Metale ciężkie
Metale Ciężkie - charakterysty
Metale ciężkie to pierwiastki o masie właściwej większej od 4,5
g/cm3, które w reakcjach chemicznych wykazują tendencję do
oddawania elektronów, tworząc proste kationy.
W stanie stałym i ciekłym charakteryzują się dobrym
przewodnictwem cieplnym i elektrycznym, posiadają połysk i są
nieprzez
roczyste.
MajÄ… wysokÄ… temperaturÄ™ topnienia i wrzenia.
Są kowalne i ciągliwe, a ich pary są najczęściej jednoatomowe.
Wykazują właściwości redukujące.
Do metali ciężkich zaliczamy: Cu, Co, Cr, Cd, Fe,
Zn, Pb, Sn, Hg, Mn, Ni, Mo, V, W
oraz niemetal Se.
Naturalne z
ródła metali ciężkic
" skały macierzyste,
" erupcja wulkanów,
" parowanie oceanów,
" pożary lasów,
" procesy glebotwórcze.
Ilość metali ciężkich pochodzących z tego z
ródła
na ogół nie zagraża środowisku.
Antropogeniczne z
ródła metali cię
" kopalnictwo metali niezależnych (miedzi, cynku, ołowiu)
" różne gałęzie przemysłu,
" energetyka,
" komunikacja,
" gospodarka komunalna,
" wysypiska odpadów,
" nawozy i odpady stosowane do nawożenia.
y
ródła antropogeniczne, wzbogacają środowisko w metale
ciężkie niekiedy wielokrotnie w stosunku do naturalnej
zwartości.
Antropogeniczne z
ródła metali cię
Zawartość metali ciężkich (mg/kg suchej masy) w różnych
materiałach stosowanych do gleby
Materiał Kadm (Cd) Ołów (Pb) Miedz
(Cu) Cynk (Zn)
Nawozy:
azotowe
0,05-9 2-120 1-15 1-40
fosforowe
0,5-45 4-1000 1-300 50-1500
wapniowe
0,1-15 5-600 1-800 16-4000
obornik
0,3-0,8 0,4-16 2-60 15-340
Osady
2-10 2-500 50-800 700-2000
ściekowe
Rtęć
Rtęć występuje w 3 formach: jako rtęć organiczna,
nieorganiczna oraz metaliczna. Związki organiczne rtęci
powodują zatrucia charakteryzujące się długim okresem
utajenia.
Wchłaniane do organizmu człowieka alkilowe związki rtęci
szybko przedostają się po przez krwioobieg do komórek mózgu,
gdzie naruszają barierę krew-mózg, co prowadzi do zaburzeń
metabolizmu układu nerwowego. Również ten metal tworzy
bardzo trwałe połączenia z grupami tiolowymi białek i enzymów,
zakłócając ich funkcję.
Przewlekłe zatrucia rtęcią zdarzają się w zakładach pracy, w
których używana jest jej postać metaliczna lub sole. Zatrucia te
rozwijają się powoli i w odróżnieniu od zatruć ostrych powodują
nieodwracalne zmiany w ośrodkowym układzie nerwowym.
Ołów
Każdy mikrogram ołowiu u dziecka w wieku 2 lat
to niższy o 6 punktów iloraz inteligencji
u dziecka w wieku 10 lat!
Ołów rozpuszczony w wodzie jest niewidoczny,
bez zapachu i bez smaku. Jest nazywany cichym
mordercÄ…. Zdrowotne efekty powodowane
piciem wody zatrutej ołowiem mogą byd
tragiczne.
" Przedwczesny " Zaburzenia w " Ograniczenie
poród uczeniu się umysłowe
" Nadciśnienie " Karłowatośd " Antysocjalne
" Utrata słuchu " Problemy z zachowania
" Zaburzenia zachowaniem " Ciągłe
żołądkowe " Anemia rozdrażnienie
" Kłopoty z " Uszkodzenia " Nadpobudliwośd
czytaniem nerek
Ołów
Ten pierwiastek jest truciznÄ… kumulujÄ…cÄ… siÄ™ w organizmie.
Zaabsorbowany ołów przenika do krwioobiegu, gdzie jego
większa część wbudowuje się do czerwonych ciałek krwi- średni
czas przebywania wynosi 30 dni. Stąd 25-40% jego zawartości
przenika do tkanek miękkich, około 15% do kości, a pozostała
ilość jest wydalana.
Zatrucia przewlekłe - ołowica - są bardzo złożone a szybkość ich
rozwoju zależy od stężenia w powietrzu oraz od okresu
narażania na działanie pyłów lub par ołowiu. Do najbardziej
charakterystycznych
i najczęściej spotykanych objawów należy: zabarwienie skóry
bladoszare o żółtawym odcieniu - cera ołowicza.
Kadm
Zatrucia przewlekłe rozwijają się powoli.
Kadm indukuje przerywanie łańcuchów
DNA
i aberracje chromosomowe.
Został on umieszczony na liście związków
rakotwórczych.
Toksyczność Metali Ciężkic
Toksyczne działanie metali ciężkich na organizmy żywe
polega przede wszystkim na wywoływaniu zaburzeń funkcji
enzymów. Mogą blokować układy enzymatyczne i
wywoływać zmiany fizjologiczne, które prowadzą do
obumierania komórek i tkanek.
Do najbardziej toksycznych metali należy: ołów (Pb), rtęć
(Hg),
i kadm (Cd). Są to pierwiastki, które występując w środowisku
w dawkach wyższych niż NDS (najwyższe dopuszczalne
stężenie) powodują najczęściej powstawanie nowotworów.
Już w małych ilościach metale te mogą spowodować choroby
układu naczyniowego, uszkodzenia nerek, kości, zaburzenia
w funkcjonowaniu układu rozrodczego między innymi u
zwierząt, które narażone były na ich zawartość w
podawanych paszach.
Nazwa y
ródło skażeń Działanie na organizm
Ołów przemysł niedokrwistość
transport samochodowy zmiany neurologiczne
przedmioty użytku kumulacja w układzie kostnym
hamowanie aktywności enzymów i wchłaniania
Kadm środowisko żelaza
przedmioty użytku osteoporoza
uszkodzenie nerek
Arsen pestycydy hamowanie aktywności enzymów
porażenie ośrodka oddechowego i
produkty pochodzenia morskiego naczynioruchowego
Rtęć ryby ze skażonego środowiska uszkodzenie Ośrodkowego Układu Nerwowego
kumulacja w narządach miąższowych
Miedz
pestycydy ściągające i żrące na błony śluzowe
środowisko wymiotne
Cynk zboża drażniące błony śluzowe żołądka
grzyby wywołuje wymioty
rośliny strączkowe bezsenność i niepokój
przedmioty użytku
Mikroorganizmy szczególnie wrażliwe na
Metale Ciężkie
lð Organizmem testowym jest
pierwotniak Spirostomum
ambiguum, występujący w
rzekach i jeziorach o czystej
wodzie. Orzęski umieszczane są
w badanej próbie i obserwowane
pod niewielkim powiększeniem
(8x). Po wpływem metali ciężkich
komórki tych bardzo wrażliwych
organizmów obumierają i
podlegajÄ… cytolizie (rozpadowi).
Spirostomum ambiguum Ehr.
Owady jako bioindykatory
Mucha domowa (Musca domestica)
lð Larwy M. domestica hodowano na
pożywce skażonej każdym z
badanych metali (Cu, Zn, Pb, Cd)
oraz na pożywkach kontrolnych
Kumulacja metali w tkankach muchy,
prowadzi do:
1. Obniżenia tempa rozwoju,
2. zmniejszenia przeżywalności larw i
poczwarek.
3. Wyższą zawartość metali stwierdzono
w tkankach poczwarek w
porównaniu do owadów dorosłych,
(Musca domestica) owad dorosły
świadczy to o procesie detoksyfikacji
podczas metamorfozy.
4. Ponadto zauważono też podwyższenie
ekspresji białek stresu oraz zmiany w
układzie odpornościowym M.
domestica.
Wyniki te wskazują, iż przyczyną
wysokiej śmiertelności owadów
żyjących w skażonym środowisku,
może być obniżenie sprawności
układu odpornościowego na skutek
Mucha domowa i stadia rozwoju
zmniejszenia liczby hemocytów i ich
aktywności.
lð Dżdżownice Allolobophora
chlorotica z terenu skażonego
jonami Cu, miały w swoim
organizmie zakumulowane jony
Cu i minimalne ilości Zn, Pb i
Cd. Przeżywały one w dobrej
kondycji (o czym świadczy
wysoki rozród), jednak po
przeniesieniu do gleby o
wysokim skażeniu,
Allolobophora chlorotica
zakumulowały w ciągu 4
tygodni duże ilości jonów Zn,
Pb, Cd i Cu, czemu towarzyszył
spadek przeżywalności, masy
ciała osobników oraz
zahamowanie rozrodczości i
przejściowy spadek liczby
celomocytów (komórki płynu
Allolobophora chlorotica - martwa
celomatycznego biorące udział
w reakcji odpornościowej).
Metale Ciężkie, a Testy korzeniowe
lð Duża wrażliwość systemów korzeniowych a także szybkość reagowania
na skażenie metalami ciężkimi predysponuje korzenie roślin jako
doskonały obiekt do doświadczeń testowych.
Reakcje systemu korzeniowego na skażenie metalami ciężkimi są następujące:
1. zahamowanie wzrostu i rozwoju korzeni,
2. różnorodne uszkodzenia i deformacje morfologiczne, np. nekrozy,
karłowatość całego systemu korzeniowego, negatywny geotropizm,
brak włośników,
3. intensywna kumulacja pobieranych metali ciężkich, z dużym
ograniczeniem przemieszczania się do ich pędów.
Porosty  Metale Ciężkie
Porosty są organizmami kumulującymi metale ciężkie.
lð Używa siÄ™ ich jako biotestów w rejonach przemysÅ‚owych i wielkich
aglomeracjach miejskich.
lð Substancje toksyczne wpÅ‚ywajÄ… na porosty bezpoÅ›rednio lub
pośrednio. Przy oddziaływaniu bezpośrednim najsłabszym punktem
jest aparat fotosyntetyczny glonów porostowych, w którym chlorofil
ulega degradacji.
lð PoÅ›rednie dziaÅ‚anie szkodliwych zwiÄ…zków, to zmiana warunków
siedliskowych, np. zakwaszenie podłoża. W warunkach miejskich
odczyn kory często obniża się o 2-3 jednostki, co eliminuje wszystkie
lub większość porostów.
Pustułka pęcherzykowata
Hypogymnia physodes
rośnie na korze drzew i drewnie,
jeden z pospolitych gatunków
Kto i w jaki sposób choruje
Na ich szkodliwe działanie narażone są również rośliny. Najbardziej
skażone są rośliny uprawiane na terenach uprzemysłowionych, w
miejskich ogródkach działkowych oraz pobliżu dróg o dużym
natężeniu ruchu samochodowego
w odległości mniejszej niż 80 metrów od drogi). Nawet, jeśli wydają
siÄ™ dorodne i zdrowe, nie nadajÄ… siÄ™ do jedzenia ani przez
człowieka, ani przez zwierzęta.
Objawy toksyczności działania metali ciężkich u roślin ujawniają się
najpierw uszkodzeniem systemu korzeniowego. Skutkiem tego jest
hamowanie wzrostu roślin i pojawienie się różnego rodzaju chloroz i
nekroz. Występują zaburzenia transpiracji i fotosyntezy. Najsilniejsze
właściwości toksyczne mają nieorganiczne związki metali, łatwo
rozpuszczalne i silnie dysocjujące, gdyż łatwo przenikają przez błony
komórkowe i dostają się do narządów wewnętrznych. Mogą one
powodować denaturację białek we krwi, ranach, błonie śluzowej, a
w roztworach stężonych, łączą się z białkiem i przenikają
w głąb zaatakowanej tkanki wywołując działanie żrące. Każdy z metali
działa na określone narządy wewnętrzne.
Objawy zatrucia
a) zmiany w jamie ustnej - obrzęk ślinianek, dziąseł i języka,
b) zęby chwieją się i łatwo wypadają, a w zębodołach tworzą
siÄ™ owrzodzenia,
c) w dziąsłach dookoła kieszonek dziąsłowych osadza się
czarny ząbek siarczku rtęciowego, wytrącany przez
siarkowodór z rozkładu resztek pokarmowych - może się nie
tworzyć, kiedy zachowana jest higiena jamy ustnej,
d) ślinotok,
e) bóle i zawroty głowy,
f) wzmożona pobudliwość nerwowa,
g) trudność skupienia myśli,
h) uczucie znużenia,
i) drżenia powiek, języka, palców, które w miarę upływu czasu
rozszerzają się na całe kończyny,
j) trudności w mówieniu,
k) nerwica rtęciowa.
Metale Ciężkie
Na terenach zagrożonych występowaniem
podwyższonych zawartości metali ciężkich
np. w pobliżu dróg o dużym natężeniu
ruchu samochodowego (w odległości
mniejszej niż
50m), wskazane jest wykonywanie analiz
chemicznych gleby w celu określenia
zawartości przynajmniej 3 metali: kadmu,
ołowiu i cynku.
Jak unikać niebezpiecznych meta
1. Przed przygotowaniem potraw z warzyw i owoców
należy je dokładnie myć pod bieżącą wodą,
odrzucać zewnętrzne liście, obierać ze skórki.
2. Ponieważ część metali wypłukuje się podczas
gotowania, dlatego warzywa z nieznanego z
ródła
bezpieczniej jest gotować w dużej ilości wody.
3. Nie powinno się spożywać warzyw i owoców, nawet
wyjÄ…tkowo dorodnych i zdrowych, uprawianych w
pobliżu ruchliwych tras komunikacyjnych oraz
terenów skażonych.