สารหนูอาจเป็นเพียงธาตุร่องรอยที่มองไม่เห็น แต่ผลกระทบต่อสุขภาพกลับรุนแรงและกว้างขวาง ตั้งแต่สิ่งแวดล้อม อาหาร ไปจนถึงการสะสมในร่างกายมนุษย์ ล้วนมีความเสี่ยงที่ต้องเฝ้าระวัง บทความนี้จะพาไปรู้จักรูปแบบของสารหนู ความเป็นพิษ และเหตุผลว่าทำไม “การแยกชนิดสารหนู” จึงเป็นกุญแจสำคัญในการประเมินความเสี่ยงและความปลอดภัยด้านสุขภาพอย่างถูกต้อง
สารหนู (Arsenic; As) เป็นธาตุกึ่งโลหะที่สามารถพบได้ทั้งในรูปธาตุบริสุทธิ์และในรูปสารประกอบ โดยสารประกอบของสารหนูสามารถแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มหลัก ได้แก่ สารประกอบอินทรีย์ (Organic arsenic compounds) และสารประกอบอนินทรีย์ (Inorganic arsenic compounds) ซึ่งสารหนูและสารประกอบส่วนใหญ่มีความเป็นพิษสูง และสามารถส่งผลกระทบต่อระบบต่าง ๆ ของร่างกายมนุษย์อย่างกว้างขวาง เช่น ระบบทางเดินอาหาร ระบบประสาท ระบบผิวหนัง รวมถึงระบบหัวใจและหลอดเลือด ในกรณีที่ได้รับสารหนูในปริมาณสูงแบบเฉียบพลัน อาจก่อให้เกิดอันตรายรุนแรงจนถึงขั้นเสียชีวิตได้
สารหนูสามารถปนเปื้อนอยู่ในสิ่งแวดล้อมได้อย่างแพร่หลาย ทั้งในดิน แหล่งน้ำ น้ำดื่ม น้ำบาดาล รวมถึงน้ำเสียจากกิจกรรมเหมืองแร่ เช่น เหมืองดีบุกและเหมืองทอง นอกจากนี้ยังสามารถพบสารหนูในอาหารหลายชนิด เช่น ข้าว อาหารทะเล ตลอดจนในผลิตภัณฑ์สมุนไพร ยาลูกกลอน และบุหรี่ที่ไม่ได้รับการควบคุมคุณภาพอย่างเหมาะสม อีกทั้งการปนเปื้อนของสารหนูในอากาศยังอาจเกิดขึ้นจากการเผาไหม้ถ่านหินหรือผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมจากแหล่งที่มีสารหนูปนเปื้อนอยู่
สารประกอบอนินทรีย์ของสารหนูมีความเป็นพิษสูงกว่าสารประกอบอินทรีย์ โดยสารหนูในสารประกอบต่าง ๆ มักพบได้ใน 2 สถานะออกซิเดชันหลัก ได้แก่
- สารหนูในรูปไตรวาเลนต์ (Trivalent arsenic; As(III)) หรือที่เรียกว่า อาร์เซไนต์ (Arsenite)
- สารหนูในรูปเพนตะวาเลนต์ (Pentavalent arsenic; As(V)) หรือที่เรียกว่า อาร์เซเนต (Arsenate)
โดยทั่วไปสารหนูในรูป As(III) จะมีความเป็นพิษสูงกว่าสารหนูในรูป As(V)
การตรวจสารหนูในร่างกายและตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ
เนื่องจากสารหนูจัดเป็นสารแปลกปลอมต่อร่างกาย การตรวจวัดระดับสารหนูจึงสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ (Biomarker) สำหรับการประเมินการสัมผัสสารหนูในมนุษย์ได้ องค์กร American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) แนะนำให้ใช้การตรวจวัดระดับสารหนูในปัสสาวะ (Urine) เป็นหลัก แทนการตรวจในเลือด เนื่องจากสารหนูจะถูกดูดซึมและกำจัดออกจากกระแสเลือดอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้ระดับสารหนูในเลือดมีความแปรปรวนสูงและไม่เหมาะสมต่อการประเมินการสัมผัสในระยะยาว
หลักการของการวิเคราะห์ชนิดของสารหนูในปัสสาวะ
การตรวจวัดสารหนูในปัสสาวะที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง คือการตรวจสารหนูอนินทรีย์รวมกับสารเมตาบอไลต์ที่ผ่านกระบวนการเมทิลเลชัน (Inorganic arsenic plus methylated metabolites) ซึ่งเป็นวิธีที่ ACGIH แนะนำให้ใช้ในการเฝ้าระวังสุขภาพของผู้ปฏิบัติงานที่มีความเสี่ยงต่อการสัมผัสสารหนู
การวิเคราะห์ดังกล่าวจะทำการแยกตรวจสารหนูในรูปอนินทรีย์ทั้งหมด และสารหนูอินทรีย์ที่เป็นเมตาบอไลต์สำคัญอีก 2 ชนิด ได้แก่
- Monomethylarsonic acid (MMA)
- Dimethylarsinic acid (DMA)
สารทั้งสองชนิดนี้เป็นผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากกระบวนการเมตาบอลิสม์ของสารหนูอนินทรีย์ในร่างกายมนุษย์ การวิเคราะห์ในลักษณะนี้ช่วยลดผลลวงที่อาจเกิดจากสารหนูอินทรีย์ในกลุ่ม Arsenobetaine ซึ่งพบได้ทั่วไปในอาหารทะเล เช่น ปลา กุ้ง ปู หอย สาหร่ายทะเล และอาหารประเภทซูชิ โดยสารหนูในรูปนี้ยังไม่มีหลักฐานยืนยันถึงความเป็นพิษต่อมนุษย์
กระบวนการเมตาบอลิสม์ของสารหนู
ในร่างกายมนุษย์ สารหนูอนินทรีย์ในรูป As(V) สามารถเปลี่ยนกลับไปมาเป็น As(III) ได้ จากนั้นสารหนูในรูป As(III) จะถูกเปลี่ยนแปลงผ่านกระบวนการเมทิลเลชัน (Methylation) เป็น MMA และต่อเนื่องเป็น DMA ตามลำดับ สารประกอบเหล่านี้จะถูกขับออกจากร่างกายทางปัสสาวะ โดยส่วนใหญ่พบในรูป DMA มากที่สุด ค่ามาตรฐานที่ ACGIH กำหนดสำหรับสารหนูรวมในปัสสาวะ คือไม่เกิน 35 ไมโครกรัมสารหนูต่อลิตร (≤ 35 μg As/L)
เทคนิคการวิเคราะห์
เทคนิคที่นิยมใช้ในการแยกและวิเคราะห์ชนิดของสารหนู (Arsenic Speciation) คือ การใช้เทคนิคโครมาโทกราฟีแบบไอออน (Ion Chromatography; IC) ร่วมกับเทคนิค Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) ซึ่งสามารถแยกสารหนูแต่ละชนิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ พร้อมให้ความไวและความแม่นยำสูง เหมาะสำหรับงานด้านอาชีวอนามัย ความปลอดภัย และการเฝ้าระวังด้านสุขภาพ