پرش به محتوای اصلی

زمین شناسی و سلامت (علوم تجربی)

بخشی از بانک سؤال طبقه‌بندی‌شده‌ی این مبحث در کوئیز سنتر — رایگان و بدون نیاز به ثبت‌نام

خلاصه‌ی درسنامه

این خلاصه‌ی 30 درصدی درسنامه اصلی است. متن کامل با همه‌ی نکته‌ها، مثال‌های حل‌شده و جمع‌بندی، با ثبت‌نام رایگان در دسترست قرار می‌گیرد.

زمین‌شناسی پزشکی چیست؟

شاخه‌ای بین‌رشته‌ای که ارتباط بین عناصر و کانی‌های زمین و سلامت موجودات زنده را بررسی می‌کند — علم درمانی نیست، بلکه به دنبال شناسایی عوامل زمین‌زاد بیماری است. پدر این علم اوله سلینوس سوئدی بود؛ دانشمندان ایرانی مانند ابوریحان بیرونی، ابن‌سینا و خواجه نصیرالدین طوسی هم به فواید سنگ‌ها و کانی‌ها برای درمان اشاره کرده‌اند. عناصر زمین از مسیر سنگ، خاک، گیاه و جانور، از راه آب، غذا و هوا وارد بدن انسان می‌شوند. عناصر بر اساس غلظت در پوسته به اصلی، فرعی و جزئی تقسیم می‌شوند؛ عناصر جزئی بسته به مقدار مصرف می‌توانند هم اساسی و هم سمی باشند — هر عنصر یک بازه بهینه دارد و کمبود یا مازاد هر دو بیماری ایجاد می‌کند. با تطبیق نقشه‌های پراکندگی ژئوشیمیایی عناصر و نقشه پراکندگی بیماری‌ها می‌توان عامل زمین‌زاد بیماری را شناسایی کرد.

عناصر مهم و بیماری‌های مرتبط

آرسنیک (منشأ کانی پیریت، مسیر اصلی آب آلوده) لکه پوستی و سرطان پوست ایجاد می‌کند؛ نمونه معروف آن آلودگی آب چاه‌های عمیق در بنگال غربی هند است. کادمیم که همیشه همراه عنصر روی است، از راه گیاهان و آب وارد بدن شده و باعث تغییر شکل استخوان می‌شود؛ بیماری ایتای‌ایتای در ژاپن نمونه آن است. جیوه که در ملقمه کردن طلا هم به کار می‌رود، از راه دهان و پوست جذب شده و به دستگاه عصبی آسیب می‌رساند؛ بیماری میناماتا (۱۹۵۶) در ژاپن نمونه‌اش بود. فلوئور در مقدار مناسب دندان را مستحکم می‌کند، اما کمبودش پوسیدگی دندان و مازادش فلورسیس دندانی برگشت‌ناپذیر ایجاد می‌کند؛ منشأ آن کانی فلوئوریت است و مسیر اصلی ورودش آب آشامیدنی است. سلنیم از راه گیاهان وارد بدن می‌شود و با از بین بردن سوپراکسیدها نقش ضدسرطانی دارد، هرچند مازادش مسموم‌کننده است. روی کمبودش باعث کوتاهی قد و اختلال ایمنی می‌شود. کمبود ید بیماری گواتر می‌سازد؛ در مناطق کوهستانی دور از دریا، شستشوی خاک توسط آب‌های ذوب یخ پس از عصر یخبندان ید را از خاک می‌شوید. کلسیم و منیزیم عامل سختی آب‌اند و با بیماری‌های کلیوی مرتبط‌اند. مسمومیت با سرب (پلومبیسم) با خط آبی در محل اتصال دندان به لثه شناخته می‌شود و می‌تواند عقب‌افتادگی ذهنی ایجاد کند.

غبار، آتشفشان و کاربردهای دیگر

ریزگردها می‌توانند باکتری‌های بیماری‌زا و مواد سمی منتقل کنند و بیماری‌های ریوی به‌ویژه سیلیکوسیس (ناشی از استنشاق ذرات سیلیس) ایجاد کنند، هرچند برای جنگل‌های گرمسیری مواد مغذی هم به همراه می‌آورند. آتشفشان‌ها فلزات و عناصری مانند آرسنیک، کادمیم، جیوه و سرب را از اعماق زمین به سطح می‌آورند؛ فوران پیناتوبو در فیلیپین (۱۹۹۱) میلیون‌ها تن روی و مس و هزاران تن کادمیم را در هوا پخش کرد. زمین‌شناسی زیست‌محیطی با اصول زمین‌شناسی به مسائلی مانند برداشت بیش از حد از معادن، فرسایش خاک و آلودگی آب و هوا می‌پردازد. کانی‌هایی مثل تالک، رس، فلوئوریت و میکا در داروسازی و لوازم بهداشتی کاربرد دارند؛ خاک‌خواری آگاهانه، مانند مصرف خوراکی خاک رنگی جزیره هرمز، گاهی برای جبران کمبودهای تغذیه‌ای انجام می‌شود، اما باید احتمال آلودگی خاک به عناصر سمی هم در نظر گرفته شود.

نمونه تست

پاسخنامه‌ی تحلیلی سه‌بخشی برای هر سؤال

  • چرا گزینه‌ی درست، درست است
  • چرا هر گزینه‌ی دیگر غلط است
  • تله‌ی تستی‌ای که باید بشناسی

1. اگر غلظت فلوئور آب آشامیدنی چندین برابر حد مجاز شود کدام پیامد محتمل‌تر است؟

  • خط آبی در محل لثه و دندان
  • ایتای‌ایتای و آسیب شدید کلیوی
  • فلورسیس دندانی برگشت‌ناپذیر
  • گواتر ساده و کم‌کاری تیروئید

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«فلورسیس دندانی برگشت‌ناپذیر» درست است؛ مازادِ فلوئور (به‌ویژه در حدودِ ۲ تا ۴۰ برابرِ حدِ مجاز) دقیقاً همین عارضه را ایجاد می‌کند. رد گزینه‌های دیگر: «گواتر ساده و کم‌کاری تیروئید» عارضهٔ کمبودِ ید است نه مازادِ فلوئور؛ «خط آبی در محل لثه و دندان» نشانهٔ اختصاصیِ مسمومیت با سرب (پلومبیسم) است؛ «ایتای‌ایتای و آسیب شدید کلیوی» عارضهٔ مازادِ کادمیم است، نه فلوئور. تلهٔ تستی: سه گزینهٔ غلط هرکدام عارضهٔ عنصرِ دیگری‌اند (ید، سرب، کادمیم)؛ باید دقت کرد سؤال دقیقاً دربارهٔ مازادِ فلوئور است، نه سایرِ عناصرِ سمی.

2. در یک منطقه هم نقشه ژئوشیمیایی آرسنیک بالا و هم نقشه شیوع سرطان پوست هم‌پوشانی دارد. بهترین نتیجه اولیه چیست؟

  • قطعاً همه بیماران فقط از راه تنفس سیلیس بیمار شده‌اند
  • نقشه بیماری‌ها هیچ ارتباطی با نقشه عناصر ندارد
  • آرسنیک چون عنصر اصلی است نمی‌تواند اثر زیستی داشته باشد
  • احتمال عامل زمین‌زاد باید با بررسی آب و سنگ منطقه آزمون شود

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«احتمال عامل زمین‌زاد باید با بررسی آب و سنگ منطقه آزمون شود» درست است؛ هم‌پوشانیِ نقشهٔ ژئوشیمیایی با نقشهٔ بیماری فقط یک «فرضیهٔ اولیه» می‌سازد و باید با اندازه‌گیریِ مستقیمِ آرسنیک در آب و سنگِ منطقه آزموده شود. رد گزینه‌های دیگر: «قطعاً همه بیماران فقط از راه تنفس سیلیس بیمار شده‌اند» نتیجه‌گیریِ شتاب‌زده و بی‌ربط به آرسنیک است (سیلیس عاملِ سیلیکوسیسِ ریوی است، نه سرطانِ پوست)؛ «نقشه بیماری‌ها هیچ ارتباطی با نقشه عناصر ندارد» مستقیماً با روشِ ژئوشیمیاییِ شناساییِ عاملِ زمین‌زاد در تضاد است؛ «آرسنیک چون عنصر اصلی است نمی‌تواند اثر زیستی داشته باشد» هم طبقه‌بندی را غلط آورده (آرسنیک عنصری جزئی است، نه اصلی) و هم اثرِ زیستیِ شناخته‌شدهٔ آن را نفی می‌کند. تلهٔ تستی: هم‌پوشانیِ دو نقشه «احتمال» را نشان می‌دهد نه «قطعیت»؛ هم نتیجه‌گیریِ قطعیِ زودهنگام و هم نفیِ کاملِ رابطه، هر دو خطای رایج در تفسیرِ این نوع داده‌اند.

3. اگر در یک منطقه معدنی سرب و روی از کودهای حاوی روی زیاد استفاده شود کدام نگرانی منطقی‌تر است؟

  • کاهش کامل جذب عناصر توسط گیاهان
  • تبدیل کادمیم به فلوئوریت بی‌خطر
  • تشکیل فوری گواتر به علت روی زیاد
  • افزایش کادمیم همراه روی در خاک و گیاه

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«افزایش کادمیم همراه روی در خاک و گیاه» درست است؛ چون کادمیم همیشه در طبیعت همراهِ روی یافت می‌شود، کودهای حاویِ روی می‌توانند ناخالصیِ کادمیم داشته و غلظتِ آن را در خاک و گیاه افزایش دهند. رد گزینه‌های دیگر: «کاهش کامل جذب عناصر توسط گیاهان» ادعایی بی‌پایه و برخلافِ روندِ طبیعیِ جذبِ عناصر است؛ «تبدیل کادمیم به فلوئوریت بی‌خطر» از نظرِ شیمیایی ناممکن است (این دو ترکیبِ کاملاً متفاوتی‌اند)؛ «تشکیل فوری گواتر به علت روی زیاد» عارضهٔ نامرتبطی (که به کمبودِ ید مربوط است) را به روی نسبت داده است. تلهٔ تستی: نگرانیِ اصلی در این سناریو، همراهیِ کادمیم با روی است، نه تبدیل‌شدنِ کادمیم به ترکیبِ دیگر یا بروزِ عارضه‌ای بی‌ربط مانندِ گواتر.

4. کدام عامل می‌تواند باعث تشدید ورود عناصر سمی به زنجیره غذایی شود؟

  • افزایش سختیِ آبِ آشامیدنی
  • کاهش پراکندگی ژئوشیمیایی
  • کاهش هوازدگی سنگ‌ها
  • مصرف کودهای حاویِ فلزاتِ همراه

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«مصرف کودهای حاویِ فلزاتِ همراه» درست است؛ کودهایی که عناصری مانندِ روی را دارند، اغلب کادمیم را هم به‌عنوانِ ناخالصیِ همراه وارد خاک و زنجیرهٔ غذایی می‌کنند. رد گزینه‌های دیگر: «کاهش هوازدگی سنگ‌ها» برعکسِ عمل می‌کند چون هوازدگیِ کمتر یعنی آزادسازیِ کمترِ عناصر، نه بیشتر؛ «افزایش سختیِ آبِ آشامیدنی» به کلسیم/منیزیم مربوط است، نه ورودِ عناصرِ سمی؛ «کاهش پراکندگیِ ژئوشیمیایی» هم به‌معنایِ تمرکزِ کمتر است، نه تشدیدِ ورودِ عناصرِ سمی به زنجیرهٔ غذایی. تلهٔ تستی: باید بینِ «کاهشِ» عواملِ طبیعیِ پراکندگی و «افزایشِ» عواملِ انسانیِ متمرکزکننده (مانندِ کود) تمایز گذاشت؛ فقط عاملِ دوم می‌تواند تشدیدکننده باشد.

5. چرا همواره نمی‌توان از روی حضور یک عنصر در محیط، به بیماری‌زا بودن آن نتیجه گرفت؟

  • زیرا بدن هیچ عنصری را جذب نمی‌کند
  • زیرا همهٔ عناصر فقط مفید هستند
  • زیرا همه عناصر در هر غلظتی بی‌خطرند
  • زیرا اثرِ عنصر به مقدار و مسیرِ ورود بستگی دارد

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«زیرا اثرِ عنصر به مقدار و مسیرِ ورود بستگی دارد» درست است؛ این اصلِ کلیدیِ دوز-پاسخ در زمین‌شناسیِ پزشکی است. رد گزینه‌های دیگر: «زیرا همه عناصر در هر غلظتی بی‌خطرند» و «زیرا همهٔ عناصر فقط مفید هستند» هر دو مستقیماً با وجودِ عناصرِ سمی و اثرِ دوز-پاسخ در تضادند؛ «زیرا بدن هیچ عنصری را جذب نمی‌کند» ادعایی نادرست و برخلافِ کلِ مکانیزمِ ورودِ عناصر به بدن است. تلهٔ تستی: نمی‌توان صرفِ «حضور» یک عنصر را به بیماری‌زابودن تعمیم داد؛ باید مقدار، شکلِ شیمیایی و مسیرِ ورود را هم‌زمان درنظر گرفت.

6. کدام عبارت دربارهٔ جیوه نادرست است؟

  • جیوه در سنگ‌های آتشفشانی و چشمه‌های آب گرم یافت می‌شود.
  • ملقمه کردن طلا با جیوه یکی از منابع آلودگی محیطی است.
  • جیوه عمدتاً از طریق دستگاه تنفس وارد بدن می‌شود.
  • بیماری میناماتا در ژاپن در اثر مصرف آب و غذای آلوده به جیوه ایجاد شد.

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«جیوه عمدتاً از طریق دستگاه تنفس وارد بدن می‌شود» نادرست است و به‌همین‌دلیل پاسخِ این سؤال است؛ مسیرِ اصلیِ ورودِ جیوه به بدن، دهان (آب و غذای آلوده) و پوست است، نه دستگاهِ تنفس. وارسیِ مستقل: بیماریِ میناماتا در ژاپن از راهِ مصرفِ آبزیانِ آلوده به جیوه بروز کرد، یعنی مسیرِ گوارشی — اگر مسیرِ اصلی تنفسی می‌بود، الگویِ بیماری باید در میانِ ساکنانِ نزدیک به منبعِ انتشار (نه مصرف‌کنندگانِ ماهی) دیده می‌شد. رد گزینه‌های دیگر: «جیوه در سنگ‌های آتشفشانی و چشمه‌های آب گرم یافت می‌شود» درست است، چون این‌ها منشأهایِ طبیعیِ شناخته‌شدهٔ جیوه‌اند؛ «ملقمه کردن طلا با جیوه یکی از منابع آلودگی محیطی است» درست است، چون در این روش جیوه مستقیماً وارد آب و خاکِ اطرافِ معدن می‌شود؛ «بیماری میناماتا در ژاپن در اثر مصرف آب و غذای آلوده به جیوه ایجاد شد» هم درست است و خودش مسیرِ گوارشیِ ورودِ جیوه را تأیید می‌کند. تلهٔ تستی: مسیرِ «استنشاق» امضایِ سیلیس (سیلیکوسیس) است، نه جیوه؛ نباید مسیرِ ورودِ این دو را جابه‌جا کرد.

7. در مورد عنصر فلوئور، کدام گزینه درست است؟

  • کمبود فلوئور باعث فلورسیس دندانی برگشت‌ناپذیر می‌شود.
  • مهم‌ترین راه ورود فلوئور به بدن، مصرف ماهی و میگو است.
  • کانی فلوئوریت با فرمول CaFCaF در خمیردندان به کار می‌رود.
  • فلوئور در مقدار مناسب باعث استحکام دندان و کاهش پوکی استخوان می‌شود.

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«فلوئور در مقدار مناسب باعث استحکام دندان و کاهش پوکی استخوان می‌شود» درست است؛ این اثرِ شناخته‌شدهٔ فلوئور در غلظتِ بهینه است. رد گزینه‌های دیگر: «کمبود فلوئور باعث فلورسیس دندانی برگشت‌ناپذیر می‌شود» برعکس است — کمبودِ فلوئور باعثِ پوسیدگیِ دندان می‌شود، و این مازادِ فلوئور است که فلورسیس ایجاد می‌کند؛ «مهم‌ترین راه ورود فلوئور به بدن، مصرف ماهی و میگو است» نادرست است چون مهم‌ترین مسیرِ ورودِ فلوئور آبِ آشامیدنی است؛ «کانی فلوئوریت با فرمول CaFCaF در خمیردندان به کار می‌رود» غلط است چون فرمولِ صحیحِ فلوئوریت CaF2CaF_2 است. تلهٔ تستی: باید بینِ اثرِ «کمبود» (پوسیدگی) و «مازاد» (فلورسیس) فلوئور دقیق تمایز گذاشت، و فرمولِ شیمیاییِ فلوئوریت را با تعدادِ درستِ اتم‌های فلوئور (CaF2CaF_2، نه CaFCaF) به‌خاطر سپرد.

8. در فوران آتشفشان پیناتوبو (19911991)، حدود 22 میلیون تن روی، 11 میلیون تن مس و 55005500 تن کادمیم وارد اتمسفر شد. جرم کادمیم چند درصد جرم مجموع روی و مس است؟

  • 5.5%5.5\%
  • 0.18%0.18\%
  • 0.55%0.55\%
  • 1.8%1.8\%

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«0.18%0.18\%» درست است، چون مجموعِ جرمِ روی و مس 2+1=32+1=3 میلیون تن است و 55003,000,000×1000.18%\frac{5500}{3{,}000{,}000}\times100\approx0.18\%. سایرِ گزینه‌ها (0.55%0.55\%، 1.8%1.8\%، 5.5%5.5\%) حاصلِ خطایِ محاسباتی در تبدیلِ واحد یا جابه‌جاییِ رقم‌های اعشاری‌اند و با محاسبهٔ دقیق همخوانی ندارند. تلهٔ تستی: باید واحدها (تن در برابرِ میلیون‌تن) قبل از تقسیم یکسان‌سازی شوند؛ فراموش‌کردنِ ضربِ عددِ «میلیون» در مخرج، مستقیماً به گزینه‌هایِ غلطِ ده‌برابر یا صدبرابرِ بزرگ‌تر (مانندِ 1.8%1.8\% یا 5.5%5.5\%) منتهی می‌شود.

9. کدام یک از موارد زیر به عنوان منشأ آلودگی جیوه در محیط شناخته نمی‌شود؟

  • چشمه‌های آب گرم
  • استخراج طلا با ملقمه
  • کانی پیریت (FeS2FeS_2)
  • سنگ‌های آتشفشانی

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«کانی پیریت (FeS2FeS_2)» به‌عنوانِ منشأِ ناشناختهٔ آلودگیِ جیوه درست است، چون پیریت در واقع منشأِ شناخته‌شدهٔ آرسنیک است، نه جیوه. رد گزینه‌های دیگر: «سنگ‌های آتشفشانی» و «چشمه‌های آب گرم» هر دو منشأهایِ طبیعیِ شناخته‌شدهٔ جیوه‌اند؛ «استخراج طلا با ملقمه» هم منشأِ شناخته‌شدهٔ آلودگیِ انسانیِ جیوه است — همهٔ این سه، برخلافِ پیریت، واقعاً به جیوه مرتبط‌اند. تلهٔ تستی: پیریت با فرمولِ FeS2FeS_2 منشأِ کلاسیکِ آرسنیک است؛ نباید آن را به‌اشتباه با منابعِ طبیعیِ جیوه (آتشفشان، چشمهٔ آبِ گرم) قاطی کرد.

10. کدام عبارت درباره ید نادرست است؟

  • شستشوی ید از خاک توسط آب‌های ذوب یخ یکی از دلایل کمبود آن است.
  • ید عمدتاً از طریق آب آشامیدنی وارد بدن می‌شود.
  • کمبودِ ید باعثِ بروزِ بیماریِ گواتر می‌شود.
  • مناطق کوهستانی دور از دریا معمولاً با کمبود ید مواجه هستند.

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«ید عمدتاً از طریق آب آشامیدنی وارد بدن می‌شود» نادرست است و به‌همین‌دلیل پاسخِ درستِ این سؤال است، چون مهم‌ترین مسیرِ ورودِ ید به بدن، گیاهان (غذا) است نه آب. سایرِ گزینه‌ها همگی درست‌اند: «کمبودِ ید باعثِ بروزِ بیماریِ گواتر می‌شود» درست است؛ «مناطق کوهستانی دور از دریا معمولاً با کمبود ید مواجه هستند» درست است چون این مناطق ید کمتری در خاک دارند؛ «شستشوی ید از خاک توسط آب‌های ذوب یخ یکی از دلایل کمبود آن است» هم درست است و مکانیزمِ این کمبود را توضیح می‌دهد. تلهٔ تستی: مسیرِ اصلیِ ورودِ ید «گیاهان/غذا» است، نه «آبِ آشامیدنی»؛ نباید مسیرِ ورودِ ید را با مسیرِ اصلیِ سایرِ عناصر (مانندِ فلوئور که واقعاً از آب می‌آید) اشتباه گرفت.

مباحث مرتبط

ادامه‌ی این مبحث رو ببین

با ثبت‌نام رایگان، به بانک کامل سؤال، شبیه‌ساز کنکور و تحلیل پیشرفت دسترسی داری

ثبت‌نام رایگان