JAKIE SĄ KONSEKWENCJE METALI CIĘŻKICH DLA ZDROWIA LUB ŚRODOWISKA? - NAUKA - 2025

Skutki zdrowotne i środowiskowe metali ciężkich są dość poważne, ponieważ są to substancje toksyczne w niskich stężeniach. Składa się z ponad 50 pierwiastków chemicznych o masie atomowej większej niż 20 i gęstości większej niż 4,5 g / cm3.

Niektóre metale ciężkie są niezbędne w diecie człowieka, takie jak żelazo, kobalt, miedź, żelazo, mangan, molibden, wanad, stront i cynk. Jednak inne przypadki, takie jak ołów, kadm, rtęć i arsen, są wyjątkowo toksyczne zarówno dla ludzi, jak i innych organizmów.

Zanieczyszczenie arszenikiem. Źródło: Bochr

Metale ciężkie występują w naturze, ale działalność człowieka sprzyja ich sztucznej dyfuzji i koncentracji. Szczególnie do stosowania w farbach i barwnikach, a także katalizatorach w różnych procesach, na przykład w przemyśle papierniczym i tworzyw sztucznych.

W niektórych przypadkach jest to zanieczyszczenie ze źródeł naturalnych, jak w niektórych przypadkach arszenikiem i kadmem. W każdym razie zanieczyszczenie metalami ciężkimi stanowi poważny problem dla społeczeństwa i naturalnych ekosystemów.

Maksymalne dopuszczalne stężenia metali ciężkich w wodzie i żywności przeznaczonej do spożycia przez ludzi określa Światowa Organizacja Zdrowia (WHO). Obecna rzeczywistość jest taka, że ​​w wielu regionach świata wykryte stężenia przekraczają te limity

Konsekwencje zdrowotne

Każdy zanieczyszczający metal ciężki ma swój własny mechanizm działania i gromadzi się w określonych tkankach lub narządach.

Choroba Minamata (Japonia)

W latach pięćdziesiątych XX wieku w przybrzeżnej populacji wyspy Minamata w Japonii wykryto dziecięcy zespół neurologiczny. Można było ustalić, że przyczyną było spożycie ryb skażonych rtęcią z przemysłu, który stosował chlorek rtęci.

Nienarodzone matki i noworodki dotknięte rtęcią miały poważne problemy neurologiczne. Do 2009 roku zidentyfikowano 2271 ofiar i ponad 10 000 przypadków.

Zatrucie ołowiem lub plumboza

Ta choroba jest spowodowana spożyciem ołowiu z zanieczyszczonej wody, powietrza lub żywności. Ołów jest neurotoksyczny, to znaczy oddziałuje na układ nerwowy, powodując uszkodzenia neuronów, szczególnie w mózgu.

Wpływa również na szpik kostny, a także gromadzi się w nerkach, powodując niewydolność nerek. Ołów we krwi powoduje anemię poprzez blokowanie syntezy hemoglobiny.

Zanieczyszczenie kadmem

Spożycie kadmu powoduje chorobę znaną jako Itai-Itai lub choroba zwyrodnieniowa stawów, która dotyka głównie tkanki kostnej. Ta choroba powoduje osteoporozę z wieloma złamaniami, niedokrwistością, uszkodzeniem nerek i płuc.

Kadm może przedostawać się zarówno do dróg ustnych, jak i oddechowych, docierając do układu krążenia i gromadząc się w nerkach i wątrobie. Papierosy są źródłem kadmu z powodu zanieczyszczenia gleby, na której uprawiany jest tytoń.

Zanieczyszczenie arszenikiem lub arszeniką

Światowa populacja zagrożona kontaktem z arszenikiem przekracza 150 milionów ludzi. Arsenicosis powoduje problemy z oddychaniem, choroby układu krążenia i przewodu pokarmowego i została zidentyfikowana jako przyczyna między innymi raka płuc, pęcherza i skóry.

Zanieczyszczenie miedzią

Skażenie tym metalem powoduje uszkodzenia wątroby, nerek, anemię, podrażnienia jelita cienkiego i grubego. Wysoki poziom zanieczyszczenia siarczanem miedzi powoduje martwicę wątroby, powodując śmierć.

Również żywność przechowywana w miedzianych pojemnikach może być zanieczyszczona tym metalem.

Implikacje dla ekosystemów

Zanieczyszczenie metalami ciężkimi jest jedną z najpoważniejszych przyczyn degradacji środowiska wodnego i lądowego. Metale ciężkie oddziałują zarówno na rośliny, jak i zwierzęta.

Bioakumulacja

Metale są trwałe i dlatego nie można ich zdegradować ani zniszczyć. W ten sposób gromadzą się w tkankach i są połykane z jednego ogniwa do drugiego w łańcuchach pokarmowych.

Bioakumulacja w rybach. Źródło: MercuryFoodChain-01.png: Ground Truth Trekking.Moby69 at en.wikipediaProdukcja pochodna: Osado

Na przykład niektóre gatunki małży, skorupiaków i mięczaków pochłaniają kadm i rtęć z wody i gromadzą je w swoich ciałach. Organizmy te są następnie konsumowane przez drapieżniki następnego poziomu troficznego, w tym ludzi. W przypadku kadmu drapieżnik, który zjada jeden kilogram, może skoncentrować od 100 do 1000 µg.

Przykład z Minamaty (Japonia)

W zatoce Minamata rtęć uwolniona przez firmę petrochemiczną Chisso w latach 1932–1968 została zużyta i przetworzona przez bakterie. Bakterie te były albo konsumowane przez plankton, albo wydalane z rozpuszczalną w tłuszczach rtęcią, a stamtąd przechodziły do ​​pozostałej części łańcucha pokarmowego.

Mapa Minamata (Japonia). Źródło: http://en.wikipedia.org/wiki/User:Bobo12345

W tym procesie gromadził się w tkankach tłuszczowych ryb w coraz większych stężeniach. Ostatnim ogniwem tego łańcucha pokarmowego był człowiek, z tragicznymi konsekwencjami, jakie wywołał.

Uszkodzenie roślin

Na przykład kadm jest uznawany za jeden z metali ciężkich o największej skłonności do gromadzenia się w roślinach. Metal ten powoduje poważne zaburzenia równowagi w procesach odżywiania i transportu wody w roślinach.

Rośliny skażone kadmem wykazują zmiany w otwieraniu aparatów szparkowych, fotosyntezie i transpiracji.

Uczucia zwierząt

Metale ciężkie, gdy zanieczyszczą ekosystem, powodują poważne szkody dla dzikiej przyrody. Na przykład zanieczyszczenie rtęcią zwierząt powoduje poważne problemy z jamą ustną, jelitami i nerkami.

Wpływa również na układ krążenia, powodując zaburzenia rytmu serca. Zmniejsza również wydajność rozrodczą, wpływając na płodność, wady rozwojowe płodów i powodując aborcje.

Zanieczyszczenie zbiorników wodnych

Ekosystemy wodne zarówno morskie, jak i słodkowodne należą do najbardziej dotkniętych skutkami dużej mobilności metali ciężkich w tym środowisku. Jednym z najpoważniejszych problemów zanieczyszczenia zbiorników wodnych metalami ciężkimi jest rtęć.

Skrzynie na szlam górniczy

W Omai (Gujana, 1995) doszło do przerwania grobli zapory zawierającej szlam górniczy w kopalni złota. W tych kopalniach cyjanek jest używany do oddzielania metali od podłoża skalnego, a odpady dotarły do ​​rzeki Potaro, powodując śmierć ryb, ptaków i innych zwierząt.

Wykorzystanie rtęci w wydobyciu złota. Źródło: commons.wikimedia.org

Podobny przypadek miał miejsce w Aznalcóllar (Hiszpania, 1998) z przerwaniem grobli w kopalni pirytu. W tym przypadku odpady niesione przez wodę lub zrzucane bezpośrednio spowodowały skażenie dorzecza rzeki Gwadalkiwir.

Spowodowało to zanieczyszczenie rezerwatu biosfery Doñana w ujściu rzeki Gwadalkiwir. Zanieczyszczające metale ciężkie obejmowały arsen, ołów, kadm, miedź, żelazo, mangan, antymon i rtęć.

Implikacje dla społeczeństwa

Zachorowalność i śmiertelność

Choroby wywołane skażeniem metalami ciężkimi powodują zachorowalność i śmiertelność. Choroby takie jak Minamata lub zatrucie ołowiem powodują poważne opóźnienia w nauce z powodu problemów neurologicznych, które powodują.

Bezpieczeństwo żywności

Ostatnie badania wskazują na obecność metali ciężkich i metaloidów w warzywach, takich jak sałata, kapusta, dynia, brokuły i ziemniaki. Do zanieczyszczających metali ciężkich należą rtęć (Hg), arsen (As), ołów (Pb), kadm (Cd), cynk (Zn), nikiel (Ni) i chrom (Cr).

Podstawowym medium dla tego zanieczyszczenia jest zanieczyszczona woda do nawadniania. W rybach, mięsie i mleku wykryto również metale ciężkie w różnych stężeniach w wyniku bioakumulacji.

Straty wody pitnej

Woda pitna jest dziś jednym z zasobów strategicznych, ponieważ jest coraz rzadsza. Zanieczyszczenie metalami ciężkimi rzek i podziemnych warstw wodonośnych ogranicza dostępność źródeł wody pitnej.

Straty ekonomiczne

Zarówno odkażanie wód i gleb dotkniętych metalami ciężkimi, jak i wydatki związane z problemami zdrowotnymi to duże nakłady ekonomiczne.

Z drugiej strony zanieczyszczenie metalami ciężkimi może zniweczyć ważne źródła dochodu. Przykładem tego są ograniczenia w eksporcie kakao z niektórych obszarów Wenezueli ze względu na zanieczyszczenie gleby kadmem.

Przypadek Japonii i choroba Itai-Itai

W Japonii ze względu na skażenie gruntów rolnych kadmem pochodzącym z wydobycia zakazano uprawy ryżu na takich gruntach. Spowodowało to poważne straty ekonomiczne dla rolników.

W 1992 r. Wydatki związane z zanieczyszczeniem kadmem wyniosły łącznie 743 mln dolarów wydatków na zdrowie. Odszkodowania za szkody wyrządzone rolnictwu sięgnęły 1,75 miliarda dolarów, a 620 milionów dolarów rocznie było inwestowanych w odkażanie rzeki Jinzú.

Bibliografia

1. Bejarano-González F (2015). Globalne zanieczyszczenie chemiczne. Ekolog nr 38: 34–36.
2. ELIKA (2017). Rodzaje skażenia żywności. Baskijska Fundacja Bezpieczeństwa Żywności. 5 pkt. (Dostępna 26 sierpnia 2019). https://alimentos.elika.eus/wp-content/uploads/sites/2/2017/10/6.Tipos-de-contaminaci%C3%B3n-alimentaria.pdf
3. Londoño-Franco, LF, Londoño-Muñoz, PT i Muñoz-García, FG (2016). Ryzyko związane z metalami ciężkimi dla zdrowia ludzi i zwierząt. Biotechnologia w sektorze rolnym i rolno-przemysłowym.
4. López-Sardi E. Chemia i środowisko. Uniwersytet w Palermo. Argentyna. (Wyświetlono 26 sierpnia 2019 r.) Https://www.palermo.edu/ingenieria/downloads/CyT5/CYT507.pdf
5. Martorell, JJV (2010). Biodostępność metali ciężkich w dwóch ekosystemach wodnych andaluzyjskiego wybrzeża południowego Atlantyku dotkniętych rozproszonymi zanieczyszczeniami. Wydział Nauk, Uniwersytet w Kadyksie.
6. Reyes, YC, Vergara, I., Torres, OE, Díaz-Lagos, M. and González, EE (2016). Zanieczyszczenie metalami ciężkimi: konsekwencje dla zdrowia, środowiska i bezpieczeństwa żywności. Magazyn Engineering Research and Development.
7. Reza R i G Singh (2010). Zanieczyszczenie metalami ciężkimi i jego podejście do indeksowania wody rzecznej. International Journal of Environmental Science & Technology, 7 (4), 785–792.
8. Rodríquez-Serrano, M., Martínez-de la Casa, N., Romero-Puertas, MC, Del Río, LA i Sandalio, LM (2008). Toksyczność kadmu w roślinach. Ekosystemy.
9. Travis CC i Hester ST (1991). Globalne zanieczyszczenie chemiczne. Environmental Science & Technology, 25 (5), 814–819.