Pierwiastki toksyczne, szkodliwe dla zdrowia to przede wszystkim aluminium (Al.), rtęć (Hg), kadm (Cd) i ołów (Pb).
Szkodliwość pierwiastków chemicznych zależy od wielu czynników, ale najważniejszymi są: stężenie danego pierwiastka w organizmie i okres narażenia na jego działanie. Istotną rolę odgrywa zdolność organizmu do eliminacji pierwiastków szkodliwych, takie funkcje spełniają nerki, wątroba i przewód pokarmowy. Szkodliwy wpływ pierwiastków toksycznych zależy od możliwości organizmu do naprawy ich zaburzającego wpływu. Taką ochronną i obronną rolę mogą spełniać witaminy.
Pierwiastki toksyczne maja tendencje do gromadzenia się w narządach miąższowych, przede wszystkim w wątrobie, nerkach, trzustce. Przy przewlekłym narażeniu na pierwiastki toksyczne mogą się one odkładać również w innych tkankach np.: ołów i aluminium w kościach, ołów, rtęć, aluminium w tkance mózgowej, a kadm w cebulkach włosów.

Istotną rolę w odkładaniu niektórych pierwiastków ma METALOTIONEINA. Jest to niskocząsteczkowe białko, którego głównym składnikiem jest cysteina. Białko to wiąże metale, powodując ich kumulację w organizmie. Odkryto nawet pewną zależność między stężeniem metali ciężkich w organizmie a występowaniem metalotioneiny. Mianowicie kiedy jest małe stężenie toksycznych pierwiastków zauważany jest spadek lub wręcz całkowite zahamowanie biosyntezy tego białka. Natomiast kumulacja ciężkich pierwiastków w organizmie to przyczyna przewlekłych, wielopokoleniowych zatruć.

Postęp nauki i rozwój techniki spowodował, że metody ilościowego oznaczania pierwiastków są coraz dokładniejsze i precyzyjniejsze. Wysoką czułość badań zapewnia absorpcyjna spektrometria atomowa (ASA), spektometria emisji atomowej ze wzbudzeniem plazmowym (ICP -AES), czy też technika aktywacji neutronowej (NAA). Nowoczesna aparatura analityczna pozwala przeprowadzić analizę stężeń pierwiastków z jednej próby. Daje to możliwość wykonania pomiaru wielu pierwiastków w krótkim czasie z niewielkiej ilości materiału, co w przypadku badań biologicznych odgrywa niebagatelną rolę.

Przy skażeniach żywności bardzo ważną rolę odgrywa gleba. W warunkach naturalnych pełni ona role buforującą i chroni przed nadmiernym przemieszczaniem się związków i substancji do wód gruntowych i do roślin. Zanieczyszczenie środowiska wpływa niekorzystnie na właściwości fizykochemiczne gleb i może znacznie ograniczyć ochronną funkcję gleby. Szczególnie niebezpieczne są zmiany w zawartości metali ciężkich w glebie, których nadmierna koncentracja może doprowadzić do zwiększonego pobierania przez rośliny, a tym samym wprowadzenia do łańcucha pokarmowego ludzi i zwierząt. Istnieją czynniki które powiększają lub zmniejszają pobieranie metali przez rośliny. W związku z tym nawet na glebach o podwyższonej zawartości tych szkodliwych pierwiastków można przy odpowiedniej agrotechnice uzyskać płody rolne o wysokich parametrach jakościowych. Może się również stać odwrotnie - przy słabo zanieczyszczonych glebach, uzyskamy skażone rośliny. Dlatego ważna jest odpowiednia wiedza na ten temat.

Szacuje się że 80 - 90 % dawki metali dostarczane jest do organizmu poprzez żywność, natomiast reszta drogą oddechową.

3.1 surowce roślinne

Rośliny są istotnym ogniwem w przemieszczaniu metali z gleby do organizmów zwierząt i człowieka. Ze względu na ilość spożywanych surowców roślinnych, jest to bardzo istotne źródło metali ciężkich.

2.1.1 warzywa i owoce

Warzywa ze względu na stały kontakt z glebą - zwłaszcza części podziemne warzyw - dostarczają człowiekowi metali ciężkich. Szczególne niebezpieczeństwo tkwi w ziemniakach, których spożywamy bardzo wiele. Z badań przeprowadzonych wynika że ziemniaki są źródłem 30% ołowiu i kadmu wprowadzanego do organizmu z żywności [9]. Zaobserwowano również dość duże ilości metali ciężkich w sałacie, natce pietruszki oraz w marchwi, ale nie przekraczające norm [27,5]. Po przebadaniu mrożonek i przetworów warzywnych stwierdzono na ogół niższe poziomy badanych metali niż w warzywach świeżych. Spośród mrożonek najwyższe stężenia zanotowano dla: szpinaku, pietruszki, marchewki oraz selera [19]. Dowodzi to słuszności stwierdzenia że 20-50% metali usuwamy wraz ze skórką, 20% mocząc warzywa i owoce w wodzie lub gotując je. W ten sposób pierwiastki zostają wypłukiwane z surowca a ilość przechodzących do wody metali zależy od jego właściwości chemicznych.

2.1.2 zboża i rośliny oleiste

W badaniach monitorowych w 1997 roku przebadano rzepak i stwierdzono że zanieczyszczenia rzepaku rtęcią, arsenem i miedzią nie stanowią żadnego problemu. Generalnie są niskie i nie mogą wpłynąć na przekroczenie ADI tych metali z tytułu konsumpcji oleju. Zanieczyszczenie ołowiem stanowiło 49% dopuszczalnej normy, a więc również nie stanowiło problemu. Oczywiście próby nie były sobie równe - pobrane na południu Polski znacznie podwyższały średnią krajową [13]. W zbożach średnie zawartości metali ciężkich mieszczą się w 30-60% dopuszczalnej ilości.

2.2 surowce zwierzęce

2.2.1 mięso

Analizując żywność pochodzenia zwierzęcego należy pamiętać, że zwierzęta stanowią końcowe ogniwo łańcucha żywieniowego a niektóre tkanki wykazują zdolność do wybiórczego kumulowania toksycznych związków. Stężenia pierwiastków ciężkich w tkankach zwierzęcych układały się na niskim poziomie nie budzącym zastrzeżeń. W 60% prób mięsa wieprzowego i wołowego nie wykryto obecności ołowiu i kadmu powyżej granicy oznaczalności stosowanych metod (Pb 0,01 mg/kg, Cd 0,001 mg/kg). Natomiast stężenia rtęci i arsenu oznaczono na poziomie tysięcznych części mg/kg. W analizowanych próbkach nie stwierdzono przekroczeń obowiązujących limitów dla poszczególnych pierwiastków. Mięso wieprzowe i wołowe stanowi zaledwie 1% PTWI dla Pb, Cd, Hg, As. Poważny problem stanowi wtórne skażenie ołowiem mięsa zwierząt łownych. Wysokie stężenia Pb w próbkach mięśni, przy niskiej zawartości tego pierwiastka w nerkach i wątrobie, świadczą o zanieczyszczeniu mięśni ołowiem z ran postrzałowych. W mięśniach dziczyzny liczba próbek przekraczających normę - 0,3 mg/kg osiągnęła poziom 25% [13].

2.2.2 mleko

Dla pierwiastków toksycznych gruczoł mleczny stanowi istotną barierę migracji metali ciężkich do mleka. Kadm wykryto w 4,7% analizowanych próbek, a tylko w 1 próbie mleka stwierdzone stężenie było na granicy dopuszczalnego limitu tj. 0,1 mg/kg. W przetworach mlecznych: większe stężenia metali były w serach twardych niż w twarogu [13,23,17].

2.2.3 jaja

Zawartość metali ciężkich w jajach kurzych zależy od warunków środowiskowych w jakich żyje kura oraz od tego co je. Na kontrolowanych fermach obserwuje się mniejszą ilość tych pierwiastków w jajach [28].

2.2.4 ryby

W rybach słodkowodnych, obecność ołowiu stwierdzono w 18% próbek mięśni i 33% próbek wątrób. Kadm w mięśniach stwierdzono w 29% prób, natomiast rtęć i arsen występował we wszystkich analizowanych próbach mięśni i wątrób. Średnie stężenia badanych pierwiastków były o wiele niższe od dopuszczalnych. Ryby morskie - nie stwierdzono nadmiernego, budzącego niepokój skażenia ryb, w 3 próbach stwierdzono przekroczenie norm Unii Europejskiej, zwłaszcza w wątrobach dorsza. Spośród przetworów rybnych najwięcej ołowiu wykryto w konserwach w sosie pomidorowym i w galarecie, natomiast ilość kadmu w 98% był wyższy od przewidywanego w normach poziomu [13,16].

2.2.5 inne

Wykonano badania zawartości metali ciężkich w przyprawach i preparatach przyprawowych i stwierdzono istnienie zagrożenia zanieczyszczeniami. W wielu badanych przyprawach poziomy kadmu znacznie przekraczały ustalone zalecenia. Najwięcej kadmu stwierdzono w owocach kolendry i bazylii. Natomiast ołów występował w dużych ilościach w cynamonie i chilli a także w bazylii, estragonie, papryce słodkiej oraz w pieprzu cayenne. W niektórych mieszankach przyprawowych wykryto znacznie przekraczające dopuszczalne ilości ołowiu i kadmu [1].

W bardzo często spożywanych przez dzieci i przez dorosłych wyrobach cukierniczych także występują metale ciężkie. Najwięcej ołowiu wykryto w chałwie i czekoladzie, natomiast kadmu w wyrobach zawierających orzechy laskowe, arachidowe, wiórki kokosowe, ziarno sezamowe. Ogólnie, w wyrobach cukierniczych nie stwierdzono ilości przekraczających dopuszczalne dawki, ale ze względu na częstość i ilość spożywania - zwłaszcza u dzieci, powinno się zwrócić na nie uwagę.

OŁÓW

Własności
Zatrucie ołowiem to: brak apetytu, kolki i skurcze, nadciśnienie tętnicze krwi, nerwowość Ołów blokuje enzymy biorące udział w syntezie hemoglobiny, przyśpiesza niszczenie erytrocytów, hamuje wbudowywanie wapnia w struktury kości, prowadząc do ich osłabienia. Blokuje enzymy ośrodkowego układu nerwowego biorące udział w syntezie neurotransmiterów (przekaźników nerwowych), utrudnia wchłanianie jodu niezbędnego do prawidłowej czynności tarczycy. Do organizmu człowieka ołów dostaje się przez układ oddechowy i przewód pokarmowy, a stopień jego kumulowania jest uzależniony od wielu czynników, wśród których jest skład pożywienia oraz właściwości osobnicze. Średnie pobieranie ołowiu przez dorosłego człowieka szacowane dla różnych krajów wynosi 320-440mg/dobę.

Nadmiar
Ołów tworzy toksyczne złogi w organizmie wywołując liczne dolegliwości i choroby. Uszkadza i niszczy krwinki czerwone, enzymy, wątrobę, powoduje utratę apetytu, wywołuje kolki skurcze mięśniowe z objawami paralitycznymi włącznie, uszkadza nerki, poważnie podnosi ciśnienie krwi. Kumuluje się w tkance mózgowej, co manifestuje się nerwowością, niewyrównanym temperamentem i zaburzonym zachowaniem. Ołów wprowadzony do organizmu przechodzi prawie w całości do krwi i łączy się z białkami osocza. Część jego podlega odkładaniu w kościach i tkankach miękkich, a reszta zostaje wydalana. W kościach ołów jest akumulowany zarówno w postaci związków koloidalnych, jak i krystalicznych, ale może przechodzić z powrotem do krwi, zwłaszcza pod wpływem zaburzeń metabolicznych (np. w przypadku niektórych chorób infekcyjnych, kwasicy lub wzmożonych procesów kościotwórczych), a także procesów psychicznych. Uruchomienie nierozpuszczalnych związków ołowiu i wzrost zawartości we krwi może nastąpić po wielu latach od okresu narażenia na ten metal. Ołów nagromadzony w tkankach nie powoduje początkowo zatrucia; do 90 % pobieranego metalu jest odkładane w kościach. Do narządów najbardziej narażonych na toksyczne działanie ołowiu należą: wątroba, nerki, szpik kostny i mózg. Interakcje zachodzące między ołowiem a innymi pierwiastkami mogą mieć istotny wpływ na zaburzenia metabolizmu pierwiastków niezbędnych dla zdrowia człowieka. Ogólne antagonistyczne działanie ołowiu na inne metale wiąże się z ich powinowactwem do tworzenia połączeń z białkami, a szczególnie z metioniną. Wzrost zawartości ołowiu przyspiesza wydalanie żelaza i miedzi. Ołów hamuje powstawanie ceruloplazminy, która bierze udział w metabolizmie żelaza i miedzi. Podniesienie poziomu miedzi w diecie obniża sorpcję ołowiu. Antagonizm w układzie Pb-Zn sprzężony jest dodatkowo z metabolizmem miedzi i działa na zasadzie podobnego mechanizmu. Związek zachodzący pomiędzy ołowiem i selenem polega na wtórnym efekcie powstawania słabo rozpuszczalnych selenków Pb, które podlegają akumulacji w wątrobie i nerkach. Antagonistyczny wpływ wapnia i fosforu na pobieranie ołowiu przez organizmy zwierzęce i człowieka ma duże znaczenia praktyczne. Obniżenie poziomu obu pierwiastków w diecie powoduje większą akumulację tego metalu, zwłaszcza w kościach.

RTĘĆ

Własności
Zatrucie rtęcią to:, zaburzenia widzenia i świadomości, stany dezorientacji i zagubienia, nagminne zapominanie, nerwowość Około 10 % rtęci wprowadzanej do organizmu przez pokarm, skórę i płuca dostaje się do mózgu i tam się gromadzi. Wypiera z tkanki mózgowej cynk, a następnie przenika do jąder komórkowych i niszczy materiał genetyczny.

Dawka
Dawka z pożywieniem 23-120 ug/dzień (w Polsce), dopuszczalna 70 ug/dzień.

Nadmiar
Najsilniejszy szkodliwy wpływ rtęci dotyczy ośrodkowego układu nerwowego.. Szkodliwe działanie rtęci jest bardzo trwałe, ponieważ związki rtęci łącza się z enzymami. Rtęć wywiera ujemny wpływ na błonę komórkowa, blokując przepuszczalność błon komórkowych. Stany chorobowe związane z toksycznym działaniem rtęci to bezsenność, zawroty głowy, zmęczenie, stany depresyjne, osłabienie pamięci i koordynacji ruchów, osłabienie ostrości wzroku i słuchu, labilność emocjonalna, drżenie rąk. Jest to pierwiastek silnie toksyczny. Powoduje uszkodzenie nerek, nadciśnienie, deformuje kości, powoduje zmiany nowotworowe. Działanie toksyczne wiąże się z powinowactwem do grup tiolowych, karboksylowych i aminowych aminokwasów i polega na blokowaniu biochemicznych funkcji tych związków. Rtęć i jej związki łatwo przenikają przez łożysko, stanowią więc duże zagrożenie dla zarodka. Interakcje między pierwiastkami modyfikują częściowo toksyczne działanie rtęci. Selen wykazuje podobne powinowactwo do aktywnych grup białek i aminokwasów, ogranicza więc łącznie się ich z rtęcią, (zmniejszając jej toksyczność). Antagonistyczny wpływ kadmu i cynku jest przypuszczalnie sprzężony z działaniem selenu. Przy nadmiernym stężeniu rtęci antagonizm polega na obniżaniu zawartości jodu w tarczycy. Pomimo, że określono dopuszczalne dawki rtęci dla człowieka, nie są znane dokładne granice tolerancji na różne następcze skutki długiego działania niskich stężeń. Średnie pobieranie przez dorosłego człowieka oblicza się na 20mg/dzień, ale w Polsce wynosi najczęściej 9-33mg. Dopuszczalne tygodniowe pobieranie rtęci ustalono na 300mg, w tym do 200 mg metylortęci, a dzienne - 43 mg (WHO 1972). Średnie tygodniowe pobieranie rtęci przez młodzież w Polsce, w latach 1981/83 wynosiło od 6 do 89 mg i było nieco większe od ilości rtęci pobieranej przez dzieci.

Glin (Aluminium) (Al)

Własności
Dotychczas uważano, że związki zawierające glin są nieszkodliwe dla zdrowia. Stąd, alkaliczne związki aluminium znalazły zastosowanie w leczeniu stanów nadkwaśności, szczególnie w chorobie wrzodowej. Są to takie preparaty jak: Alugastrin Alumag. Maalox, Gelatum Aluminium phoshoricum. Potocznie związki powyższe określa się mianem "mleczko aluminiowe". W świetle obecnych danych aluminium wchłania się z przewodu pokarmowego i ulega kumulacji w tkankach. Toksyczność aluminium nie jest jeszcze w pełni poznana, jednak dane jednoznacznie wskazują, że zwiększona zawartość aluminium w tkankach organizmu jest zawsze niekorzystna dla zdrowia. Aktualne badania wskazują na znacząco zwiększone narażenie środowiskowe na aluminium. Ujawniają się objawy nadmiernej kumulacji aluminium w tkance mózgowej, głównie w postaci zaburzeń pamięci i zaburzeń równowagi. W przeważającym stopniu uszkodzenie neuronów (komórek mózgowych) jest nieodwracalne. Współczesne dane naukowe wskazują, że glin zmniejsza aktywność centralnego układu nerwowego blokując potencjały czynnościowe komórek nerwowych. Glin wiąże się. z DNA komórek nerwowych, blokuje ważne enzymy centralnego układu nerwowego jak: ATP-azę Na/K oraz heksokinazę ponadto zmniejsza wchłanianie zwrotne podstawowych neurotransmiterów mózgu: dopaminy, nor adrenaliny, serotoniny. Wielu uczonych podkreśla związek kumulacji aluminium z chorobą Alzheimera oraz z chorobą Parkinsona. Źródła glinu:- warzywa pochodzące z gleb zakwaszonych, w Polsce ok. 60% gleb jest zakwaszonych, przy niższym pH aluminium, które jest stałym składnikiem gleb, ulega w większym stopniu zjonizowaniu, powoduje to zwiększoną asymilację aluminium przez system korzeniowy roślin. Dodatkowo proces ten jest nasilony przy niedoborach glebowych magnezu i potasu. Aluminium występuje w napojach w puszkach aluminiowych, w pokarmach pieczonych w folii aluminiowej w lekach alkalizujących zawierających związki aluminium, w wodzie z wodociągów (jeśli zawiera zwiększone ilości aluminium ) w pieczywie jeśli zawiera tzw. proszek do pieczenia, w soli kuchennej jeśli zawiera związki aluminium zapobiegające jej wilgotnieniu, aluminium zawiera również wybielana sztucznie mąka związkami glinu, oraz naczynia aluminiowe, jeśli używa się fluorowanej wody która sprzyja a uwalnianiu glinu w trakcie gotowania.

Dawka
Dawka z pożywieniem 2-45 mg/dzień, dopuszczalna 60 mg/dzień. Średnia dzienna dawka glinu pobierana przez dorosłego człowieka wynosi około 45 mg.

Nadmiar
Niektóre ograniczne połączenia glinu (zwłaszcza z lipidami) wykazują zwiększoną zdolność do przenikania przez błony biologiczne stanowiąc zagrożenie dla organizmu. Glin jest szybko wydalany ze zdrowego organizmu. Nadmiar aluminium powoduje zaburzenia procesów metabolicznych związanych z enzymami zależnymi od wapnia, magnezu, a także żelaza. Glin łatwo wchłaniany w przewodzie pokarmowym szybko dostaje się do krwi, z której także jest szybko wydalany z moczem. Przy uszkodzeniach funkcji nerek usuwanie glinu z organizmu jest ograniczone i następuje jego nagromadzenie w różnych narządach, a przede wszystkim w komórkach mózgowych i w kościach. Przy zatruciu glinem objawy mogą być następujące : zaparcia, pocenie się, nudności, osłabienie Niedobór żelaza prowadzi do odkładania się glinu i wystąpienia swoistej postaci niedokrwistości.

Kadm (Cd)

Własności
Praktycznie kadm nie występuje w organizmie człowieka w chwili narodzin, lecz nagromadza się stopniowo z powodu wyjątkowo długiego okresu półtrwania trwania w organizmie, wynoszącego przypuszczalnie; od 16 do 33 lat. Ogólna zawartość kadmu w całym organizmie człowieka wynosi około 30 mg, z czego 10 mg znajduje się w nerkach, a 4 mg w wątrobie. Badania przeprowadzone na zwierzętach wskazują, że istnieje wzajemny antagonizm między kadmem a cynkiem, stwierdzono też współdziałanie między kadmem, żelazem oraz miedzią. Zatrucie kadmem powodują : zniekształcenie kości, zaburzenie wzrostu, niepłodność, nowotwory, narośla skórne. Kadm blokuje enzymy cyklu Krebsa ( cykl ten zapewnia produkcję energii), bezpośrednio uszkadza komórki nerwowe, hamuje uwalnianie acetylocholiny w ośrodkowym układzie nerwowym oraz przyśpiesza jej rozkład (aktywuje cholinesterazę). Kadm zaburza przemiany wapnia i fosforu w tkance kostnej- przyczynia się do rozrzedzenia struktury kości. Wypiera cynk ze ścian tętnic, zmniejsza ich elastyczność przyśpiesza rozwój miażdżycy oraz prowadzi do nadciśnienia. Kadm działa antagonistyczne do cynku, zaburza więc syntezę enzymów trawiennych oraz syntezę i uwalnianie insuliny, której produkcja wymaga obecności cynku.. Kadm zaburza czynności gruczołu krokowego u mężczyzn, gromadzi się w nerkach, zaburzając ich czynność hormonalną i wydalniczą. Przy niedoborze cynku dochodzi do gromadzenia się kadmu w wątrobie i nerkach. Przy przewlekłym procesie może dochodzić do zaburzenia wzrostu, niepłodności, zaburzenia czynności nerek, zniekształcenia kośćca. Wchłonięty do organizmu kadm ( przez przewód pokarmowy i częściowo oddechowy) tworzy kompleksy z białkami (np. małocząsteczkowa metalotionina), z którymi jest łatwo transportowany, a następnie deponowany głównie w nerkach i wątrobie. Kadm jest inhibitorem fosfatazy oraz enzymów zawierających grupy sulfhydrylowe, powoduje zaburzenia w metabolizmie białek, zakłóca przemianę witaminy B1. Interakcje kadmu z Zn, Cu i Se polegają miedzy innymi, na wzajemnym wypieraniu się z kompleksu z metalotioniną. Dlatego zwiększenie zawartości wymienionych pierwiastków osłabia toksyczne działanie kadmu. Antagonizm kadm/żelazo (Cd/Fe jest sprzężony z antagonizmem kadm/wapń (Cd/Ca) i wywołuje zwiększone wydalanie wapnia pod wpływem kadmu. Odporność organizmów na toksyczne działanie kadmu jest przypuszczalnie właściwością dziedziczną i wiąże się ze specyfiką metabolizmu.

Nadmiar
Toksyczne działanie kadmu (w dużym stopniu) polega na: zaburzeniu czynności nerek, chorobie nadciśnieniowej zmianach nowotworowych, (zwłaszcza gruczołu krokowego i nerek ), zaburzeniach metabolizmu wapnia (deformacja szkieletu), zaburzeniach funkcji rozrodczych

Dawka
Dzienne pobieranie kadmu z pożywieniem (przez dorosłego człowieka) kształtuje się na poziomie 64mg w Wielkiej Brytanii, 23 - 120 mg w Polsce oraz 150 mg w skali świata, a dopuszczalna dawka wynosi 60 - 70mg na dobe. Osoby niepalące papierosów pobierają kadm głównie z żywnością i oblicza się, że 75% dawki pochodzi z produktów roślinnych, których ziemniaki stanowią źródło od 25% (Stany Zjednoczone) do 55% (Australia) tego metalu dla człowieka dorosłego. W żywienia niemowląt i dzieci największy udział może mieć kadm pochodzący z marchwi.

Szukasz gotowej pracy ?

To pewna droga do poważnych kłopotów.

Plagiat jest przestępstwem !

Nie ryzykuj ! Nie warto !

Powierz swoje sprawy profesjonalistom.

---