Metale ciężkie są w środowisku bardzo rozpowszechnione. Występują naturalnie w postaci tlenków w rudach i skałach. Taka forma metali jest stosunkowo niegroźna dla organizmu człowieka. Bardziej niebezpieczne są metale ciężkie dostające się do środowiska naturalnego ze źródeł antropogenicznych m.in. na skutek procesów spalania materiałów energetycznych (w elektrowniach, elektrociepłowniach, kotłowniach czy zakładach przemysłowych), przeróbki i spalania odpadów, transportu samochodowego czy przemysłu wydobywczego i hutniczego. Pierwiastki te mogą gromadzić się w wodzie, glebie oraz powietrzu i dostawać się do organizmu człowieka.

Co Cię nie zabije, to Cię wzmocni

Metale ciężkie to pierwiastki, których gęstość większa jest niż 5,0 g/l, a liczba atomowa Z wynosi więcej niż 20. Wiele spośród nich np.: żelazo, nikiel, kobalt, mangan, cynk, miedź czy molibden,to mikroelementy i pierwiastki śladowe niezbędne dla prawidłowego przebiegu wielu procesów metabolicznych, a tym samym funkcjonowania organizmów żywych. Mikroelementy występują w komórkach w ściśle określonych, śladowych ilościach i biorą udział w procesach biochemicznych zachodzących w organizmie. Pomimo istotnej roli biologicznej metale te, po przekroczeniu pewnego poziomu, mogą wywoływać efekt toksyczny i zakłócać przyswajalność innych pierwiastków.

Od przybytku głowa … boli

Drugą grupę metali stanowią pierwiastki, których rola fizjologiczna nie została do tej pory poznana, m.in. rtęć, kadm, cyna, ołów, srebro. Toksyczność metali ciężkich jest wynikiem ich szkodliwego oddziaływania na reakcje metaboliczne zachodzące w żywych komórkach, które polegać może głównie na: wypieraniu właściwych metali z białek oraz enzymów, blokowaniu grup funkcyjnych (np. grup sulfhydrylowych, hydroksylowych, czy aminowych) oraz powodowaniu zmian konformacyjnych w polimerach. Łatwo rozpuszczalne i silnie dysocjujące nieorganiczne związki metali wykazują najsilniejsze właściwości toksyczne, z łatwością przenikając przez błony komórkowe do wnętrza komórek. Toksyczność metali zależna jest od wielu czynników, wśród których ważną rolę odgrywa pH środowiska, temperatura, potencjał oksydoredukcyjny czy dostępność związków chelatujących.

Wielka trójca - „pierwiastki śmierci”

Najbardziej niebezpiecznymi metalami ciężkimi są kadm, arsen oraz ołów, potocznie nazywane “pierwiastkami śmierci”. Metale te sieją spustoszenia w organizmie człowieka, powodując uszkodzenie układu nerwowego, wątroby i nerek. Zatrucie tymi pierwiastkami może objawiać się otępieniem, zaburzeniami widzenia i koordynacji ruchowej. Metale te są również silnymi kancerogenami i mogą przyczyniać się do rozwoju niektórych typów nowotworów. Szacuje się, że w organizmie przeciętnego mieszkańca Unii Europejskiej w ciągu całego jego życia akumulacji ulega ok. 15-30 mg kadmu, przy czym zawartość ta z wiekiem wzrasta. Po dłuższym okresie pochłaniania małych ilości kadmu obserwuje się pierwsze objawy jego toksycznego wpływu m.in.: osłabienie, metaliczny posmak, brak łaknienia i wystąpienie charakterystycznego żółtego rąbka kadmowego na zębach. Ołów i jego trujące właściwości znane są od wieków. W wyniku zatrucia tym pierwiastkiem obserwuje się bóle głowy, nudności, wymioty, a także objawy psychiczne w postaci niepokoju oraz zaburzeń pamięci i koncentracji. Działanie toksyczne związków arsenu z kolei polega na porażeniu licznych ważnych dla życia procesów metabolicznych. Pierwiastek może również zakłócać mitozę i wywoływać powstawanie niekorzystnych zmian w obrębie chromosomów. Działanie wysokich stężeń tego pierwiastka może przyczyniać się również do rozwoju komórek nowotworowych.

Czym skorupka za młodu nasiąknie…

Problem z metalami ciężkimi wynika nie tylko z ich toksyczności, lecz także zdolności do akumulowania się w organizmie człowieka. Skutki zdrowotne regularnej ekspozycji na nawet śladowe ilości tych pierwiastków mogą ujawnić się po dopiero wielu latach. Przeprowadzone w ostatnim czasie badania sugerują, że ekspozycja na metale ciężkie dzieci lub ich matek może być przyczyną autyzmu. Naukowcy Uniwersytetu Stanu Arizona odkryli, że u dzieci chorych na autyzm stężenie metali ciężkich (kadmu, wolframu, talu i cyny) we krwi jest o wiele wyższe, niż u dzieci zdrowych. Zdanie naukowców wyniki powyższych badań mogą mieć ogromne znaczenie w kwestii zapobiegania oraz leczenia autyzmu.

Lepiej zapobiegać, niż leczyć

Żyjemy w toksycznym świecie, w którym metale ciężkie są wszechobecne i nie sposób w pełni ich uniknąć. Jednak aby zminimalizować ich szkodliwy wpływ na nasz organizm możemy m.in. pozbyć się srebrnych plomb (zawierają rtęć), unikać kontaktu z pestycydami i nawozami sztucznymi, ograniczyć spożywanie przetworzonego jedzenia oraz niektórych ryb morskich np. miecznika czy tuńczyka (w ich tkankach akumulują się metale ciężkie), uważać na niektóre narzędzia kuchenne (np. patelnie z uszkodzoną powłoką teflonową).

Anna Jasińska

Źródło:

• Gadd G. M. (2001). Microbial metal transformation. J. Microbiol. 39: 83-88.
• Słaba M i Długoński J. (2002). Mikrobiologiczne usuwanie i odzyskiwanie metali ciężkich. Post. Microbiol. 41:167-183.
• Słaba M. i Długoński J. (2003). Wiązanie metali ciężkich przez grzyby mikroskopowe. Biotechnologia 4: 101-109.
• http://home.agh.edu.pl/~graboska/doc/Metale_ciezkieOS.pdf
• http://www.profesor.pl/mat/na7/pokaz_material_tmp.php?plik=na7/na7_z_kowalczyk_030729_1.php&id_m=5640
• http://www.parasit.amp.edu.pl/seminars/1WL-2/W-3.pdf