GLIN

Od jego symbolu (oraz symbolu krzemu) wywodzi się dawna nazwa najbardziej zewnętrznej warstwy globu - sial.

Glin jest pierwiastkiem stosowanym przez człowieka od dawna, jednak nie stwierdzono wówczas jego toksycznego działania. Dopiero zastosowanie nowoczesnych metod analitycznych pozwalających na określenie zawartości glinu w tkankach spowodowało, że zaczęto się interesować jego toksycznością i metabolizmem.

Występowanie glinu:

- zawartość w atmosferze                                    8,22 %

- zawartość w skorupie ziemskiej                          8,3 %

- zawartość na Ziemi                                           1,41 %

- zawartość w 1000 kg wody oceanicznej              10 mg

Glin pod względem występowania w litosferze znajduje sie na 3 pozycji po tlenie (49,9%) I krzemie (26,9%). Biorąc pod uwagę glin w formie tlenkowej, stwierdzimy ,że jest on po tlenku krzemu najbardziej rozpowszechniony i stanowi 15% wagowych litosfery.

Glin w glebie

Minerały pierwotne i wtórne w środowisku kwaśnym ulegają rozkładowi, podczas którego jest uwalniany glin. Uruchomienie glinu ze struktur minerałów zaczyna się od uprzedniego uwolnienia z nich kationów o charakterze zasadowym, których miejsce zajmują kationy H+. W momencie gdy stężenie tych kationów jest wyższe, zostają one związane w minerałach z jednoczesnym uwolnieniem równoważnej ilości Al3+. O włączeniu glinu do cykli biogeochemicznych decyduje zatem głownie pH wszystkich podstawowych elementów ekosystemów, tj. gleby, wody i powietrza. 

W ciągu minionych 30 lat nastąpiło wyraźne zwiększenie ilości aktywnego glinu w glebie- pierwszym ogniwie łańcucha biologicznego. Wiąże się to z procesem dekalcytacji , związanym z wymywaniem związków wapnia, a przyczyniającym się do zakwaszenia gleb.

Glin w roślinach

Dostępność glinu dla roślin zależy przede wszystkim od pH. Wraz ze zwiększaniem się zakwaszenia gleby wzrasta liczba form najbardziej przyswajalnych i toksycznych dla roślin.

Toksyczne działanie glinu na rośliny:

• zniekształcenie korzeni roślin

- powstawanie zgrubień,

- uszkodzenie wierzchołków wzrostu i ich brunatnieniu,

- zredukowanie liczby korzonków bocznych i włośników korzeniowych;

• akumulacja w jadrach komórkowych

- blokująca podział komórkowy

- redukująca syntezę RNA oraz białek

• zmiany struktury membran plazmatycznych

• zaburzenie układów symbiotycznych

Glin w żywności

Poziom stężeń glinu w produktach spożywczych związany jest z jego naturalną zawartością w tkankach roślinnych i zwierzęcych. Źródłami tego metalu dla człowieka są dodatki stosowane w żywności w celu przedłużenia trwałości produktu czy polepszenia walorów smakowych oraz glin pochodzący z opakowań, w żywności.

Zawartość glinu w produktach pochodzenia zwierzęcego zależy od:

• rodzaju paszy,

• jakości wody pitnej

• od zdolności danego gatunku do kumulacji glinu w tkankach i narządach.

Stężenie glinu w produktach pochodzenia roślinnego uwarunkowane jest:

• rodzajem podłoża,

• jakością wód podziemnych,

• stopniem zakwaszenia gleb

• zdolnością absorpcji i retencji glinu przez rośliny.

Glin dostaje się do organizmu człowieka z wodą pitną, żywnością, kosmetykami, lekami na bazie związków glinu, podczas używania naczyń oraz folii aluminiowych.

Wysokie stężenie glinu zawierają naturalne przyprawy, np. majeranek (500-1000 mg Al/kg), pieprz czarny (48-237 mg Al/kg). Najwyższe stężenie tego metalu występuje w czarnych herbatach. Suche liście herbaty mogą zawierać aż do 30 000 mg Al/kg, zaś sam napar powyżej 10 mg Al/kg. Niższe stężenie glinu występuje w herbatach owocowych, które składają się z ziół, suszonych owoców aronii czy jabłek.

Oddziaływanie glinu na człowieka

Do organizmu człowieka glin dostaje się droga pokarmową oraz oddechową i akumuluje się w tkankach w następującej kolejności :

tkanka kostna > śledziona > wątroba > mózg > mięśnie szkieletowe

Ilość glinu zawarta we wszystkich tkankach organizmu człowieka waha się w granicach 30-50 mg * kg^-1 s.m. z czego połowa jest zlokalizowana w kościach, jedna czwarta w płucach , a pozostała ilość w innych narządach.

Wpływ glinu na metabolizm komórkowy człowieka polega na :

-blokowaniu enzymów aktywowanych przez magnez i wapń,

- utrudnianiu podziału komórkowego,

- obniżeniu elastyczności membran komórkowych

- degeneracji włókien nerwowych ( rdzenia kręgowego, kory mózgowej).

Nadmiar glinu w organizmie człowieka może powodować:

- gwałtowne skurcze mięśni

- obniżoną kurczliwość mięśni żołądka i jelit

- anemię

- rozmiękczenie kości,

- otępienie typu Alzheimera,

- nadwrażliwość na migotanie światła,

Toksyczność glinu

Toksyczność glinu w przypadku organizmu ludzkiego związana jest z określonymi warunkami środowiskowymi, poziomem stężenia tego pierwiastka oraz z funkcjonowaniem naszego organizmu.

Prawie cała ilość toksycznego glinu zostaje wydalana z moczem w ciągu 24 godzin . Dlatego też sprawnie działający układ moczowy jest zabezpieczeniem przed zatruciem glinem dostającym się do organizmu przez przewód pokarmowy. Ponadto znaczna ilość

jonów Al³⁺ wydalana jest z kałem w postaci nierozpuszczalnych fosforanów. Inną drogą wydalania glinu z organizmu jest laktacja u kobiet. Zawartość glinu w mleku ludzkim szacuje się na około 300 μg/dm3.

Należy zauważyć, że w przypadku uszkodzenia nerek proces wydalania staje się ograniczony, a glin może kumulować się przede wszystkim w komórkach mózgowych i w kościach.

Spektrofluorymetryczna metoda oznaczania substancji wykorzystuje elektronowe przejścia energetyczne zachodzące w atomach lub cząsteczkach spowodowane absorpcją, a następnie emisją promieniowania elektromagnetycznego. Jeśli układ elementarny (atom lub cząsteczka) pochłania energię w postaci promieniowania elektromagnetycznego, wówczas przechodzi ze stanu elektronowego o najniższej energii w jeden z możliwych elektronowych stanów wzbudzonych. Po absorpcji promieniowania układ może zużyć nadmiar energii w wyniku reakcji chemicznej lub powrócić do stanu podstawowego oddając energię w zderzeniach z innymi atomami lub cząsteczkami (tzw. przejścia bezpromieniste) lub przez emisję promieniowania elektromagnetycznego (przejścia promieniste). Emisja promieniowania elektromagnetycznego w wyniku przejść pomiędzy stanami elektronowymi o tej samej multipletowości nosi nazwę fluorescencji. Nie wszystkie substancje mają zdolność emisji fluorescencji. Fluorescencję cząsteczkową wykazują zazwyczaj związki aromatyczne o budowie planarnej, zawierające sprzężone układy wiązań podwójnych oraz niektóre ich kompleksy z metalami.

           Przy oznaczeniach spektrofluorymetrycznych należy brać również pod uwagę zjawisko absorpcji promieniowania fluorescencyjnego spowodowane obecnością w roztworze substancji towarzyszących, mających zdolność fluorescencji lub wygaszania fluorescencji, co jest potencjalnym źródłem błędów. Istotny wpływ na natężenie promieniowania fluorescencyjnego ma także temperatura, rodzaj rozpuszczalnika oraz pH roztworu.

           Główną zaletą metod fluorymetrycznych jest ich duża czułość, znacznie przewyższająca czułość metod spektrofotometrii absorpcyjnej. Metodami flourymetrycznymi można oznaczać substancje organiczne i nieorganiczne. Metody te charakteryzują się dobrą precyzją i dokładnością, są bardziej selektywne niż metody absorbcjometryczne, ponieważ dają większą możliwość selekcji warunków oznaczenia przez dobór odpowiedniej długości fali promieniowania wzbudzającego i mierzonego wtórnego promieniowania fluorescencji oraz pH roztworu.

---