METALE CIĘŻKIE

- RODZAJE, ZNACZENIE I ICH ROLA W ŚRODOWISKU I ŻYCIU CZŁOWIEKA.

DYRAK RAFAŁ

II KŚ

STRESZCZENIE

Metale ciężkie to pierwiastki o masie właściwej większej od 4,5 g/cm,³ które w reakcjach chemicznych wykazują tendencję do oddawania elektronów, tworząc proste kationy. W stanie stałym i ciekłym charakteryzują się dobrą przewodnością cieplną i elektryczną, posiadają połysk i są nieprzeźroczyste. Mają wysoką temperaturę topnienie 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. Wśród metali ciężkich występują zarówno pierwiastki niezbędne dla organizmów żywych - mikroelementy ( miedź, cynk, nikiel, chrom) jak i pierwiastki o nieznanej roli fizjologicznej (kadm, rtęć, ołów, arsen i inne)niepotrzebne ani roślinom, ani zwierzętom ani też człowiekowi. Są to pierwiastki uważane za toksyczne. Metale, które pełnią funkcje mikroelementów w organizmach żywych występują zazwyczaj w ilościach śladowych, ściśle określonych dla danego gatunku. Zarówno ich niedobór jak i nadmiar wpływa szkodliwie na organizmy żywe. Natomiast metale uważane za toksyczne są powszechnymi zanieczyszczeniami ekosystemu. Najsilniejsze właściwości toksyczne mają nieorganiczne związki metali, łatwo rozpuszczalne i silnie dysocjujące, gdyż łatwo przenikają przez błony komórkowe i dostają się do narządów wewnętrznych. Metale te gromadzą się głównie w nerkach, nadnerczu, wątrobie, płucach, a nawet we włosach i skórze i mogą powodować nadciśnienie, zmiany nowotworowe, uszkodzenie nerek, wątroby, mózgu w niektórych przypadkach mogę też doprowadzić do zaburzeń psychicznych i porażenia mózgu. Ich obieg i migracja w naturalnym środowisku przyrodniczym związane są głównie z takimi procesami jak: wietrzenie skał, erupcja wulkanów, parowanie oceanów, pożary lasów, procesy glebotwórcze. Jednak różnorodna działalność człowieka stwarza obecnie możliwość jeszcze większego narażenia środowiska na (toksyczne) metale śladowe. Źródłami antropogenicznego skażenia środowiska metalami ciężkimi są różne gałęzie przemysłu, energetyka, komunikacja, gospodarka komunalna, wysypiska odpadów, nawozy i odpady stosowane do nawożenia. Metale ciężkie z tych źródeł ulegają rozproszeniu w środowisku i zanieczyszczają gleby, wody, powietrze i bezpośrednio lub poprzez rośliny dostają się do organizmu zwierząt i człowieka.

SPIS TREŚCI:

WSTĘP

Nie zawsze daje się utrzymać równowagę pomiędzy wprowadzonymi nowymi technologiami, a ochroną zasobów naturalnych. Szybki rozwój techniki i zmiany, jakie zachodzą we współczesnym świecie, w istotny sposób wpływają na środowisko przyrodnicze. Gwałtowny rozwój większości gałęzi przemysłu i energetyki, wzrost populacji, masowy napływ ludności do miast (zwiększanie zapotrzebowania na żywność) wzrost liczby samochodów, coraz większe ilości nowych związków chemicznych, stosowanych w gospodarstwach domowych, budownictwie, przemyśle, rolnictwie i innych dziedzinach spowodowały nasilenie zanieczyszczenia i degradacje środowiska naturalnego. Działalność człowieka ma duży wpływ na otoczenie, jednak zmiany, których dokonuje nie zawsze zmierzają w określonym kierunku. Zarówno czynniki fizyczne, chemiczne jak i biologiczne stosowane przez człowieka mają jednakowy wpływ na zanieczyszczenie. Tylko niektóre z tych czynników zanieczyszczają tylko jeden z elementów środowiska. Wiele z nich występuje zarówno w glebie w wodzie, powietrzu, organizmach roślinnych oraz zwierzęcych.

Spośród substancji, mających duży wpływ na środowisko naturalne godne uwagi są metale ciężkie. Chociaż większość z nich występuje w przyrodzie w śladowych ilościach niektóre z nich stanowią poważny problem.

2. POJĘCIE METALI CIĘŻKICH.

Metale ciężkie to pierwiastki o masie właściwej większej od 4,5 g/cm,3 które w reakcjach chemicznych wykazują tendencję do oddawania elektronów, tworząc proste kationy. W stanie stałym i ciekłym charakteryzują się dobrą przewodnością cieplną i elektryczną, posiadają połysk i są nieprzeźroczyste. Mają wysoką temperaturę topnienie 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. W grupie metali ciężkich występują zarówno pierwiastki niezbędne dla organizmów (mikroelementy: miedź, cynk, nikiel, chrom) jak i pierwiastki o nieznanej roli fizjologicznej (kadm, rtęć, ołów, arsen i inne), czyli zbyteczne dla roślin, zwierząt i człowieka.

3. HISTORIA I ZASTOSOWANIE NIEKTÓRYCH METALI CIĘŻKICH

Arsen - to pół metal. Brąz arsenowy znany był już w IV wieku p.n.e.. Sławę zdobył w II wieku w Azji Mniejszej, a później na dworach europejskich, gdzie wykorzystywano związki arsenu jako broń polityczną i jako truciznę. Obecnie źródłem arsenu są kopalnie węgla, huty miedzi, zakłady produkcji szkła, detergentów, garbarnie. Związki arsenu są składnikami preparatów farmaceutycznych, barwników, a także środków ochrony roślin i nawozów (Craig J. R. Vaughan D. J., Skinner B. J. 2003).

Cynk - jest metalem stosunkowo miękkim, o barwie niebieskawo białej. Uzyskanie go przez zwykłe wytapianie nie jest możliwe. Sądzi się, że metal ten uzyskano przed 600 lat w Chinach, lecz nic bliżej o tym nie wiadomo. Większość wyprodukowanego na świecie cynku jest wykorzystywana do cynkowania tj. pokrywania cienką warstwą ochronną żelaza i stali. Warstwa cynku zabezpiecza powierzchnię żelaza i stali przed rdzewieniem. Cynk ma również korzystne właściwości jako składnik stopów, z których najważniejszy jest mosiądz. Tlenek cynku (ZnO) jest używany do produkcji farb, maści i kremów do opalania (Craig J. R. Vaughan D. J., Skinner B. J. 2003).

Kadm - to metal miękki, kowalny, o barwie srebrzystobiałej. Został odkryty i wydzielony w stanie czystym w 1817r. przez niemieckiego chemika badającego zanieczyszczenia w cynku. Minerały kadmu są bardzo rzadkie, ale sam kadm jest szeroko rozpowszechniony w śladowych ilościach w głównej rudzie cynku sfalrycie. Cała produkcja kadmu jest obecnie pozyskiwana jako produkt uboczny przeróbki rud cynku. Źródłem kadmu są też odpady tworzyw sztucznych, zużyte baterie, ścieki bytowe i przemysłowe oraz nawozy, a także dym papierosowy. Przez pierwsze 60 lat po odkryciu pierwiastek ten był wykorzystywany głównie jako barwnik do farb. Około 1890r. kadm znalazł nowe zastosowanie jako składnik niskotopliwych stopów i odczynników chemicznych Obecnie jest stosowany również w metalurgii i produkcji akumulatorów oraz jako stabilizator mas plastycznych(Craig J. R. Vaughan D. J., Skinner B. J. 2003).

Ołów - jest pierwiastkiem, którego historia zaczyna się w starożytności. W stanie rodzimym występuje bardzo rzadko, dlatego też zastosowanie ołowiu metalicznego miało miejsce dopiero wtedy, gdy nasi przodkowie nauczyli się wytapiać go z rud. Dawni Egipcjanie, Fenicjanie, Grecy i Rzymianie używali ołowiu do wyrobu odważników, blachy, stopów lutowniczych, polewy ceramicznej i szkła. Niezwykłe właściwości ołowie sprawiły, że metal ten znalazł zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu. Ołów jest miękki i podatny na obróbkę, ma dużą gęstość, niską temperaturę topnienia, łatwo wchodzi w skład stopów, jest odporny na korozję i stanowi doskonałą ochronę przed promieniowaniem. Obecnie główną dziedziną zastosowania ołowiu są akumulatory samochodowe, jest on również składnikiem szkła kryształowego, stosuje się go do wyrobu amunicji, pokryć dachowych, do różnych stopów, łożysk i czcionek drukarskich. Jest jednak toksyczny, co spowodowało ograniczenie jego stosowania w sytuacjach, w których człowiek może wchłaniać ołów lub jego związki (Craig J. R. Vaughan D. J., Skinner B. J. 2003).

Rtęć - pierwiastek znany już w IV wieku p.n.e., nazywany żywym lub wodnistym srebrem. Był czas, że rtęci przypisywano właściwości lecznicze. Dziś uważa się, że jest to pierwiastek dużo bardziej toksyczny niż ołów czy kadm. Jest jedynym metalem, który w temperaturze pokojowej jest cieczą Łączy się łatwo z innymi metalami tworząc stopy. Jest wydobywana zarówno z jej złóż jak też pozyskiwana jako produkt uboczny przy wydobywaniu cynku i miedzi. Głównymi producentami są Chiny, Meksyk, Algieria i Hiszpania, które łączni dają 75% produkcji światowej. Pierwiastek ten wykorzystywany jest w przemyśle elektrotechnicznym, elektrochemicznym, papierniczym i farbiarskim oraz do produkcji lamp, urządzeń pomiarowych i baterii (Craig J. R. Vaughan D. J., Skinner B. J. 2003).

Nikiel - był wykorzystywany już przed tysiącami lat. Niewielką ilość tego metalu stwierdzono w monetach pochodzących z wykopalisk na Bliskim Wschodzie. Prawdziwe wkroczenie niklu w krąg cywilizacji zachodniej nastąpiło w XVII i XVIII w. w kopalniach miedzi w Saksonii. Pierwszą dziedziną zastosowania metalicznego niklu były stopy niklowo-srebrowe, określane jako „niemieckie srebro”. Wyrabiano z nich tace, czajniki i inne naczynia domowego użytku. Wielkie zapotrzebowanie na Nikiel wystąpiło jednak dopiero w wyniku odkrycia zjawiska elektrolizy przez angielskiego uczonego, Michaela Faradaya. Następnie zaczęto dodawać niklu do miedzi stosowanej do bicia monet, gdyż zapewniał im większą trwałość. Zastosowanie niklu jako stopu żelaza datuje się od XX w. Odmiany stali z dodatkiem samego niklu lub niklu z chromem i innymi składnikami są stosowane w konstrukcji samolotów, samochodów, lokomotyw i innych urządzeń wymagających wysokiej niezawodności i wytrzymałości (Craig J. R. Vaughan D. J., Skinner B. J. 2003).

4. ŹRÓDŁA METALI CIĘŻKICH.

Obieg i migracja metali ciężkich w naturalnym środowisku przyrodniczym związane są głównie z takimi procesami jak: wietrzenie skał, erupcja wulkanów, parowanie oceanów, pożary lasów, procesy glebotwórcze.

Naturalne źródła metali ciężkich (Ostrowska B).

Jednak różnorodna działalność człowieka stwarza obecnie możliwość jeszcze większego narażenia środowiska na (toksyczne) metale śladowe. Źródłami antropogenicznego skażenia środowiska metalami ciężkimi są różne gałęzie przemysłu, energetyka, komunikacja, gospodarka komunalna, wysypiska odpadów, nawozy i odpady stosowane do nawożenia. Metale ciężkie z tych źródeł ulegają rozproszeniu w środowisku i zanieczyszczają gleby, wody, powietrze i bezpośrednio lub poprzez rośliny dostają się do organizmu zwierząt i człowieka. Pod względem ilości emitowanych metali ciężkich największe zagrożenie dla środowiska w Polsce stwarza energetyka oparta na spalaniu węgla kamiennego i brunatnego. Kopalnictwo rud i hutnictwo metali niezależnych (miedzi, cynku, ołowiu) przyczynia się do silnego zanieczyszczenia gleb w sąsiedztwie, lecz na mniejszym obszarze w porównaniu z rozproszonym działaniem energetyki. Do znacznego zanieczyszczenia gleb i roślin metalami ciężkimi dochodzi wśród szlaków komunikacyjnych. Odnosi się to przede wszystkim do ołowiu, który występuje w spalinach samochodowych, kadmu i chromu, z którymi mamy do czynienia w czasie ścierania się opon i innych części pojazdów (Prof. dr hab. Gambuś F, prof. dr hab. Gorlach E., 2001). Z innych źródeł można jeszcze wymienić różnego rodzaju materiały zawierające metale ciężkie, znajdujące się w użytkowaniu człowieka, takie jak wyroby z tworzyw sztucznych stopów metali, powłoki ochronne, farby, lakiery itd..

Antropogeniczne źródła człowieka (Ostrowska B).

5. TOKSYCZNOŚC METALI CIĘŻKICH.

Ze względu na szerokie zastosowanie metali ciężkich, są one powszechnymi zanieczyszczeniami ekosystemu, dlatego bardzo ważna jest wiedza o ich właściwościach toksycznych. 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 (Matras J., Bujanowicz B, Klebaniuk R. 2000). 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 się dorodne i zdrowe, nie nadają się do jedzenia ani przez człowieka, ani przez zwierzęta. Zrezygnujmy, więc z uprawy warzyw i owoców na działkach położonych na terenach zagrożonych (Wysocka H., 1994).

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.

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. I tak:

Ołów wchłaniany jest przez skórę i drogi oddechowe. Dostaje się również do naszego organizmu z powietrzem, żywnością i wodą lub przez kontakt z wyrobami przemysłowymi zawierającymi ołów lub jego związki, jak farby, akumulatory, naczynia pokryte glazurą ołowianą, niektóre wyroby z porcelany, wyroby z plastików do produkcji, których użyto związków ołowiu itp. Największe zatrucie ołowiem wśród roślin, zwierząt i ludzi występuje w rejonach wydobycia oraz przetwarzania rud ołowiu i miedzi. Najbardziej powszechne zatrucie ołowiem powstaje w dużych aglomeracjach miejskich oraz w rejonach dróg o nasilonym ruchu samochodowym z powodu zatrucia spalinami samochodowymi. Ołów jest przyczyną wielu chorób, a zwłaszcza chorób umysłowych. Uszkadza on komórki nerwowe, powoduje upośledzenie umysłowe, niedorozwój dzieci, agresywność, wyraźnie skraca życie i jest najprawdopodobniej również przyczyną śmiertelności na choroby serca. Powoduje on również powstawanie nowotworów żołądka, jajników, nerek, białaczek itp. Wprowadzanie benzyny bezołowiowej i katalizatorów zmniejsza zagrożenie zatrucia ołowiem, chociaż nie likwiduje szkodliwego oddziaływania innych substancji wydzielanych przez samochody. Poziom stężenia toksycznego ołowiu jest uzależniony od indywidualnej odporności organizmu. Przyjęta norma szkodliwego stężenia 35 miligramów ołowiu w 100 mililitrach krwi, może być trującą dla dzieci a nawet dla osób dorosłych (Zglinicka A., 2002).

Kadm jest pierwiastkiem toksycznym kumulującym się w organizmie człowieka, zwłaszcza w pęcherzyku moczowym. Ponadto kumuluje się w ciele ostryg, jagniąt i kurcząt oraz w liściach tytoniu. Jest bardzo toksyczny i rakotwórczy, powoduje odwapnienie i deformację kości, zanik mięśni i węchu, impotencję, nadciśnienie i nowotwory. Dostaje się do organizmu drogą oddechową i pokarmową. Pierwiastek ten występuje w dużych ilościach w rejonach skażenia przemysłowego, w dymie papierosowym, w wodzie wodociągowej, w glebie i żywności na niej uprawianej. Kadm narusza przemiany metaboliczne wapnia, magnezu, żelaza, cynku i miedzi. Wypłukiwanie przez kadm, wapnia ze szkieletu i innych narządów powoduje deformację i łamanie się kości, uszkodzenia narządów wewnętrznych i zaburzenia wszystkich funkcji regulacyjnych organizmu, w których niezbędny jest udział wapnia, magnezu lub innych biopierwiastków. Zatrucie kadmem powoduje bóle i zaniki mięśni, niedokrwistość, nadciśnienie tętnicze, uszkodzenia wątroby, nerek lub płuc. Nadmiar kadmu może być przyczyną powstawania wszystkich rodzajów nowotworów. Uważa się, że kadm jest głównym czynnikiem nowotworowym dymu tytoniowego (Zglinicka A., 2002).

Rtęć jest pierwiastkiem toksycznym i do organizmu dostaje się drogą pokarmową i oddechową oraz przez skórę. Jest dosyć często używana w przemyśle, rolnictwie i medycynie, co powoduje zatruwanie środowiska naturalnego. U człowieka, rtęć i jej związki wywołują gwałtowne objawy zatrucia, lub wchłaniane w niewielkich dawkach kumulują się w organizmie. W środowisku naturalnym rtęć tworzy związki organiczne kumulujące się w żywych organizmach. Niewielkie zatrucie rtęcią może początkowo przebiegać bezobjawowo. Rtęć kumuluje się stopniowo w wielu tkankach organizmu człowieka dając mało charakterystyczne objawy jak; bóle i zawroty głowy, bezsenność, nudności, trudności z koncentracją, zapalenie dziąseł, zaburzenia mowy, ospałość lub nerwowość, sztywnienie stawów, duży spadek odporności organizmu a nawet śmierć. Zatrucie rtęcią jest szczególnie groźne w okresie płodowym i niemowlęcym. Normy, określające najwyższe dopuszczalne ilości rtęci w żywności ustalone w różnych państwach są różne. Szwecja i Japonia dopuszcza zawartość w jednym kilogramie żywności 1 miligram rtęci, Norwegia 1,5 miligrama a Polska 0,5 miligrama. Obecna wiedza nie pozwala z całą pewnością stwierdzić czy przyjęte normy są właściwe, zwłaszcza, że brak wystarczających danych o skutkach genetycznych zatrucia rtęcią, które mogą objawić się w przyszłych pokoleniach.

Metale toksyczne szkodzą ludziom zwierzętom, roślinom, ale nie wszystkim, gdyż istnieją organizmy, które oprócz tego, że zawierają bogate składniki mineralne, zawierają również metale zdecydowanie toksyczne dla ludzi i zwierząt. Możliwość przyswajania tych toksyn mają owocnik różnych gatunków grzybów wyższych. Po co grzybom są potrzebne tak duże lub bardzo duże ilość kadmu, ołowiu, czy choćby żelaza? Tego nikt nie wie (Prof. Falandysz J. mgr. Strumnik K. 2000).

Toksyczne działanie metali ciężkich na człowieka (Ostrowska B).

Pierwiastek	Akumulacja	Działanie toksyczne
Kadm	nerki, wątroba, nadnercze, płuca	uszkodzenie nerek nadciśnienie deformacja kości zmiany nowotworowe zaburzenia nowotworowe bezpłodność
Arsen	włosy, paznokcie, skóra, kości, wątroba	zmiany skórne zmiany nowotworowe uszkodzenie przewodu pokarmowego
Ołów	nerki, wątroba, kości, zęby	uszkodzenie wątroby i nerek uszkodzenie komórek mózgu uszkodzenie kości uszkodzenie układu nerwowego i naczyniowego
Rtęć	włosy, paznokcie, nerki, wątroba	uszkodzenie struktury DNA zaburzenia enzymatyczne zaburzenia psychiczne porażenie układu nerwowego

6. METALE PEŁNIĄCE FUNKCJE MIKROELEMENTÓW.

Metale w organizmach żywych pełnią funkcję mikroelementów, występując w ilościach śladowych, ściśle określonych dla danego gatunku. Zarówno niedobór jak i nadmiar mikroelementów wpływa szkodliwie na organizmy żywe. Do nich zaliczamy np. cynk Zn, nikiel Ni, żelazo Fe.

Cynk jest jednym z mikroelementów śladowych niezbędnych do życia roślin i zwierząt. Zarówno nadmiar cynku jak i jego niedobór są szkodliwe dla zdrowia. Do organizmu człowieka dostaje się zarówno drogą pokarmową, jak i oddechową. Jest niezbędny do syntezy białek i kwasów nukleinowych, zachowania kodu genetycznego, utrzymania optymalnego stężenia witaminy A w krwi i jej zużycia przez tkanki. Cynk uczestniczy w wytwarzaniu substancji regulujących ciśnienie krwi, rytm pracy serca, funkcje wydzielnicze skóry, poziom cholesterolu w krwi. Wzrost kośćca i jego przemiany w wieku dojrzałym przebiegają przy współudziale cynku. Cynk przyspiesza gojenie ran zewnętrznych i wrzodów przewodu pokarmowego, utrzymuje odporność skóry na infekcje, uczestniczy w detoksykacji alkoholu w wątrobie. Cynk poprawia sprawność intelektualną, a w wieku starszym zapobiega rozwojowi demencji starczej. Cynk zwiększa sprawność układu odpornościowego uczestnicząc w powstawaniu limfocytów T, oraz wykazuje działanie antywirusowe. Odpowiednia ilość cynku jest niezbędna do prawidłowego wytworzenia się narządów płodu w okresie ciąży. Brak cynku może być powodem niedorozwoju mózgu, serca, oczu, płuc, narządów płciowych i innych. Również w okresie dojrzewania, zwłaszcza u chłopców, występuje zwiększone zapotrzebowanie na cynk. Jego niedobór powoduje niedorozwój narządów płciowych. Brak odpowiedniej ilości cynku w receptorach smakowych i węchowych powoduje ich dysfunkcję. Objawy takie występują często w pierwszych miesiącach ciąży, gdy rozwijający się płód pobiera dużą ilość składników mineralnych. Nadmierna ilość cynku może ograniczyć wchłanianie miedzi i żelaza oraz przyspieszyć wydalanie żelaza z organizmu. Do dobrego wchłaniania potrzebny jest odpowiedni poziom kwasu żołądkowego. Przy niedokwasocie przyswajanie cynku jest upośledzone. Wysoki poziom cynku utrudnia łączenie żelaza z miedzią w cząsteczkę hemu i może być przyczyną niedokrwistości. Zbyt duży poziom cynku może obniżyć odporność, podnieść poziom cholesterolu a zwiększone dawki siarczanu cynku powodują nudności i wymioty. Z pokarmów duże ilości cynku zawierają ostrygi, produkty zbożowe z pełnego przemiału, podroby, mięso, ryby, nasiona roślin strączkowych. Warzywa i owoce są ubogim źródłem cynku, dlatego szczególnie narażeni na niedobory cynku są wegetarianie oraz osoby stosujące różne diety odchudzające i głodówki. Poza produktami spożywczymi, pewne ilości cynku zawiera woda pitna z sieci wodociągowej, wykonanej z ocynkowanych rur.

Nikiel jest mikroelementem koniecznym dla prawidłowego funkcjonowania organizmu. Jest aktywatorem niektórych enzymów i wpływa na aktywność hormonalną. Do organizmu człowieka dostaje się drogą pokarmową i oddechową. Jego niedobór w organizmie, jak i nadmiar są szkodliwe. Niedobór niklu powoduje zwyrodnienie wątroby, zmianę pigmentacji, zniekształcenie kości, obrzęk stawów, zmniejszenie i osłabienie zużycia tlenu oraz nagromadzanie tkanki tłuszczowej. Natomiast nadmiar Ni wywołuje zaburzenia w strukturze kwasów nukleinowych prowadzące do nowotworów jamy ustnej, gardzieli i płuc oraz egzemę niklową. Niebezpieczna jest stała emisja niklu do środowiska zachodząca w wyniku spalania paliw (zwłaszcza węgla i ropy naftowej), wysyłanie pyłów azbestowych i hutniczych, palenie papierosów, nie oczyszczanie ścieków i szlamów z rafinerii, galwanizerni i wytwórni akumulatorów zasadowych, gdyż w ten sposób najczęściej przedostaje się do środowiska. Dlatego też w glebach i roślinach liściastych znajduje się dużo niklu, a w szczególności jest niebezpieczne w rejonach uprzemysłowionych.

Żelazo jest mikroelementem, którego fizjologiczna funkcja polega głownie na udziale w reakcjach oksydacyjno - redukcyjnych ważnych procesów metabolicznych, takich jak np. oddychanie, fotosynteza, przemiany związków azotowych. Żelazo jest także nieodzowne w syntezie chlorofilu. Nadmiar, jak i niedobór żelaza w organizmie jest szkodliwy dla organizmów. Niedobór żelaza wywołuje chlorozę u roślin, a u człowieka niedokrwistość, zanik błony śluzowej, ograniczenia wzrostu, wycieńczenie organizmu, objawy nerwicy, łamliwość paznokci i wypadanie włosów. Nadmiar Fe u nieczynnia Mn, osłabia wzrost roślin, brunatnieją korzenie, a liście przybierają barwę ciemnozieloną. U człowieka żelazo (w nadmiarze) łączy się z białkiem globulinowym w gromadzącą się w wątrobie ferrytynę albo z fosforanowymi anionami tworzy fosforan (V) żelaza (III), który odkłada się w różnych tkankach w formie brunatno żółtego pigmentu.

7. SKARZENIA POWIETRZA KADMEM NA PRZYKŁADZIE ŚLĄSKA.

W latach 1976-2000 postanowiono dokonać pomiaru stężenia i opadu kadmu na terenie byłego woj. Katowickiego. W pierwszym roku pomiarowym analizowanego okresu prace badawcze prowadzono zaledwie na 9 stacjach sanitarnych. Od 1978 r zaczęto zagęszczać sieć pomiarową, co niewątpliwie przyczyniło się do uzyskania pełniejszej i dokładniejszej informacji o jakość powietrza atmosferycznego w Katowicach. Przy obowiązującej do 1989r. normie 100 ng/m
, średnie stężenie kadmu w drugiej połowie lat siedemdziesiątych było wyraźnie przekroczone. W pierwszej połowie lat osiemdziesiątych najwyższe stężenie kadmu zarejestrowano na dwóch stacjach pomiarowych w Miasteczku Śląskim - Żyglinku (średnia lat 1981-1985 wyniosła 93,6 ng/m
) i w Katowicach - Szopienicach (76,3 ng/m
).Kolejne pięć lat (1986-1990) przyniosło poprawę stężenia kadmu w województwie. Spadek zanotowały stacje w Bytomiu, Chorzowie, Dąbrowie Górniczej. Na mapie województwa przybyło więcej miejsc gdzie poziom stężenia był coraz niższy. W roku 1990 rozpoczęto badania na stacji pomiarowej w Bukownie. W ciągu 8 lat prowadzonych tam badań poziom kadmu nigdy nie osiągnął stanu obowiązującej normy. Średnie stężenie kadmu w całym okresie badań utrzymało się kolejno: w Katowicach-Szopienicach 66,3 ng/m
, w Miasteczku Śląskim Żyglinku 644 ng/m
, w Bytomiu 36,2 ng/m
.
Znaczny wpływ na poprawę stanu zanieczyszczenia powietrza kadmem w woj., katowickim miała sytuacja polityczna w kraju na przełomach lat 80 i 90. do poprawy sytuacji przyczyniło się również to, iż od kilku lat w Polsce prowadzona jest polityka proekologiczna ochrony powietrza, ukierunkowana na podejmowanie przedsięwzięć mających na celu ograniczanie emisji pyłowo -gazowej (Radomski J., 2003).

8. WNIOSKI

Człowiek wiedząc o tym, jakie skutki ma nadmiar metali ciężkich w otoczeniu powinien zapobiegać ich emisji. Tym bardziej wiedząc o tym skąd się biorą. Niestety rzeczywistość jest inna. Zamiast przeciw działać przyczynia się do powstawania nowych fabryk, nie jest oszczędny w wykorzystywaniu energii, nie potrafi wykorzystać jej alternatywnych źródeł, produkuje coraz większą ilość samochodów, a przecież istnieje komunikacja miejska. Metale ciężkie istnieje w przyrodzie od zawsze, i czy to nie jest wystarczające? Czy człowiek musi mieć tak duży wpływ na ich rozprzestrzenianie się? Na to pytanie każdy sam sobie odpowiedzieć!

LITERATURA:

• Craig J. R. Vaughan D. J., Skinner B. J. 2003, „Zasoby ziemi”, PWN, Warszawa, ss. 520

• Matras J., Bujanowicz B, Klebaniuk R. 2000, „Zawartość metali ciężkich w zielonkach z traw”, „Aura” 11/2000, ss.16-17.

• Ostrowska B. Pierwiastki szkodliwe w środowisku http://eduseek.interklasa.pl/artykuly/artykul/ida/2595/idc/1/

• Prof. dr hab. Gambuś F, prof. dr hab. Gorlach E., 2001, „Ocena i stan zanieczyszczeń gleb w Polsce”, „Aura” 7/2001, ss 10-11.

• Prof. dr hab. Gambuś F, prof. dr hab. Gorlach E., 2001, „Pochodzenie i szkodliwość metali ciężkich”, „Aura” 6/2001 ss. 11-13.

• Prof. Falandysz J. mgr. Strumnik K. 2000 „Rtęć w grzybach jadalnych z Zaborskiego Parku Krajobrazowego”, „Aura”, 6/2000, ss. 15-16.

• Radomski J., 2003 „Kadm w powietrzu Śląskim”, „Aura”, 6/2003, ss. 24-25.

• Wysocka H., 1994 „Niebezpieczne metale”, „Poradnik Domowy”, 7/94, ss. 26.

• Zglinicka A., 2002 „Toksyczność kadmu Pierwiastek ołowiu”, „Aura” 2/2002, ss. 30-31.

17

---