سازند. کلسیم از عناصر فرعی است؛ آهن و ید از عناصر جزئی‌اند.

پس «جزئی» یعنی کم‌مقدار، نه کم‌اهمیت! مثلاً بدن به ید بسیار کمی نیاز دارد، اما همین مقدار کم برای سلامت ضروری است. از طرف دیگر، همهٔ عناصر جزئی ضروری نیستند؛ سرب عنصری جزئی و سمی است.

نکتهٔ مهم این است که اساسی‌بودن به معنای «هرچه بیشتر، بهتر» نیست. مثل آب‌دادن به گلدان، هم کمبود و هم زیاده‌روی می‌تواند آسیب برساند. مقدار نامناسب عناصر ضروری هم ممکن است بیماری‌زا باشد.

ردیابی منشأ بیماری‌های زمین‌زاد

فرض کن در دو روستا، بیماری یکسانی به‌طور متفاوت شایع است. زمین‌شناس می‌پرسد: سنگ‌ها، خاک و منابع آب این دو منطقه چه تفاوتی دارند؟ نقشهٔ ژئوشیمیایی، پراکندگی عناصر را نشان می‌دهد و کمک می‌کند مناطق دارای کمبود یا فراوانی غیرعادی یک عنصر شناسایی شوند؛ اما نقشه به‌تنهایی علت بیماری را ثابت نمی‌کند.

برای ردیابی خطر، این مسیر را دنبال کن: منبع عنصر ← راه انتقال ← ورود به بدن ← پیامد.

• آرسنیک: هوازدگی لایه‌های آرسنیک‌دار می‌تواند آب زیرزمینی را آلوده کند؛ مصرف این آب، آرسنیک را به بدن می‌رساند و ممکن است به پوست آسیب بزند.
• کادمیم: پساب معدن سرب و روی می‌تواند وارد رودخانه و شالیزار شود؛ برنج آلوده، راه ورود کادمیم و ایجاد آسیب استخوانی و کلیوی است.
• سرب و جیوه: از راه‌هایی مانند هوای آلوده یا غذا وارد بدن می‌شوند و می‌توانند به دستگاه عصبی آسیب برسانند.

خطر فقط از عناصر سمی نیست: کمبود ید در خاک و زنجیرهٔ غذایی می‌تواند زمینه‌ساز گواتر شود؛ کمبود سلنیم با بیماری کشان و کمبود روی با کوتاهی قد ارتباط دارد. فلوئور کافی به مقاومت دندان کمک می‌کند، اما زیادی آن ممکن است فلورسیس دندانی ایجاد کند. پس هم منشأ و مسیر انتقال مهم‌اند، هم مقدار عنصر.

آنچه باد با خود می‌آورد

گردی که روی صفحهٔ گوشی‌ات می‌نشیند، ممکن است از خاک‌های بسیار دور آمده باشد! ریزگردها ذرات بسیار کوچک و سبک رس و سیلت‌اند که باد آن‌ها را از پهنه‌های خشک و مستعد فرسایش بلند می‌کند و تا مسافت‌های طولانی می‌برد.

این ذرات فقط خاک جابه‌جا نمی‌کنند؛ ممکن است مواد سمی و باکتری‌های بیماری‌زا را هم همراه خود بیاورند. ذرات بسیار ریز با ورود به ریه به آن آسیب می‌رسانند و افزایش غلظت غبار، خطر بیماری‌های مزمن تنفسی را بیشتر می‌کند. مثلاً تنفس طولانی‌مدت غبار دارای سیلیس در کار برش سنگ می‌تواند باعث بیماری سیلیکوسیس شود.

بااین‌حال، همهٔ اثرهای ریزگردها زیان‌آور نیست: آن‌ها می‌توانند هسته‌ای برای تجمع بخار آب و تشکیل قطره‌های باران باشند یا مواد مغذی را به جنگل‌های بارانی برسانند.

آتشفشان‌ها نیز با بیرون‌آوردن مواد از اعماق زمین، عناصر ضروری و عناصر بالقوه خطرناک مانند آرسنیک و جیوه را در محیط پخش می‌کنند. زمین‌شناسان با بررسی ترکیب غبار و ردیابی سرچشمهٔ آن، به شناخت خطرهای سلامت کمک می‌کنند.

کانی‌ها در خدمت سلامت

زمین فقط منشأ مواد زیان‌آور نیست؛ بعضی کانی‌ها در تولید فرآورده‌های دارویی و بهداشتی و حتی دیدن درون بدن به ما کمک می‌کنند. برای پیدا کردن نمونه‌ها کافی است به وسایل خانه نگاه کنی: تالک در تهیهٔ روکش قرص و پودر بچه کاربرد دارد و فلوئوریت در ساخت خمیردندان به کار می‌رود. از رس‌ها هم در تولید بعضی داروها و فرآورده‌های آرایشی استفاده می‌شود.

یک کاربرد جالب‌تر، استفاده از باریت در تصویربرداری دستگاه گوارش است. پودر باریت را به صورت ذرات معلق در مایع، یعنی «سوسپانسیون»، در شرایط پزشکی به فرد می‌خورانند. این ماده جذب پرتو ایکس را بیشتر می‌کند؛ در نتیجه، شکل و ساختمان دستگاه گوارش در تصویر آشکارتر می‌شود. پس نقش باریت در اینجا کمک به تصویربرداری است، نه درمان بیماری.

کاربرد پزشکی یک کانی به معنی بی‌خطر بودن هر نوع مصرف آن نیست. همین‌طور، ضروری بودن یک عنصر برای بدن، دلیل مصرف بیشتر مکمل آن نیست؛ مصرف بی‌رویهٔ داروها و مکمل‌ها می‌تواند سلامت را به خطر بیندازد.