Zagrożenie środowiska metalami ciężkimi

Cywilizacja to utrwalony w psychice danej społeczności styl życia zbiorowego. To właśnie nasz model cywilizacyjny spowodował katastrofalny stan środowiska i lekceważenie problemów ekologii.

Spośród chemicznych substancji toksycznych, wprowadzonych do środowiska przez człowieka, największe niebezpieczeństwo stanowią metale ciężkie. Są one niezniszczalne i nieusuwalne. Raz wprowadzone do środowiska będą krążyć stale, zmieniając, co najwyżej swoją formę - rodzaj połączenia chemicznego. Stężenie metali ciężkich w glebie wpływa na rodzaj intensywności procesów biologicznych, na wielkość plonów, przesądza czy produkt nadaje się do spożycia czy nie.

Wszystkie istniejące technologie biologiczne są uzależnione od poziomu metali ciężkich - oczyszczanie ścieków, wszelkie procesy kompostowania odpadów, czy nawet związana z tym hodowla dżdżownic, produkcja biomasy do celów energetycznych. Ołów z samochodów, spłukiwany z ulic i dostający się do oczyszczalni ścieków, skutecznie uniemożliwia rolnicze (i inne) wykorzystanie osadów z niej pochodzących. Popiół ze skażonej metalami biomasy nie może być wprowadzony do normalnej gleby. Wysoki poziom metali w ściółce leśnej uniemożliwia jej naturalne kompostowanie i powoduje zaleganie łatwopalnego materiału.

Metale ciężkie są wszechobecne - można je wykryć w każdej żywności, w każdym materiale organicznym, w każdym żywym organizmie. Ich stężenie przekracza naturalną zawartość i z roku na rok wzrasta. Szczególnie alarmujący jest poziom kadmu, ołowiu i rtęci. Jest oczywiste, że toksyny te degenerują nas wszystkich. Na degenerację młodego pokolenia wskazuje rosnąca zastraszająco ilość wad fizycznych, - kto nie wierzy, niech przejdzie się do specjalistycznych przychodniach. Na każdym kroku dzień i noc atakują nas powoli i podstępnie przekleństwa naszej cywilizacji, ołów z samochodów, kit miniowy, plomby i śrut ołowiany, ołowiane rury świetlówek, świetlówko-żarówek i żarówek rtęciowych, no i oczywiście termometry. Po zużyciu trafiają do gleby i wód, a stamtąd już na talerze nasze i naszych dzieci. Pod postacią powietrza i żywności - środowisko najgłębiej, najpełniej i bezustannie wnika w głąb naszego organizmu. Tymi drogami wnikają metale ciężkie i inne toksyny, które ograniczają istotne procesy życiowe. Degradacja jakości życia objawia się powszechnym uczuciem zmęczenia, duszności, senności przy nadmiernej drażliwości, osłabieniem koncentracji uwagi, apatią. Dochodzi również do zmian (mutacji w cząsteczkach DNA) w następstwie chemizacji pojawiają się wrodzone defekty genetyczne, zagrażające zdrowiu i biologicznemu trwaniu przyszłych pokoleń. Metale ciężkie są obecnie bardzo powszechnymi zanieczyszczeniami ze względu na wielorakie zastosowanie w technice. W postaci czystej lub w postaci rozmaitych stopów bezpośrednio nie wywierają na ogół trującego działania na organizm ze względu na swoją nierozpuszczalność. Wnikanie ich doń umożliwia jednak rozpraszanie i utlenianie tych metali. Poszczególne metale wykazują szczególne powinowactwo do pewnych narządów, tkanek lub gruczołów jak nerki, mózg, wątroba, serce. Najsilniejsze działania toksyczne mają organiczne i nieorganiczne związki metali, ponieważ są rozpuszczalne, łatwo przenikają przez błony komórkowe i łożysko, dostają się wieloma drogami do poszczególnych narządów wewnętrznych. Kationy metali ciężkich blokują funkcje enzymów i aminokwasów powodując zmiany w metabolizmie organizmu. Do najbardziej toksycznych pierwiastków należą: rtęć Hg, ołów Pb i kadm Cd.

Rtęć jest stosowana szeroko w przemyśle chemicznym oraz w termometrach i aparaturze fizykochemicznej, jest składnikiem zapraw nasiennych i wypełnień amalgamatowych w zębach. Zawierają ja wszystkie źródła światła typu lamp wyładowczych (świetlówki i świetlówki"kompakt" o kształcie żarówki). U człowieka dawki rtęci, zupełnie nieszkodliwe dla matki, mogą uszkodzić mózgowie płodu. Embrion ludzki stanowi swoistą pułapkę rtęciową.

Ołów należy do najdawniej poznanych trucizn. Był stosowany jako materiał, z którego wykonywano naczynia (w postaci domieszki w stopach cyny, skąd dostawał się do żywności), rury wodociągowe (powszechnie stosowane jeszcze w okresie międzywojennym), a jego związki wchodziły w skład kosmetyków. Zrujnował fizycznie i intelektualnie społeczeństwo starożytnego Rzymu, co udowodniono na podstawie analizy kości.

Obecnie znaczne ilości ołowiu zużywa się do wyrobu akumulatorów, lutów cynowo - ołowiowych, amunicji (śrutu), plomb do plombowania (zamiast stosować wyłącznie aluminiowe), stopów hutniczych, czcionek, pigmentów, farb. Inne źródła Pb to hutnictwo żelaza i metali kolorowych, żużle, emisja pyłów, materiały wybuchowe, spalanie węgla. Najpoważniejszym i wszechogarniającym źródłem ołowiu są spalane benzyny. Do 1972 roku przez etylizowanie benzyny rozproszono w środowisku do atmosfery ok. 3 miliony ton Pb.

W Polsce w latach 80, z powodu spalania benzyny emitowano rocznie ok. 2100 ton ołowiu. Eksplozja motoryzacji w późnych latach osiemdziesiątych i dziewięćdziesiątych pozwala na stwierdzenie, że emisja Pb pozostała na zbliżonym poziomie, mimo zredukowania zawartości Pb i pewnego udziału benzyny bezołowiowej. Ołów emitowany przez samochody dostaje się do organizmu wraz z wdychanym powietrzem, skażoną żywnością, a także przez skórę. Rośliny stanowią czuły wskaźnik stężenia Pb w biosferze. Szczególnie niepokojący jest wzrost zawartości Pb w jadalnych częściach roślin. Dalsza akumulacja następuje w organizmach zwierząt i ludzi. Dla niemowląt główne źródło ołowiu stanowi mleko krowie, z którego jest szczególnie łatwo przyswajalny. Ołów pobierany przez jarzyny liściowe pochodzi w 95% z atmosfery, w 5% z gleby. W osadach z oczyszczani ścieków występuje często przekroczenie stężenia ołowiu i dlatego rozważa się oddzielenie kanalizacji deszczowej od sanitarnej. Zawartość ołowiu w osadach z oczyszczalni ścieków nie pozwala na ich zastosowanie jako nawozów w rolnictwie i leśnictwie.

Ołów wprowadzony do organizmu przedostaje się w całości do krwi, z której podlega częściowemu wydalaniu przez nerki oraz przemieszczaniu do kości i tkanek miękkich. W kościach jest akumulowany, ale może z powrotem przechodzić do krwi, zwłaszcza pod wpływem zaburzeń metabolizmu i stresów psychicznych. Podobnie jak inne metale ciężkie, zostaje wbudowany w różne enzymy komórkowe, co oznacza, że enzymy te nie mogą już spełniać w organizmie właściwych funkcji. Zatrucie ołowiem charakteryzują: nadpobudliwość i bezsenność, potem znużenie, stany depresyjne, obstrukcje. Później pojawiają się zakłócenia w działaniu układu nerwowego i uszkodzenia szpiku kostnego, wzrost agresywności i przestępczości. Działanie Pb (podobnie jak Cd i Hg) upośledza reakcje pręcików w oku. Osłabia widzenie o zmroku. Ołów wyraźnie skraca życie i jest najprawdopodobniej także przyczyną śmiertelności na choroby serca. Badania na szczurach wykazały, że ołów skraca ich życie, o 1/3, czyli o ok. 33%.

Ołów nagromadzony w komórkach organizmów nie daje początkowo objawów zatrucia. Przejście do stanów patologicznych jest stopniowe i występuje możliwość uruchomienia ołowiu odłożonego w złogach i tkankach kostnych. Objawy i skutki są różnorodne. Najczęściej występują: niedokrwistość pierwotna i wtórna, zmniejszenie ilości hemoglobiny, białkomocz, nowotwory, schorzenia nerek i wątroby. Do narządów najbardziej narażonych na zatrucie ołowiem należą: wątroba, nerki, nadnercze, szpik kostny, mózg.

Ołów występujący we krwi kobiet ciężarnych bardzo łatwo przenika do zarodka, który działa jak swoisty pochłaniacz metali ciężkich.

Wzrost agresji i okrucieństwa u dzieci i dorosłych to efekt uszkodzenia mózgu, podobnie jak obniżenie poziomu inteligencji. Prawie każdy samochód benzynowy to rozpylacz śmiercionośnego ołowiu. Konieczna jest energiczna promocja benzyny bezołowiowej w Polsce, dlatego trzeba przede wszystkim usunąć rozpowszechnione, choć niesłuszne mniemanie, że benzyna bezołowiowa to jakiś zupełnie odrębny rodzaj benzyny. Tymczasem różnica polega w istocie głównie na obecności lub nieobecności ok. 1 cm związków ołowiu w jednym litrze benzyny.

Kadm jest jedną z najniebezpieczniejszych trucizn środowiskowych, o znacznie większej toksyczności niż ołów. Zaczęto o nim mówić szerzej dopiero w latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych, gdy zaczął siać spustoszenie. Jego istotne zastosowanie w technice zaczęło się w latach pięćdziesiątych. Kadm znajduje się w mazucie i oleju napędowym, stanowi dodatek do stopów, składników lutów twardych, do kadmowania, jako pigment, do produkcji lakieru, glazur i ceramiki, jako dodatek do tworzyw sztucznych, do produkcji akumulatorów, zapraw nasiennych. Poważnym źródłem jest hutnictwo oraz spalanie paliw stałych. Tona węgla zawiera, przeciętnie 2g Cd. Wiele nawozów sztucznych, a zwłaszcza superfosfaty, zawiera znaczne ilości Cd. Rudy cynku zawierają do 3% Cd. Podobnie stosowany w technice cynk zawiera domieszkę kadmu i to właśnie czyni go toksycznym. Kadm zagraża w każdej formie, doustnie przyjęcie 30 - 40 mg może już spowodować śmierć. Dlatego nawet picie lemoniady z kubków zawierających kadm niesie ryzyko. Pierwszymi objawami są uszkodzenia nerek oraz układu nerwowego, białko w moczu, uszkodzenia narządów płciowych, ostre bóle kręgosłupa i nóg. Typowymi są też zakłócenia w czynności płuc. Kadm ma także działanie rakotwórcze.

Palacze są bardziej narażeni gdyż 1 papieros zawiera około 2 mg Cd. Przy wypaleniu 28 papierosów dziennie, zawartość Cd w nerkach i wątrobie ulega niemal podwojeniu, w porównaniu z jego zawartością u niepalących. W ciągu 20 lat nieumiarkowanego palenia wprowadza się tą drogą do organizmu 15 mg Cd.

Nagromadzenie się kadmu w organizmie następuje przede wszystkim w nerkach, a powyżej wartości progowej 0,2 mg / 1g masy nerek dochodzi do tak ciężkiego zatrucia, że choroba staje się prawie nieuleczalna. Z początku odkładanie się kadmu w nerkach nie powoduje widocznych objawów.

Wprowadzony do środowiska kadm jest nie do odzyskania i dlatego coraz bardziej kumuluje się w przyrodzie, przedostając się najrozmaitszymi sposobami do organizmów zwierząt i ludzi. Najczęściej pobieramy Cd z pożywieniem. Ze względu na dobrą rozpuszczalność wiele związków (soli) kadmu przenika łatwo z ziemi do roślin, które pobierają go w 70% z gleby, w 30% z powietrza. Szczególnie niebezpieczne są grzyby, które nie-jednokrotnie bywają rezerwuarami kadmu (np. pieczarki polne). Również sałata, tradycyjny rezerwuar wszelkich toksyn, bardzo intensywnie pobiera kadm. Duża podaż żelaza i witaminy D w pożywieniu częściowo przeciwdziała w przyswajaniu kadmu.

Kadm jest wyjątkowo trudno wydalany z organizmu. Okres połowicznego wydalania wynosi 20 lat! (tzn. po 20 latach jego zawartość spadłaby do połowy, gdyby jego dalszy pobór był zerowy, co w praktyce jest wykluczone).

Kopalnia cynku w Japonii zanieczyściła rzekę Jintsu kadmem, który skaził wodę pitną, a woda z tej rzeki służyła także do nawadniania plantacji ryżu (ryż i pszenica szczególnie intensywnie akumulują Cd) i upraw soli. W ciągu 15 - 30 lat zmarło ponad 150 osób na skutek chronicznego zatrucia Cd. Schorzenie to objawia się ogólnie atrofią tkanki kostnej (rozmiękczenie i kruchość), którą nazwano chorobą Itai, - Itai. W USA doszło również do zachorowań na Itai, - Itai na skutek spożycia perełek cukrowych zawierających kadm.

Opracowanie: Zofia Kowalczyk
Naucz chemii w I LO w Brzozowie