Toksyczność metali

Wśród wielu związków toksycznych dla człowieka na szczególną uwagę zasługują metale ciężkie, takie jak: ołów, kadm, rtęć i inne. Nawet minimalne stężenie substancji toksycznych w organizmie powoduje zaburzenia metaboliczne, zmniejszenie wydolności organizmu, osłabienie procesów immunologicznych, enzymatycznych, co w efekcie prowadzi do wielu chorób, a nawet może stać się przyczyną śmierci.

Wraz z rozwojem przemysłu zwiększyło się zastosowanie metali, zwłaszcza w takich gałęziach, jak: przemysł metalurgiczny, wydobywczy, elektrotechniczny, chemiczny i inne. Spowodowało to nie tylko większe narażenie ludzi w nich zatrudnionych, lecz także zwiększyło narażenie populacji generalnej, zamieszkałej w pobliżu rejonów przemysłowych. Żywność, powietrze atmosferyczne, woda z tych terenów, okazały się głównymi źródłami narażenia człowieka na działanie różnych metali i metaloidów. Niektóre z nich mają ważne znaczenie dla organizmu i nazywane są pierwiastkami niezbędnymi. Spełniają one jednak tę funkcję tylko w określonych stężeniach w organizmie. Są dostarczane głównie z pożywieniem i wodą.

Istotną rolę w rozwoju i funkcjonowaniu organizmu odgrywają takie pierwiastki, jak: żelazo, cynk, miedź, wapń, magnez. Nie można również nie wymienić: arsenu, chromu, kobaltu, manganu, molibdenu, niklu, selenu, wanadu, których organizm wymaga w dużo mniejszych ilościach. Inne metale, jak: rtęć kadm, ołów, należą do grupy związków toksycznych, które nie są niezbędne dla organizmu. Są one przyczyną zatruć ostrych i przewlekłych zarówno przemysłowych, jak i środowiskowych.

Stężenie takich pierwiastków, jak: glin, wanad, tytan, chrom, stront, ołów, kadm z biegiem łat życia człowieka zwiększa się w różnych tkankach i w przypadku zwiększonego narażenia może ujawnić swoje działanie toksyczne. Alkilowe połączenia metali, ze względu na swoje właściwości lipofilne, są łatwo transportowane przez błony komórkowe tkanek.

Zmiany w syntezie białka i zaburzenia wytwarzania ATP są podstawowymi działaniami szkodliwymi, które powodują metale, uszkadzając błony komórkowe, błony organelli komórkowych (mitochondriów, lizosomów i jąder). Większość metali reaguje z grupami sulfhydrylowymi, karboksylowymi i fosforowymi różnych ligandów biologicznych.

Zmiany procesów metabolicznych w organizmie pod wpływem metali ujawniane są w postaci skutków biochemicznych lub klinicznych, których występowanie jest związane z krytycznym stężeniem, pierwiastków w narządach.

Uszkodzenie układów: pokarmowego, oddechowego, nerwowego, krążenia i krwiotwórczego, a także nerek, stwierdzane u ludzi i zwierząt, występują po zatruciach ostrych i przewlekłych.

Niektóre pierwiastki wykazują także działanie rakotwórcze.

Arsen

(As), liczba atomowa 33, m. atom. 74,92

Pierwiastek ten należy do grupy V układu okresowego. Może występować na różnych stopniach utleniania od +3 do +5.

Występowanie, zastosowanie, narażenie. Arsen występuje w ponad 160 minerałach. Do najczęściej spotykanych zalicza się: aurypigment (As₂S₃), realgar (AsS), arsenolit (AsO₆) i arsenopiryt (FeAsS). Występuje też w postaci arsenków arsenosiarczków metali ciężkich (Fe, Ni, Co, Cu).

Metaliczny arsen otrzymuje się przez redukcję rud tlenkiem węgla lub przez bezpośrednie ogrzewanie. Otrzymywany jest również ubocznie przy wydobywaniu złota, kobaltu, niklu, cynku i miedzi.

Związki arsenu stosowane są głównie w rolnictwie i leśnictwie (herbicydy, defolianty - arseniany ołowiu i wapnia, arsenian sodu, a także organiczne połączenia arsenu). Arseniany miedzi, sodu i cynku są stosowane jako środki konserwujące drewno. Związki te z drewnem tworzą nierozpuszczalną w wodzie warstwę ochronną. Ponadto stosowane są w produkcji szkła, barwników i chemicznych środków bojowych, arsen jest dodawany do wielu stopów jako środek zwiększający twardość i żaroodporność.

Arsen jest pierwiastkiem szeroko rozpowszechnionym w środowisku człowieka. Żywność produkowana w pobliżu hut miedzi może zawierać 100-2500 μg As/g, a stosowanie herbicydów i defoliantów, zawierających arsen, powoduje stężenie tego pierwiastka nawet do 700 μg/g produktów spożywczych. Duże stężenia arsenu znajdowane są w rybach i skorupiakach (do ponad 100 μg/g). Stężenia arsenu w wodzie na ogół wynoszą 10 μg/dm³, ale w niektórych regionach świata zawartość arsenu w wodzie może wynosić ponad 3 mg/dm³.

Losy w organizmie. Dzienne pobranie arsenu przez człowieka waha się granicach 10-370 μg. Nieorganiczne związki arsenu trójwartościowego, dobrze rozpuszczalne w wodzie, wchłaniają się z przewodu pokarmowego człowieka w 45 - 95%, organiczne związki arsenu z wydajnością 75-85%. Wchłanianie arsenu z układu oddechowego zależy od właściwości chemicznych, postaci i rozmiaru cząstek występujących w powietrzu. Badania na zwierzętach wykazały, że arsenowodór wchłania się w 60%.

Wchłanianie arsenu w organizmie zależy także od stopnia utlenienia arsenu: po podaniu arseninu sodu wchłanianie jest większe niż po podaniu arsenianu. Arsen w organizmie ulega biotransformacji u ludzi i zwierząt. Wydalanie arsenu następuje z kałem, moczem, potem, mlekiem, jest on znajdowany we włosach i skórze. Arsen trójwartościowy w organizmie utlenia się do arsenu pięciowartościowego i jest metylowany, natomiast arsen pięciowartościowy redukuje się do arsenu trójwartościowego i również jest metylowany, As⁵⁺łącząc się z glutationem przechodzi do As³⁺, który ulega metylacji. Produkty metylacji: kwas metyloarsenowy (MMA) i kwas dimetyloarsenow (DMA) oraz nieorganiczny arsen (As-i) są wydalane z moczem.

Arsen kumuluje się w tkankach bogatych w keratynę, takich jak włosy, paznokcie i skóra, oraz w nabłonku przewodu pokarmowego. Odkłada się także w łożysku. Grupy sulfhydrylowe wiążą trójwartościowy arsen.

Nieorganiczne związki arsenu wydalaj ą się głównie przez nerki, niewielkie ilości wydalają się z kałem lub innymi drogami.

Mechanizm działania toksycznego. Arsen i jego nieorganiczne związki mogą być przyczyną powstawania nie tylko nowotworów układu oddechowego i skóry lecz także zmian nowotworowych innych narządów.

Nieorganiczne związki arsenu uszkadzają procesy metaboliczne komórek wątroby oraz nerek. Inhibicja enzymów, odpowiedzialnych za te procesy, występuje po zablokowaniu przez arsen grup sulfhydrylowych białek. Bardzo ważną rolę odgrywa inhibicja enzymów NAD-zależnych.

Zatrucia ostre. Spośród nieorganicznych związków arsenu bardzo dużą toksycznością wyróżnia się arsenowodór (AsH₃).

Charakterystycznymi objawami zatrucia arsenowodorem są bóle brzucha, krwiomocz i żółtaczka. Pierwszymi objawami, pojawiającymi się 2-24 h od zatrucia, są bóle i zawroty głowy, trudności w oddychaniu. Żółtaczka pojawia się po 2-48 h.

Dobrze udokumentowane są przypadki ostrych i podostrych zatruć tritlenkiem arsenu. Objawy mogą pojawić się już po kilku minutach lub godzinach, zależnie od dawki i formy przyjęcia As₂O₃. Obserwowane są przede wszystkim objawy ostrego nieżytu żołądkowo-jelitowego, prowadzące do zaburzeń wodno-elektrolitowych i zapaści. Wskutek porażeń i uszkodzeń drobnych naczyń krwionośnych skóra jest bladoszara. Następuje spadek ciśnienia krwi. Obserwuje się także niedokrwistość, leukopenię i zaburzenia ze strony układu nerwowego.

Dawka 70-300 mg tritlenku arsenu uważana jest za przeciętną dawkę śmiertelną dla ludzi, są jednak przykłady przeżycia po doustnym przyjęciu 500 mg tritlenku arsenu.

W przypadku zatrucia inhalacyjnego obserwuje się znaczne uszkodzenie błon śluzowych układu oddechowego (nosa, gardła, oskrzeli), oczu (zapalenie spojówek) odsłoniętych partii skóry.

Zatrucia przewlekłe. Zmiany skóry i błon śluzowych, uszkodzenie nerwów obwodowych w postaci polineuropatii, rogowacenie naskórka stóp i dłoni, zmiany zapalne skóry z owrzodzeniem. Ponadto występuje perforacja przegrody nosowej. Brodawkowate zrogowacenia skóry mogą przekształcić się po latach w zmiany nowotworowe. Charakterystyczne jest występowanie poprzecznych białych linii na płytkach paznokciowych. Obserwuje się często niedokrwistość, zaburzenia ze strony układu pokarmowego i zmniejszenie masy ciała. Występują objawy niedomogi krążenia obwodowego w wyniku uszkodzenia naczyń krwionośnych.

Działania odległe. Badania epidemiologiczne dostarczyły dostatecznie dużo dowodów, aby stwierdzić, że nieorganiczne związki arsenu wykazują działanie rakotwórcze u ludzi. Udowodniono, że po długoletnim narażeniu inhalacyjnym znacznie się zwiększa zapadalność na raka płuc, natomiast po doustnym przyjmowaniu związków arsenu obserwowano głównie objawy raka skóry.

Zmiany skórne, charakterystyczne dla przewlekłego zatrucia arsenem, stwierdzono u pracowników zatrudnionych przy produkcji insektycydów (arseniany ołowiu i wapnia), wśród plantatorów winogron, a także przy wydobywaniu złota i w hutnictwie metali nieżelaznych.

W grupie osób zażywających przez wiele lat płyn Fowlera (lek używany w leczeniu niedokrwistości zawierający ok. 1% arsenu) częstotliwość występowania raka skóry zależna była od dawki skumulowanej. Raka skóry po łącznym zażyciu arsenu w dawce 1,5 g stwierdzono u 5%, 6 g u 10% i 7,6 g u ponad 20% badanych osób. Obserwowany był również mięśniak naczyniowy lub śródbłoniak krwionośny wątroby u osób zażywający płyn Fowlera lub pijących napoje zanieczyszczone arsenem. Nowotwory pojawiały się po upływie 17-28 lat od chwili pierwszego kontaktu z arsenem i po zażyciu 5 - 20 g arsenu.

Zwiększoną umieralność z powodu raka płuc obserwowano wśród robotników narażonych na nieorganiczne związki arsenu przy produkcji pestycydów, wydobywaniu złota i w hutnictwie metali nieżelaznych, szczególnie miedzi.

Z raportu Europejskiego Regionalnego Biura WHO [1985] wynika, że zawodowe narażenie na arsen w stężeniu 50 μg/m³ przez więcej niż 25 lat po woduje 3-krotne zwiększenie liczby zgonów z powodu raka płuc.

Wartości biologiczne i toksyczne. Ocenę narażenia na arsen i jego związki nieorganiczne można przeprowadzić na podstawie stężeń tego pierwiastka w powietrzu, a także na podstawie stężenia w materiale biologicznym, zwłaszcza we włosach lub w moczu.

Zakres fizjologicznych stężeń arsenu we krwi wynosi 0,002-0,06 mg/kg, moczu 0,01-0,06 mg/dm³ i włosach 0,01-0,81 mg/kg. U osób nie narażonych stosunek stężeń arsenu w krwinkach czerwonych do osocza wynosi ok. l, natomiast u narażonych wzrasta i może osiągać wartość 3.

Stężenie arsenu we włosach stanowi dogodny wskaźnik oceny narażenia na arsen wchłonięty z przewodu pokarmowego. W przypadku narażenia na arsen drogą inhalacyjną stężenie arsenu we włosach wskazuje na narażenie, natomiast nie pozwala ocenić jego wielkości, ponieważ trudno jest wykluczyć zewnętrzne zanieczyszczenie włosów tym metalem.

We włosach osób zawodowo narażonych na arsen (np. w hutach) stwierdza się bardzo duże jego stężenia, sięgające 64-500 mg/kg.

We włosach pacjentów leczonych płynem Fowlera stwierdzono stężenia arsenu 10-40 mg/kg, zależnie od okresu przyjmowania leku.

Z danych epidemiologicznych należy wnioskować, że stężenie arsenu 200 j4,g/dm³ moczu jest wartością wręcz niebezpieczną dla ludzi zawodowo narażonych na arsen, nawet w okresie krótszym niż 25 lat. Wartość Najwyższego Dopuszczalnego Stężenia (NDS) w Polsce ustalona dla nieorganicznych związków arsenu wynosi 50 μg/m³

Chrom

(Cr), liczba atom. 24, m. atom. 51,996. Rozpuszcza się w rozcieńczonym kwasie siarkowym i solnym oraz stężonym kwasie azotowym. Jest to metal bardzo twardy, srebrzystoszary o błękitnym odcieniu. Może występować w stanach utlenienia od - 2 do +6, ale głównie na +3 i +6 stopniu utlenienia.

Występowanie, zastosowanie, narażenie. Najważniejszym źródłem chromu jest ruda chromowa (chromit). Złoże to o największym stopniu czystości zawiera do 55% tlenku chromu (Cr₂O₃). Stężenie chromu w wodzie rzek i jezior najczęściej wynosi 1-10 μg/dm³ w wodzie morskiej 0,1-5 μg/dm³, w glebie waha się od ilości śladowych do 100 μg/kg. Zawartość chromu w powietrzu atmosferycznym rejonów miejskich wynosi zwykle w granicach 10-50 μg/m³.

Związki chromu są stosowane do produkcji barwników, garbników, cementu, a także w galwanizacji. Zakłady przemysłowe, które spalaj ą paliwa płynne lub różnego rodzaju odpady, są źródłem chromu w powietrzu i wodzie.

Prawie cały chrom sześciowartościowy obecny w środowisku pochodzi z działalności człowieka. Powstaje on w przemysłowym procesie utleniania rud chromu oraz ze spalania paliw, drewna, papieru itd. Na szóstym stopniu utlenienia związki chromu są względnie trwałe w powietrzu i czystej wodzie. W kontakcie ze związkami organicznymi pochodzącymi z materiału biologicznego, gleby i wody chrom redukuje się do trzeciego stopnia utlenienia.

Obecnie uznaje się, że biologiczne znaczenie maj ą połączenia chromu na zerowym, drugim, trzecim i szóstym stopniu utlenienia. Skutki działania związków na trzecim i szóstym stopniu utlenienia są tak zasadniczo różne, że należy bezwzględnie rozpatrywać te związki oddzielnie.

Związki chromu sześciowartościowego również w życiu codziennym stanowią jedno z częstszych źródeł powodujących uczulenia (chromowana skóra, zapałki, popiół, kleje, farby chromowe, środki wybielające). Obecność związków chromu w środkach piorących może być przyczyną wyprysku uczuleniowego.

Losy w organizmie. Chrom trójwartościowy jest niezbędny do zachowania prawidłowego metabolizmu glukozy u ludzi i zwierząt. Wchodzi w skład czynnika (lub czynników) określonego mianem czynnika tolerancji glukozy (GTF, Glucose Tolerance Factor). Metal ten spełnia również istotną funkcję w metabo­lizmie niektórych białek i lipidów, a zwłaszcza cholesterolu. Wchodzi też w skład enzymów (np. trypsyny), występuje w niektórych kwasach rybonukleinowych, tromboplastycznie przyspieszając krzepnięcie krwi, zwiększa aktywność β-glukuronidazy.

Opisywano przypadki zaburzeń na skutek niedoborów chromu trójwartościowego u ludzi. Początkowym objawem niedoboru jest zmniejszenie aktywności insuliny, a zarazem zmniejszenie tolerancji glukozy. Dalsze objawy to: ogólne osłabienie, ograniczenie wzrostu, zaburzenia w metabolizmie białek oraz zmiany w układzie krążenia. Dzienne pobieranie chromu przez dorosłego człowieka mieści się w granicach 60-290 μg. Najwięcej chromu zawiera żywność o dużej zawartości białka zwierzęcego i roślinnego.

Chrom trójwartościowy słabo wchłania się z przewodu pokarmowego (ok. 1% dawki). Wydajność wchłaniania chromianów u zwierząt też jest niewiele większa i wynosi np. u szczurów ok. 3-6%. Dzieje się tak prawdopodobnie dlatego, że sok żołądkowy redukuje chrom sześciowartościowy do słabo wchłanianego chromu trójwartościowego.

Rozmieszczenie chromu w organizmie jest prawdopodobnie związane z mniejszą przepuszczalnością błon biologicznych dla chromu trójwartościowego, niż dla sześciowartościowego z równoczesnym wiązaniem powstającego chromu trójwartościowego z makrocząsteczkami. Wszystkie związki chromu, z wyjątkiem chromianów, są szybko usuwane z krwi. Chrom podany doustnie gromadzi się w wątrobie i nerkach.

Duże stężenia chromu, stwierdzane w płucach ludzi narażonych na ten metal, wskazują, że co najmniej część chromu magazynowana jest w tym narządzie w formie związków nierozpuszczalnych. Związki chromu (sodu, cynku i ołowiu) powodują kumulację tego metalu w śledzionie i szpiku kostnym, a w przypadku chromianu sodowego i cynkowego znaczne ilości chromu gromadzą się również w wątrobie i nerkach.

Wiązanie chromu z elementami krwi i transport chromu przez krew zależy głównie od wartościowości. Chrom sześciowartościowy łatwo przenika przez błony krwinek czerwonych i po zredukowaniu do chromu trójwartościowego łączy się z hemoglobiną. Rozpuszczalne w wodzie chromiany mogą być transportowane z krwinkami zanim nastąpi ich redukcja.

Związki chromu trójwartościowego i sześciowartościowego łatwo przenikaj ą przez skórę. Ustalono, że wchłanianie (godzina/cm² skóry) dla chromu trójwartościowego wynosi 315-330 mmol, a dla chromu sześciowartościowego jest ok. 2 razy większe.

Główną drogą wydalania chromu z organizmu jest mocz.

Mechanizm działania toksycznego. Związki chromu, poza uszkodzeniem układu oddechowego, przewodu pokarmowego i zmianami skórnymi, wykazują działanie rakotwórcze, mutagenne, embriotoksyczne i teratogenne.

Działanie toksyczne jest ściśle związane z utleniającymi właściwościami chromu sześciowartościowego. Udowodniono, że w redukcji chromu sześciowartościowego do trójwartościowego biorą udział cytochromy P-450 i Cyt-b₅, a także krwinkowy glutation. Chrom wykazuje powinowactwo do wielu enzymów, pobudzając lub hamując katalizowane przez nie reakcje. Wewnątrz komórek, przy udziale enzymów NADPH-zależnych, następuje redukcja chromu sześciowartościowego do trójwartościowego, który można nazwać końcowym karcynogenem, ponieważ właśnie ta postać chromu tworzy trwałe kompleksy z różnorodnymi cząsteczkami, m.in. z DNA. Połączenia takie, prowadzące do uszkodzeń DNA, mogą powodować powstawanie działań mutagennych, ujawniających się w postaci złośliwych nowotworów. Słuszność takiego mechanizmu działania rakotwórczego potwierdzają wyniki badań, wykazujące, że silniejszym działaniem rakotwórczym charakteryzują się trudno rozpuszczalne związki chromu sześciowartościowego, które w przeciwieństwie do związków dobrze rozpuszczalnych, a więc łatwo usuwanych, pozostają długo w tkance, do której się dostały i mają większe możliwości oddziaływania na makrocząsteczki.

Chrom sześciowartościowy może być uznany za prokarcynogen łatwo przedostający się i rozmieszczający w organizmie, gdyż łatwo przenika przez błony biologiczne.

Procesy redukcji chromu sześciowartościowego do trójwartościowego, zachodzące wewnątrz komórek, mogą być uznane za aktywację właściwości rakotwórczych chromu, zwiększaj ą bo wiem prawdopodobieństwo oddziaływania chromu trójwartościowego na DNA

Chrom wykazuje interakcje z wieloma istotnymi dla prawidłowego funkcjonowania organizmu biologicznie aktywnymi substancjami. Należą do nich substancje tworzące z chromem trójwartościowym kompleksy, umożliwiające dyfuzję tych jonów, np.: pirofosforany, metionina, seryna, glicyna, leucyna, lizyna i prolina.

Tworzenie trwałych kompleksów z białkami i zdolność wytrącania białek uznano za mechanizm miejscowego, szkodliwego działania chromu na skórę i błony śluzowe.

Zatrucie ostre. Dane doświadczalne wskazują na bardzo dużą rozbieżność minimalnej dawki letalnej w zależności od gatunku zwierzęcia i rodzaju związku. Za najbardziej toksyczny należy uznać chromian potasu, a za najmniej toksyczny octan chromu. Większą toksyczność związków chromu sześciowartościowego niż chromu trójwartościowego stwierdzono także w badaniach na myszach. Zatrucia ostre związkami chromu u ludzi obserwowano w przypadkach samobójczego lub przypadkowego przyjęcia związków chromu doustnie. Szacuje się, że śmiertelna dawka rozpuszczalnych chromianów dla człowieka wynosi ok. 5 g. dwuchromianu potasowego 6-8 g, a kwasu chromowego l -2 g. Objawy kliniczne ostrego zatrucia związkami chromu charakteryzują się silnymi bólami brzucha, wymiotami i krwawą biegunką. Występuje ciężkie uszkodzenie nerek, z krwiomoczem prowadzącym do bezmoczu i mocznicy, obserwuje się owrzodzenie przewodu pokarmowego.

Zatrucia przewlekłe powstają w warunkach narażenia zawodowego. Charakteryzują się zaburzeniami układu oddechowego, zmianami skórnymi i zaburzeniami przewodu pokarmowego. Już od pierwszych dni zatrudnienia w niewłaściwych warunkach higienicznych przy elektrolitycznym chromowaniu, gdzie czynnikiem narażenia jest głównie aerozol kwasu chromowego, pracownicy skarżą się na kaszel i wyciek śluzowo-ropny z nosa. W miarę przedłużania czasu zatrudnienia nasilają się objawy podrażnienia głównych dróg oddechowych (krwawienie z nosa, suchość w gardle, chrypa), łzawienie oczu, bóle i zawroty głowy, bezsenność, nerwowość, bóle w jamie brzusznej, biegunka i wymioty.

Notowano przypadki owrzodzeń po 2 tygodniach, a perforacji przegrody nosowej po 2 miesiącach u ludzi narażonych zawodowo na stężenie związkom chromu l mg/m³.

Ekspozycja inhalacyjna na pył chromianów i dymy kwasu chromowego może wywoływać u ludzi dychawicę oskrzelową.

Kwas chromowy i roztwory innych związków chromu sześciowartościowego przy bezpośrednim kontakcie wywołują u pracowników garbarni, galwanizerni, zakładów produkujących chromiany i barwniki chromowe, wrzody na skórze, tzw. dziury chromowe. Powstają one przeważnie u nasady paznokci, na kłykciach stawów paliczkowych dłoni, między palcami u rąk, a także na skórze przedramion. Czasami wrzody te bywaj ą bolesne, a proces gojenia przebiega bardzo wolno. Uczulenie na związki chromu bywa często przyczyną wyprysku zawodowego u galwanizerów, pracowników przemysłu graficznego, malarzy antykorozyjnych, pracowników przemysłu skórzanego i tłuszczowego. Najczęściej obserwowano objawy w postaci obrzęku powiek, pokrzywowych rumieni, grudek obrzękowych i wysiękowych. Zmiany występuj ą najczęściej na twarzy, szyi, przedramionach, ramionach, przegubach dłoni i palców.

Działanie drażniące cementu i silnie zasadowe oddziaływanie zaprawy cementowej powodują uszkodzenie mechanizmów obronnych skóry i przyczyniają się do powstawania uczulenia na śladowe ilości chromu zawarte w cemencie. Występowanie wyprysku cementowego zwiększa się znacznie wśród pracowników małych zakładów. W cementowniach i w wielkich zakładach budowlanych, w których przygotowywanie zapraw cementowych jest zmechanizowane i ograniczone jest bezpośrednie stykanie się robotników z cementem, liczba przypadków uczuleń kontaktowych jest mniejsza.

Działania odległe. Redukcja chromu (VI) w obrębie jądra komórkowego oraz powstawanie kompleksów chromu (III) sugeruje, że chrom (III) może być uważany za końcową formę mutageniczną chromu. Trójwartościowy chrom jest obecny w RNA i prawdopodobnie ma wpływ na trwałość jego struktury.

Wyniki badań prowadzone na zwierzętach doświadczalnych wskazują, że związki chromu sześciowartościowego, szczególnie te o małej rozpuszczalności, mogą wywoływać raka płuc. Badania mutagenności dowiodły przekonująco, że chrom sześciowartościowy jest aktywny genetycznie. Stwierdzono tworzenie się mikrojąderek w limfocytach krwi obwodowej u robotników narażonych na chrom sześciowartościowy. Chrom szybko przedostaje się przez łożysko i gromadzi się w organizmie płodu, powodując różnorodne wrodzone wady rozwojowe, takie jak: rozszczep podniebienia, przepukliny, zmiany w kościach czaszki.

Badania epidemiologiczne z ostatnich 30 lat wykazały zwiększoną liczbę przypadków nowotworów złośliwych, zwłaszcza układu oddechowego, u ludzi zawodowo narażonych na związki chromu sześciowartościowego. Na podstawie badań przeprowadzonych w latach 1950 - 1952 oszacowano, że wśród narażonych na chromiany występuje średnio ok. 25-krotne zwiększenie śmiertelności. Czas między pierwszą ekspozycją na chromiany a diagnozą stwierdzającą nowotwór szacowany jest na ok. 15-17 lat. Chrom sześciowartościowy został uznany za jeden z najgroźniejszych czynników rakotwórczych.

Wartości biologiczne i toksyczne. Największe fizjologiczne stężenie chromu u ludzi występuje we włosach. Duże stężenia tego metalu znajdują się też w płucach, zwłaszcza w górnych płatach. Inne narządy zawierają mniejsze stężenia chromu (wątroba i nerki). Stężenie chromu we wszystkich tkankach zmniejsza się od momentu narodzin do ok. 10 roku życia, jedynie w płucach obserwuje się kumulację tego metalu przez cały okres życia. Fizjologiczne stężenia chromu w moczu oceniane są średnio na 0,4-0,7 μ/dm³, ale notowane były także wartości l-2 μg/dm³

Cynk

(Zn), m. atom. 65,38. Należy do II grupy układu okresowego. Jest srebrzystym metalem o niebieskawym odcieniu. Rozpuszcza się w kwasach i mocnych zasadach, występuje na +2 stopniu utlenienia.

Występowanie, zastosowanie, narażenie. W przyrodzie cynk występuje w postaci minerałów. Tlenek cynku (ZnO) w przyrodzie występuje jako minerał cynkit. Otrzymywany jest przez spalanie par cynku oraz przez prażenie niektórych związków cynku. W postaci dymu występuje w czasie wytapiania, odlewania metalu i jego stopów, podczas spawania i cięcia palnikiem acetylenowym, a także w trakcie galwanizowania.

Cynk uwalniany jest do środowiska w postaci pyłów z hut cynku, wokół których notuje się duże stężenie tego metalu w glebach, osiągające wartości 10-80 mg/kg. Istotnym źródłem zanieczyszczeń środowiska cynkiem jest spalanie węgla, ropy naftowej i jej produktów. Spalanie stałych odpadów komunalnych może wprowadzić ok. 75% cynku do powietrza atmosferycznego aglomeracji miejskich. Również ścieki komunalne zawierają na ogól znaczne ilości cynku. Ze względu na łatwą rozpuszczalność cynk zawarty w zwałowiskach odpadów górniczych i przemysłowych przedostaje się często do wód gruntowych.

Stosowanie odpadów komunalnych i przemysłowych w rolnictwie powoduje nagromadzenie cynku w powierzchniowych warstwach gleby. Dodatkowym źródłem tego metalu w glebach są niektóre preparaty ochrony roślin, a także nawozy fosforowe.

Cynk znajduje szerokie zastosowanie, głównie jako składnik stopów, powłok antykorozyjnych, w odlewnictwie ciśnieniowym, galwanizacji stali, przemyśle poligraficznym, okrętowym. Stosowany jest w produkcji urządzeń elektrycznych, przemyśle narzędziowym, metalowym, oświetleniowym. Cynk metaliczny stosowany jest w niektórych ogniwach galwanicznych (elektrody), do wyrobu klisz drukarskich oraz w syntezie półproduktów dla przemysłu barwników.

Tlenek cynku znajduje zastosowanie jako biały pigment (tzw. biel cynkowa) de wyrobu farb i emalii. Ponadto służy jako katalizator w syntezie metanolu. Używany jest w lecznictwie jako łagodny środek ściągający i antyseptyczny. Znajduje również zastosowanie w przemyśle gumowym, kosmetycznym, tekstylnym, papierniczym i ceramicznym. Chlorek cynkowy (ZnCh) stosowany jest w procesach wulkanizacyjnych, rafinacji olejów, przy produkcji barwników i środków odkażających.

Ekspozycja na dymy tlenku cynku stanowi potencjalne ryzyko narażenia w miejscach jego produkcji (huty cynku, produkcja mosiądzu, wytapianie i galwanizacja).

Losy w organizmie. Cynk jako pierwiastek niezbędny w organizmie człowieka spełnia kilka podstawowych funkcji metabolicznych. Duże dawki cynku powodują uszkodzenie wielu procesów biochemicznych. Następuje odkładanie tego metalu w nerkach, wątrobie, gruczołach płciowych. Okres półtrwania cynku waha się w⁷ granicach 162-500 dni. Wchłanianie cynku z przewodu pokarmowego u ludzi waha się w granicach 58-77%, jest bardzo zmienne i zależy od wielu czynników m.in. od obecności metali toksycznych, a także rodzaju pożywienia. Źródłem cynku dla człowieka jest pożywienie, z którego pobierane jest ok. 95% całkowitej dawki należnej (10-15 mg dziennie).

Wchłonięty cynk początkowo gromadzi się w wątrobie, gdzie tworzy kompleksy z różnymi białkami. W osoczu transportowany jest głównie jako kompleks: albuminowo-cynkowy, cynkowo-makroglobulinowy oraz, w niewielkich ilościach, jako kompleks o małej masie cząsteczkowej (metalotioneina). W organizmie człowieka znajduje się ok. 2 g cynku, a zawartość jego wynosi w mięśniach 60% kościach 20% i skórze 10- 15% w odniesieniu do ogólnej zawartości w organizmie Cynk u człowieka wydalany jest głównie z kałem (70-80%). Wydalanie cynku z moczem gwałtownie się zwiększa, jeżeli połączenie cynku w osoczu jest słabo związane z frakcją albumin, lub jeżeli cynk występuje w połączeniu z małocząsteczkowymi kompleksami. Wzmożone wydalanie cynku z moczem występuje u ludzi z zaburzeniami funkcji nerek. Wykazano ważną rolę nerek w utrzymaniu homeostazy cynku w organizmie.

Mechanizm działania toksycznego. Cynk w organizmach zwierzęcych współdziała w procesach metabolicznych z innymi niezbędnymi metalami (Cu, Fe i Ca) i powoduje różne zaburzenia w układzie krążenia, a także może powodować zaburzenia psychiczne. Prawdopodobnie zaburzenia metabolizmu metali niezbędnych dla organizmu człowieka pod wpływem cynku mogą być jedną z najważniejszych przyczyn jego toksyczności u człowieka i zwierząt.

Zatrucie ostre. Związki cynku podawane doustnie uważa się za mało toksyczne. Dawka toksyczna chlorku cynkowego dla szczura, myszy i świnki morskiej mieści się w granicach 200-300 mg/kg mc. Wdychanie świeżo wytworzonych dymów, zawierających tlenek cynku w stężeniach powyżej 15 mg/m³, powoduje wystąpienie choroby przypominającej grypę, znanej jako „gorączka odlewników". Mechanizm jej powstawania nie jest wyjaśniony. Przypuszcza się, że małe cząstki tlenku cyku (ZnO) wnikają do pęcherzyków płucnych oraz krwi i tworzą z białkami krwinek białych związki o właściwościach pirogennych. Objawy chorobowe pojawiają się nagle, zwykle 4-12 h po zakończeniu ekspozycji i mogą wystąpić po pierwszym kontakcie z dymami. Choroba zaczyna się objawami podrażnienia górnych dróg oddechowych, bólami głowy, mięśni i stawów, uczuciem rozbicia i osłabienia. Następnie pojawia się wysoka gorączka i leukocytoza, bóle w klatce piersiowej, dreszcze, poty. Objawy ustępują samoistnie w ciągu 24-48 h.

Większość specjalistów wyraża pogląd, że występowanie objawów „gorączki odlewników" u ludzi zawodowo narażonych na dymy tlenku cynku jest stosunkowo nieszkodliwe. Objawy te pojawiają się na krótko, nie po woduj ą następstw w postaci chronicznego uszkodzenia organizmu. Sugeruje się także, że objawy występujące u ludzi narażonych na tlenek cynku mogą również pochodzić od substancji towarzyszących. W przypadku narażenia zawodowego na tlenek cynku należy liczyć się z faktem, że oprócz tego związku w powietrzu występują również inne metale (As, Cd, Mn, Pb, Be, Sb, Hg, Ni, Co) znacznie bardziej toksyczne od cynku.

Zatrucie przewlekle. U ludzi narażenie na długotrwałe działanie pyłu cynkowego i tlenku cynku powoduje podrażnienie dróg oddechowych, objawy „gorączki odlewników", zaburzenia funkcjonowania przewodu pokarmowego oraz niedokrwistość. Ponadto stwierdza się bezsenność, upośledzenie pamięci, zaburzenia słuchu i nadmierną potliwość. Występują skłonności do zapalenia górnych dróg oddechowych oraz zwiększona jest próchnica zębów. Istnieją również doniesienia opisujące wymioty i nieżyt żołądka, spowodowane połykaniem pyłu, zawierającego związki cynku.

Chlorek cynku (ZnCl₂) działa miejscowo drażniąco na skórę, błony śluzowe, spojówki, a w większych stężeniach może powodować oparzenie. Działa również uczulające. Po długotrwałej ekspozycji może spowodować obrzęki i zapalenie płuc.

Ogólnie uważa się, że narażenie zawodowe na cynk nie powoduje zwiększonego występowania działania rakotwórczego.

Wartości biologiczne i toksyczne. Stężenia fizjologiczne cynku we krwi, surowicy, osoczu i moczu nie wykazują istotnych różnic w porównaniu ze stężeniami stwierdzanymi u osób narażonych na tlenek cynku, co wskazuje na niewielką przydatność tych wskaźników do oceny narażenia. Są doniesienia, w których opisywane były objawy nieżytu żołądka u osób, u których wydalanie cynku z moczem mieściło się w normach fizjologicznych (400-600 μg/Zn w ciągu 24 h).

Wartość NDS dla dymów cynku (w przeliczeniu na cynk) w Polsce i innych krajach wynosi 5 mg/m³, a dopuszczalne stężenie chwilowe mieści się w granicach 10 mg/m³.

Miedź

(Cu), m. atom. 63,54. Jest to metal miękki, ciągliwy o barwie czerwonobrązowej. Występuje na stopniu utlenienia +1,+4, przeważnie +2.

Występowanie, zastosowanie, narażenie. Miedź powszechnie występuje w skorupie ziemskiej, najczęściej w postaci siarczków: CuS (kowelin), Cu₂S (chalkozyn), CuFeS₃ (bornit) lub jako tlenki - Cu₂CO₃(OH)₂ (malachit), CuSiO₃ • 2H₂O (chryzolyt). Substancje organiczne, występujące w tortach, wykazują szczególnie dużą pojemność sorpcyjną w stosunku do miedzi. Grupy sulfhydrylowe, hydroksylowe, karboksylowe i fenylowe kwasów huminowych biorą największy udział w wiązaniu miedzi.

Miedź, jako dobry przewodnik elektryczności, znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle elektrycznym, a także przy produkcji stopów (mosiądz, brąz, stopy z glinem, manganem, berylem). Używana jest do impregnacji drewna, wchodzi w skład środków owadobójczych i grzybobójczych. Największe skażenia środowiska miedzią notuje się w pobliżu kopalń i hut tego metalu (stężenie w glebach w pobliżu hut wynosi 15-20 g/kg). Wpływ pyłów hutniczych obserwuje się nawet w zasięgu 50 km od źródła emisji. Ścieki komunalne i przemysłowe również stanowią istotne źródło zanieczyszczeń rzek i zbiorników wodnych. Stężenie miedzi wynosi w nich 0,5-2,8 g/dm³. Rośliny kumulujące miedź mogą stanowić przyczynę zatruć.

Losy w organizmie. Miedź jest pierwiastkiem niezbędnym do prawidłowego funkcjonowania żywego organizmu. Podstawową funkcją tego pierwiastka w organizmie jest jego udział w procesach oksydacyjno-redukcyjnych, gdzie występuje jako koenzym, reguluje metabolizm i transport żelaza i metabolizm kolagenu. Miedź w organizmie zwierzęcym występuje w ceruloplazminie, której mała aktywność i niedobór może powodować chorobę Wilsona (zatrucia miedzią).

Stopień przyswajalności miedzi zależy od jej formy w pożywieniu i dla człowieka wynosi średnio 5-20% całkowitej dawki (ok. 2,5 mg dziennie w normalnej diecie człowieka).

We krwi miedź występuje w postaci kompleksu z histydyną, treoniną, kwasem glutaminowym. Prawie połowa dawki wchłoniętej do krwiobiegu jest metabolizowana przez ceruloplazminę.

Miedź w postaci kompleksu z aminokwasami lub albuminami transportowana jest do wątroby, następnie nerek, jelit i innych tkanek. Od chwili podania pozajelitowego miedź związana z ceruloplazminą pojawia się we krwi po 15-30 min. Większa część miedzi zawartej w komórce wątrobowej zwierząt wysypuje we frakcji rozpuszczalnej. Nadmiar miedzi w diecie człowieka wywołuje niekorzystne dla zdrowia skutki (zmniejszenie stężenia hemoglobiny, uszkodzenie wątroby i nerek).

Wątroba odgrywa główną rolę w metabolizmie miedzi. Zaabsorbowana miedź jest szybko usuwana z krwiobiegu przez ten narząd i, w zależności od okoliczności, może być magazynowana, przenoszona do osocza lub wydalana z żółcią. W wątrobie wchodzi w skład enzymów (oksydaza cytochromu c, dysmutaza nadtlenkowa). Metalotioneina wątrobowa odgrywa również ważną rolę w wiązaniu tego metalu - kontroluje wchłanianie jelitowe oraz reabsorpcję nerek.

Miedź wydala się głównie z kałem. Z moczem wydala się ok. 5% miedzi przyswojonej z przewodu pokarmowego. Wydalanie miedzi z moczem może się zwiększać w chorobie Wilsona, a także innych chorobach, zwłaszcza przy uszkodzeniu nerek. Około 2/3 spożywanej miedzi przez ludzi lub zwierzęta nie jest przyswajane. U ludzi ok. 10% miedzi podanej dożylnie wydala się w ciągu 72 h z moczem i kałem, co wskazywałoby, że biologiczny okres półtrwania tego metalu wynosi ok. kilku tygodni.

Zatrucia ostre. Zatrucia ostre solami miedzi zdarzają się bardzo rzadko. Najbardziej toksyczny jest siarczan miedziowy (CuSO₄), którego dawka toksyczna dla człowieka wynosi ok. 20 g. U człowieka związek ten w dawce 500 mg powoduje wymioty. Objawy toksyczne po spożyciu tego związku to: uszkodzenie wątroby, nerek, naczyń włosowatych, biegunka, boleści, skurcze jelit. Śmierć następuje po kilku godzinach z zatrzymaniem czynności serca w skurczu, hipotermią, pogłębiającą się sinicą, porażeniem oddechu. W przypadku przedłużającego się zatrucia występuje żółtaczka hemolityczna, niedokrwistość hemolityczna. W warunkach narażenia zawodowego ostre zatrucia są raczej nie spotykane.

Zatrucia przewlekłe. Tlenki miedzi, powstające w procesach technologicznych, mogą być przyczyną zatruć przewlekłych. Wchłanianie związków miedzi przez drogi oddechowe powoduje przekrwienie błon śluzowych nosa, nieżyt żołądka, biegunkę oraz objawy toksyczne, podobne do tych, które wywołuje cynk, tj. „gorączka odlewników" i chroniczne uszkodzenie płuc. Objawy „gorączki odlewników" mogą być wywołane narażeniem na pyły miedzi w stężeniu 0,1 mg/m³. Obserwowano także uszkodzenie czynności wątroby. Zatrucia miedzią mogą również wystąpić po spożyciu produktów spożywczych (wina lub owoców) zawierających nadmierną ilość siarczanu miedziowego.

Związki miedzi działają na nie uszkodzoną skórę, powodując jej swędzenie i zapalenie. Ponadto mogą wywołać zapalenie spojówek, owrzodzenie i zmętnienie rogówki, błony śluzowej i gardła oraz owrzodzenie przegrody nosowej.

Stężenie miedzi w surowicy i moczu człowieka fizjologiczne i po narażeniu

Płyn ustrojowy	Stężenie miedzi
		fizjologiczne	po narażeniu*
Mocz Surowica	0,8-1,2 mg/dm^3 17-59 μg/dm^3	0,8-2,0 mg/dm^3 79-1145 μg/dm^3

*Stężenie miedzi w powietrzu huty wynosiło 30-40 mg/m³.

Wartości biologiczne i toksyczne. Stężenie miedzi w moczu lub surowicy może służyć jako ewentualny wskaźnik narażenia na ten metal. Nie stwierdzono jednak dotychczas zależności między występowaniem objawów toksycznych spowodowanych związkami miedzi u ludzi a stężeniem tego metalu w surowicy lub w moczu. NDS dla dymów i soli rozpuszczalnych miedzi wynosi 0,1 mg/m³

Nikiel

(Ni), m. atom. 58,71. Jest metalem srebrzystobiałym na +1, +2, +3, +4 stopniu utlenienia. Najważniejsze nieorganiczne związki niklu to: tlenek niklowy, wodorotlenek niklowy, siarczan i chlorek niklowy, a organiczne: karbonylek niklu, Ni(CO)₄, który jest bezbarwnym lotnym płynem o temp. wrz. 43°C. W postaci jonowej nikiel występuje na drugim stopniu utlenienia.

Nikiel jest pierwiastkiem metalicznym, należącym do grupy VIIIb układu okresowego. Jest on odporny na działania ługów, rozpuszcza się w rozcieńczonych kwasach utleniających. Węglany, siarczki i tlenki niklu nie są rozpuszczalne w wodzie, natomiast chlorki, siarczany i azotany rozpuszczają się. W materiale biologicznym rozpuszczony nikiel może tworzyć związki kompleksowe z różnymi ligandami oraz wiązać się z cząsteczkami organicznymi.

Występowanie, zastosowanie, narażenie. Nikiel jest wszechobecnym śladowym metalem występującym w glebie, wodzie, powietrzu i biosferze. Średnia zawartość niklu w skorupie ziemskiej wynosi ok. 0,008%. Gleba uprawna zawiera 3-1000 mg Ni/kg. Stężenie niklu w wodzie do picia wynosi od 2 do 10 μg/dm³, a w wodzie morskiej od 0,2 do 0,7 μg/dm³. Stężenie niklu w powietrzu atmosferycznym na terenach nie uprzemysłowionych waha się od 0,1 do 3 μg/m³. Większość niklu stosowana jest do produkcji stali nierdzewnej oraz innych stopów wykazujących wysoką odporność na korozję i działanie temperatury.

Nikiel występuje w pokładach węglowych w ilości 4-60 mg/kg. Ropa naftowa zawiera ok. 50-350 mg/kg tego metalu.

Metal ten znajduje zastosowanie w przemyśle chemicznym, spożywczym, do produkcji sprzętu laboratoryjnego, narzędzi chirurgicznych, elektrod, baterii, stali stopowych, tworzyw sztucznych, do galwanicznego pokrywania metalowych przedmiotów. Najbardziej niebezpieczny jest tetrakarbonylek niklu, występujący przeważnie w rafineriach niklu.

Około 40% ogólnej produkcji niklu znajduje zastosowanie w produkcji stali. Na kontakt z niklem narażeni są ludzie zatrudnieni przy wydobywaniu rudy, produkcji stopów, niklowaniu, produkcji farb, emalii, tworzyw sztucznych. Ścieki przemysłu metalurgicznego doprowadzają znaczną ilość niklu do rzek. Zawartość tego metalu w ściekach komunalnych i przemysłowych waha się w granicach 20-3924 mg/kg.

Istotnym źródłem zanieczyszczenia środowiska niklem jest jego emisja do powietrza atmosferycznego, w wyniku procesu spalania węgli i paliw płynnych, przede wszystkim wydalanych przez silniki Diesla. Dodatkowym źródłem zanieczyszczenia środowiska niklem jest przemysł związany z produkcją azbestu. Nikiel w materiale tym występuje w stężeniu ponad 1,5 g/kg. Skażenie środowiska niklem jest groźne dla roślin. Woda pitna zawiera go mniej niż 20 |ng/dm³. Stężenie niklu w rafineriach może sięgać 1,3 mg/m³ powietrza, a w fabrykach produkujących baterie niklowo-kadmowe 10-150 mg/m³. Nikiel w stężeniach powyżej 50 mg/kg suchej masy jest toksyczny dla większości roślin. Kumulację i toksyczne działanie niklu obserwowano w warzywach rosnących na glebie użyźnianej szlamem kanalizacyjnym oraz warzywach hodowanych w pobliżu źródeł emitujących nikiel. Duże stężenia niklu znaleziono u roślin wodnych. U ryb żyjących w wodzie czystej stwierdzono, że stężenie niklu waha się od 0,02 do 2 mg/kg mokrej masy. Stężenia u ryb żyjących w wodzie zanieczyszczonej mogą być do 10 razy większe. Zawartość niklu w żywności wynosi zazwyczaj poniżej 0,5 mg/kg świeżej masy. Ziarno kakao, soi, a także suche ziarna strączkowe oraz orzechy i płatki owsiane zawierają duże ilości niklu. Uwalnianie się niklu z naczyń i przyborów kuchennych może istotnie zwiększyć pobranie drogą pokarmową. Pobranie niklu inhalacyjnie w ilości 2-23 μg/dzień może wynikać z wypalenia 40 papierosów dziennie.

Codzienny kontakt skóry z przedmiotami pokrytymi niklem lub zawierającymi stopy niklu (np. biżuteria, monety) może wywoływać oraz podtrzymywać odczyny alergiczne.

Losy w organizmie. Zawartość niklu w organizmie człowieka wynosi poniżej 30 mg. Dzienne wchłanianie niklu przez człowieka waha się w granicach 0,3-0,5 mg.

U ludzi wchłanianie niklu z przewodu pokarmowego wynosi poniżej 10%. Wchłanianie związków niklu jest uzależnione od ich rozpuszczalności. Związki o małej rozpuszczalności (pył metaliczny niklu, siarczek i tlenek niklu) odkładają się w płucach. Roztwór siarczanu niklu, naniesiony na skórę człowieka, po 24 h wchłania się w 55-75%.

Wchłonięty nikiel w organizmie człowieka i zwierząt jest transportowany głównie przez albuminy surowicy. Ponadto nikiel znajdowano w kompleksach białkowych z a-makroglobuliną, histydyną, plazminą. Prawie cała ilość niklu obecnego we krwi znajduje się w surowicy. U człowieka nikiel znajdujący się w surowicy w 60% związany jest z albuminami. Największe stężenie niklu w organizmie znajduje się w płucach, wątrobie, nerkach i jelitach. Stężenie niklu w płucach wzrasta z wiekiem.

Wchłanianie niklu w układzie oddechowym wraz z absorpcją w przewodzie pokarmowym (związki rozpuszczalne i nierozpuszczalne) jest główną drogą wnikania niklu do organizmu ludzi na stanowiskach pracy. Znaczne ilości wdychanego pyłu są najpierw usuwane z dróg oddechowych za pomocą mechanizmu śluzówkowo-rzęskowego, a następnie połykane. Wchłanianie z pokarmem może być zwiększone, jeżeli warunki higieniczne są nieodpowiednie oraz gdy nie przestrzega się przepisów BHP. Absorpcja niklu przez skórę ma znaczenie w patogenezie nadwrażliwości kontaktowej. Absorpcja niklu związana jest z rozpuszczalnością jego związków i układa się w następującą ogólną zależność: karbonylek niklu > rozpuszczalne związki niklu > nierozpuszczalne związki niklu.

Absorpcja niklu w przewodzie pokarmowym jest zmienna i zależy od składu diety. Nikiel może być wydalany z moczem, żółcią, potem, łzami, mlekiem i plwociną. Nie zaabsorobowany nikiel jest wydalany z kałem.

Zatrucia ostre. Praktycznie nie są spotykane ostre zatrucia niklem lub jego solami. Wartość LD₅₀ zależy od jego postaci fizykochemicznych, związków oraz drogi podania. Najbardziej toksycznym związkiem niklu jest karbonylek niklu, który do organizmu wnika głównie przez drogi oddechowe i częściowo przez skórę. Duże stężenia karbonylku niklu powodują: bóle i zawroty głowy, nudności, wymioty, uszkodzenie błon śluzowych, oskrzeli, kaszel i duszności, osłabienie, zapalenie płuc. Dolegliwości te mogą ustąpić, jednak po kilku godzinach lub kilku dniach. W ciągu 4-10 dni może nastąpić również śmierć. U ludzi karbonylek niklu w stężeniu 30 mg/m³ po 20 min może spowodować zatrucie ostre i zgon.

Zatrucia przewlekle. Nikiel i jego sole wywołują u ludzi objawy podrażnienia spojówek, błony śluzowej górnych dróg oddechowych, owrzodzenia przegrody nosa. Powstają swędzące wypryski, głównie na rękach i przedramionach (tzw. świąd niklowy). Te objawy uczulenia występują najczęściej u ceramików, galwanizerów i jubilerów. Stwierdza się także objawy dychawicy i pylicy płuc. Uważa się, że ok. 5-13% przypadków egzemy na skórze zostało wywołane niklem lub jego związkami.

Skutki ostrego zatrucia karbonylkiem niklu objawiają się silnym bólem głowy, zawrotami głowy, mdłościami, wymiotami, bezsennością, podrażnieniem, po których następują objawy ze strony układu oddechowego podobne do tych, jakie wywołuje wirusowe zapalenie płuc. Uszkodzona jest również wątroba, nerki, nadnercza, śledziona oraz mózg. Opisano również przypadki zatrucia niklem u pracowników galwanizerni, którzy przypadkowo napili się wody zanieczyszczonej siarczanem lub chlorkiem niklawym. U robotników rafinerii niklu oraz galwanizerni zaobserwowano nieżyt nosa, zapalenie zatok, perforacje przegrody nosowej oraz astmę. Opisano również zwłóknieniowe zmiany w płucach u robotników wdychających pył niklu.

Nadwrażliwość wynikająca z kontaktu z niklem jest szeroko udokumentowana, tak w populacji generalnej, jak i w wielu zawodach, w których robotnicy są narażeni na rozpuszczalne związki niklu. W wielu krajach stwierdzono uczulenie na nikiel. Wśród uczulonych 40-50% to przypadki egzemy pęcherzykowatej rąk, które niekiedy mogą mieć przebieg ciężki, prowadzący do utraty zdolności do pracy.

Protezy oraz inne chirurgiczne wszczepienia wykonane ze stopów zawierających nikiel również powodują uczulenia związane z obecnością niklu lub nasilają istniejące zapalenie skóry.

Działanie nefrotoksyczne, objawiające się zapaleniem nerek z przekrwieniem i degeneracją miąższu, stwierdzono po zawodowym narażeniu na karbonylek niklu. Narażenie jatrogenne na nikiel może być spowodowane: a) wszczepami zawierającymi nikiel (połączenia stawowe, gwoździe śródkostne, zastawki serca, przewody stymulatora serca oraz protezy dentystyczne); b) płynami stosowanymi dożylnie zanieczyszczonymi niklem; c) dializą krwi, w której płyn dializacyjny może być zanieczyszczony niklem.

Działania odległe. U osób narażonych zawodowo na nikiel występujący w postaci pyłu niklowego, siarczku niklowego lub karbonylku niklu obserwuje się kilkakrotnie częstsze niż u ogółu populacji występowanie nowotworów złośliwych zatok przynosowych i płuc. Stwierdzane były także przypadki raka przewodu pokarmowego.

Rakotwórcze działanie niklu udowodniono w badaniach epidemiologicznych wśród hutników. Działanie rakotwórcze przypisywane jest związkom niklu o małej rozpuszczalności w wodzie, podobnie jak związkom chromu sześciowartościowego.

Stwierdzono, że u robotników zatrudnionych w rafineriach niklu na oddziałach, gdzie odbywa się prażenie rud siarczkowych, z czym związana jest wysoka ekspozycja na podsiarczki, tlenki i prawdopodobnie siarczany niklu, występuje bardzo wysokie ryzyko nowotworu płuc i nosa. Podobnie wysokie ryzyko występuje w procesach produkcyjnych, w których ma miejsce narażenie na rozpuszczalne związki niklu (proces elektrolizy, ekstrakcji siarczanów miedzi, w hydrometalurgii) często w połączeniu z ekspozycją na tlenki niklu. U robotników zatrudnionych przy produkcji baterii niklowo-kadmowych, gdzie narażenie na nikiel i kadm jest duże, można zaobserwować nieznacznie większe ryzyko nowotworów płuc. Długotrwała ekspozycja na rozpuszczalne związki niklu na poziomie l mg/m³ może powodować znaczący wzrost względnego ryzyka raka płuc.

Mechanizm kancerogennego działania niklu wymaga nadal wyjaśnienia. Stwierdzono, że nikiel wywołuje zaburzenie syntezy DNA, inhibicję procesów jego naprawy, wypadnięcie sekwencji DNA. Istotny wpływ na te procesy wywiera interakcja niklu z cynkiem.

Wartości biologiczne i toksyczne. Stężenie fizjologiczne niklu wynosi w płucach 15,9 μg/kg, wątrobie 8,7 μg/kg, sercu 6,1 μg/kg i krwi 4,8 μg/kg, a stężenie we włosach waha się w granicach 0,6 -1,0 μg/kg. Stężenie niklu w surowicy oraz w moczu jest dobrym wskaźnikiem środowiskowego i zawodowego narażenia ludzi.

W przypadku narażenia ludzi na rozpuszczalne sole niklu, występujące w powietrzu, wykazano wysoki współczynnik korelacji (0,95) między stężeniem niklu w powietrzu a stężeniem w moczu. Pomiar stężenia niklu w moczu może być wskaźnikiem także narażenia na działanie karbonylku niklu. W przypadku narażenia ludzi na rozpuszczalne w wodzie związki niklu, stężenie tego metalu w moczu poniżej 100 μg/dm³ po pierwszych 8 h od przerwania ekspozycji może być uznane za narażenie umiarkowane. Wykrycie natomiast w moczu 500 μg/dm³ wskazuje na niebezpieczne dla zdrowia stężenia niklu w powietrzu. Uwzględniając potencjalne działanie rakotwórcze związków niklu w Polsce obowiązująca wartość NDS wynosi 0,25 mg Ni/m³. Obejmuje ona zarówno nikiel metaliczny, jak i jego związki nierozpuszczalne.

1

---