سمية النحاس

التسمم بالنحاس (أو داء النحاس ) هو نوع من التسمم بالمعادن ينتج عن زيادة تركيز النحاس في الجسم. قد يحدث هذا التسمم نتيجة تناول كميات زائدة من أملاح النحاس، ولكنه في أغلب الأحيان يكون نتيجة لمرضي ويلسون ومينكيس الوراثيين ، واللذين يرتبطان باضطراب نقل وتخزين أيونات النحاس. يُعدّ النحاس عنصرًا أساسيًا لصحة الإنسان لأنه يدخل في تركيب العديد من البروتينات، ولكن فرط النحاس في الدم (ارتفاع مستوى النحاس في الدم) قد يؤدي إلى التسمم بالنحاس إذا استمر وارتفع إلى مستوى عالٍ.

يُعدّ التسمم المزمن بالنحاس نادرًا. ^{[ 1 ]} يختلف المستوى الآمن المُقترح للنحاس في مياه الشرب للإنسان باختلاف المصدر، ولكنه يُحدد عادةً عند 1.3  ملغم/لتر. ^{[ 2 ]} نظرًا لانخفاض سمية النحاس، يُعدّ كبريتات النحاس الثنائي كاشفًا روتينيًا في مختبرات الكيمياء الجامعية. ^{[ 3 ]}

تشمل الأعراض الحادة للتسمم بالنحاس عن طريق الابتلاع: القيء، والتقيؤ الدموي، وانخفاض ضغط الدم، والبراز الأسود القطراني، والغيبوبة، واليرقان (اصفرار الجلد)، واضطرابات الجهاز الهضمي. ^{[ 4 ]} قد يكون الأفراد الذين يعانون من نقص إنزيم جلوكوز-6-فوسفات ديهيدروجينيز أكثر عرضةً لخطر التأثيرات الدموية للنحاس. ^{[ 4 ]} يُعد فقر الدم الانحلالي الناتج عن معالجة الحروق بمركبات النحاس نادرًا. ^{[ 4 ]}

قد يؤدي التعرض المزمن (طويل الأمد) للنحاس إلى تلف الكبد والكليتين. ^{[ 5 ]} تمتلك الثدييات آليات فعالة لتنظيم مخزون النحاس، مما يحميها عمومًا من المستويات الزائدة من النحاس في النظام الغذائي. ^{[ 5 ] [ 6 ]} يبلغ نصف العمر البيولوجي للنحاس في جسم الإنسان حوالي 13-33 يومًا، ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} حيث يُفرز النحاس الزائد بشكل أساسي عن طريق الصفراء في البراز، ويمكن إفراز كميات صغيرة منه عن طريق البول واللعاب والعرق. ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

قد تُسبب آليات الحماية نفسها أعراضًا أخفّ، والتي غالبًا ما تُشخّص خطأً على أنها اضطرابات نفسية. هناك العديد من الأبحاث حول وظيفة نسبة النحاس إلى الزنك في الحالات العصبية والغدية والنفسية. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} تؤدي العديد من المواد التي تحمي الإنسان من زيادة النحاس وظائف مهمة في الجهازين العصبي والغدي، مما يُصعّب التشخيص. فعندما تُستخدم هذه المواد لربط النحاس في البلازما، لمنع امتصاصه في الأنسجة، قد لا تؤدي وظيفتها على أكمل وجه. تشمل هذه الأعراض غالبًا تقلبات المزاج، والتهيج، والاكتئاب، والتعب، والإثارة، وصعوبة التركيز، والشعور بفقدان السيطرة. ومما يزيد التشخيص تعقيدًا، أن بعض أعراض زيادة النحاس تُشابه أعراض نقص النحاس.

حددت وكالة حماية البيئة الأمريكية الحد الأقصى المسموح به للملوثات في مياه الشرب بـ 1.3 ملليغرام لكل لتر. ^{[ 4 ] [ 17 ]} ويستند هذا الحد الأقصى للنحاس إلى افتراض أن استهلاك النحاس في الماء بهذا المستوى طوال العمر لن يُسبب أي آثار ضارة (على الجهاز الهضمي). وتُصنف وكالة حماية البيئة الأمريكية النحاس ضمن المغذيات الدقيقة والسموم. ^{[ 18 ]} وتشمل سميته لدى الثدييات طيفًا واسعًا من الحيوانات، وتتضمن آثارًا مثل تليف الكبد، ونخر الكلى والدماغ، واضطرابات الجهاز الهضمي، والآفات، وانخفاض ضغط الدم، ووفيات الأجنة. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]} حددت إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) حدًا أقصى قدره 0.1 ملغم /  م³ ^لأبخرة النحاس (البخار الناتج عن تسخين النحاس) و1  ملغم/م³ ^لغبار النحاس (جزيئات النحاس المعدني الدقيقة) ورذاذ النحاس (رذاذ النحاس الذائب) في هواء غرفة العمل خلال نوبة عمل مدتها ثماني ساعات، وأسبوع عمل مدته 40 ساعة. ^{[ 22 ]} لوحظت سمية النحاس لأنواع أخرى من النباتات والحيوانات بدرجات متفاوتة. ^{[ 18 ]}

في حالات الاشتباه بالتسمم بالنحاس، يُعد البنسيلامين الدواء المُفضل، وغالبًا ما يُعطى الديمركابرول ، وهو عامل مُخلِّب للمعادن الثقيلة. لا يُنصح بإعطاء الخل، لأنه يُساعد على إذابة أملاح النحاس غير القابلة للذوبان. تُعالج الأعراض الالتهابية وفقًا للمبادئ العامة، وكذلك الأعراض العصبية. ^{[ 30 ]} قد يشمل العلاج أيضًا الأكسدة بالأوزون لمشاكل السمية البيئية، بالإضافة إلى إزالة الرواسب من المسطحات المائية لأن الرواسب قد تُشكل بيئة مناسبة لتراكم المواد السامة. ^{[ 31 ]}

تشير بعض الأدلة إلى أن حمض ألفا ليبويك (ALA) قد يعمل كعامل استخلاب أقل حدة للنحاس المرتبط بالأنسجة. ^{[ 32 ]} كما يجري البحث في حمض ألفا ليبويك لاستخلاب معادن ثقيلة أخرى، مثل الزئبق. ^{[ 33 ]}

قد يؤدي ارتفاع نسبة النحاس في الماء إلى إلحاق الضرر بالكائنات البحرية والمياه العذبة، مثل الأسماك والرخويات. ^{[ 34 ]} تختلف أنواع الأسماك في حساسيتها للنحاس، حيث تشير التقارير إلى أن الجرعة المميتة الوسطية (LD50) للتعرض لكبريتات النحاس لمدة 96 ساعة تبلغ حوالي 58  ملغم/لتر لسمك البلطي النيلي ( Oreochromis niloticus ) و70  ملغم/لتر لسمك السلور الأفريقي ( Clarias gariepinus ). ^{[ 35 ]} يتمثل التأثير المزمن للتركيزات دون المميتة من النحاس على الأسماك والكائنات الحية الأخرى في تلف الخياشيم والكبد والكلى والجهاز العصبي. كما أنه يؤثر على حاسة الشم لدى الأسماك، مما يمنعها من اختيار الشريك المناسب أو الوصول إلى مناطق التزاوج. ^{[ 36 ]}

يُعدّ الطلاء النحاسي من المواد الشائعة المستخدمة في منع التلوث البحري . ^{[ 37 ]} في الولايات المتحدة، حلّ الطلاء النحاسي محلّ ثلاثي بوتيل القصدير ، الذي حُظر استخدامه بسبب سميته، كوسيلة للتحكم في نمو الكائنات الحية على هياكل القوارب. في عام 2011، أصبحت ولاية واشنطن أول ولاية أمريكية تحظر استخدام الطلاء النحاسي في صناعة القوارب، وإن كان ذلك يقتصر على القوارب الترفيهية. ^{[ 38 ]} كما اتخذت ولاية كاليفورنيا مبادرات للحدّ من آثار تسرب النحاس، حيث تُجري وكالة حماية البيئة الأمريكية أبحاثًا في هذا المجال. ^{[ 39 ]}

يُعدّ النحاس عنصرًا أساسيًا للعمليات الأيضية في الطحالب البحرية. فهو ضروري لنقل الإلكترونات في عملية التمثيل الضوئي وفي العديد من الأنظمة الإنزيمية. كما أن زيادة تركيز النحاس قد تؤثر سلبًا على العوالق النباتية أو الطحالب البحرية في كل من النظم البيئية البحرية والمياه العذبة. وقد ثبت أنه يُثبّط عملية التمثيل الضوئي، ويُعطّل نقل الإلكترونات في النظام الضوئي الثاني، ويُقلّل من تركيز الصبغات، ويُقيّد النمو، ويُقلّل من التكاثر، وغير ذلك. ^{[ 40 ]} وتُعرف سمية النحاس على نطاق واسع، ويُستخدم للمساعدة في منع ازدهار الطحالب. ويعتمد تأثير النحاس كليًا على كمية النحاس الحر الموجودة في الماء، والتي تتحدد بدورها بذوبانية النحاس وتركيز الروابط الكيميائية التي ترتبط به.

أظهرت الدراسات أن تركيزات النحاس سامة عندما يقتصر وجود العوالق النباتية البحرية على المناطق المتأثرة بشدة بالانبعاثات البشرية المنشأ. ^{[ 41 ]} استخدمت بعض الدراسات نوعًا من القشريات البحرية لتوضيح تأثير النحاس عليها. وذكرت إحدى هذه الدراسات أن اليرقات كانت أكثر حساسية للسموم بمقدار 4.5 مرة من البالغين. ^{[ 42 ]} استخدمت دراسة أخرى 7 أنواع مختلفة من الطحالب. ووجد الباحثون أن نوعًا واحدًا كان أكثر حساسية من غيره، وهو Synechococcus ، وأن نوعًا آخر كان أكثر حساسية في مياه البحر، وهو Thalassiosira weissflogii . ^{[ 43 ]}

استخدمت إحدى الدراسات البكتيريا الزرقاء، والدياتومات، والكوكوليثوفورات، والدينوفلاجيلات. وأظهرت هذه الدراسة أن البكتيريا الزرقاء كانت الأكثر حساسية، بينما كانت الدياتومات الأقل حساسية، أما الكوكوليثوفورات والدينوفلاجيلات فكانت حساسيتها متوسطة. استخدم الباحثون أيون النحاس في نظام منظم، وتحكموا به عند مستويات مختلفة. ووجدوا أن معدلات تكاثر البكتيريا الزرقاء انخفضت، بينما سجلت الطحالب الأخرى أعلى معدلات تكاثر. وخلصوا إلى أن النحاس قد يؤثر على التعاقب الموسمي للأنواع. ^{[ 44 ]}

وُجد أن النحاس وسبائكه ، مثل النحاس الأصفر، سامة للبكتيريا عبر تأثير قليل الديناميكية . لا تزال آلية عملها الدقيقة غير معروفة، لكنها شائعة بين المعادن الثقيلة الأخرى. وتُعد الفيروسات أقل تأثراً بهذا التأثير من البكتيريا. وتشمل التطبيقات المرتبطة بذلك استخدام مقابض الأبواب النحاسية في المستشفيات، والتي وُجد أنها تُطهر نفسها ذاتياً بعد ثماني ساعات، والمطهرات المعدنية ، حيث يعمل النحاس كمبيد للطحالب. ويُعتقد أن الإفراط في استخدام كبريتات النحاس كمبيد للطحالب قد تسبب في وباء تسمم بالنحاس في جزيرة غريت بالم عام 1979. ^{[ 45 ]}