Toxický těžký kov - Toxic heavy metal

Vodík Hélium
Lithium Beryllium Boron Uhlík Dusík Kyslík Fluor Neon
Sodík Hořčík Hliník Křemík Fosfor Síra Chlór Argon
Draslík Vápník Skandium Titan Vanadium Chrom Mangan Žehlička Kobalt Nikl Měď Zinek Gallium Germanium Arsen Selen Bróm Krypton
Rubidium Stroncium Yttrium Zirkonium Niob Molybden Technecium Ruthenium Rhodium Palladium stříbrný Kadmium Indium Cín Antimon Tellurium Jód Xenon
Cesium Baryum Lanthan Cerium Praseodym Neodym Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantal Wolfram Rhenium Osmium Iridium Platina Zlato Merkur (prvek) Thallium Vést Vizmut Polonium Astat Radon
Francium Rádium Actinium Thorium Protactinium Uran Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Kalifornie Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Draslík Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Příklady toxických těžkých kovů
25 stop (7,6 m) zeď uhelného popílku kontaminovaného toxickými těžkými kovy v důsledku uvolnění 5,4 milionu kubických yardů kalu z uhelného popílku do řeky Emory , Tennessee a blízkých pozemních a vodních prvků, v prosinci 2008 Testování ukázalo významně zvýšené hladiny arsenu, mědi, barya , kadmia, chromu, olova, rtuti, niklu a thalia ve vzorcích kejdy a říční vody. Náklady na úklid mohou přesáhnout 1,2 miliardy dolarů.

Těžké kovy je jakýkoliv relativně hustá kov nebo polokov , který je známý pro své potenciální toxicity, a to zejména v ekologických souvislostí. Tento termín má zvláštní uplatnění na kadmium , rtuť a olovo , které se všechny objevují v seznamu 10 chemikálií zásadního veřejného zájmu Světové zdravotnické organizace . Mezi další příklady patří mangan , chrom , kobalt , nikl , měď , zinek , stříbro , antimon a thallium .

Těžké kovy se přirozeně nacházejí v zemi. Koncentrují se v důsledku činností způsobených člověkem a mohou se do rostlinných a živočišných (včetně lidských) tkání dostat vdechováním, dietou a ruční manipulací. Poté se mohou vázat na a narušovat fungování životně důležitých buněčných složek. Toxické účinky arsenu, rtuti a olova byly starověku známy, ale metodické studie toxicity některých těžkých kovů se zdají být datovány až od roku 1868. U lidí je otrava těžkými kovy obvykle léčena podáváním chelatačních činidel . Některé prvky, které jsou jinak považovány za toxické těžké kovy, jsou v malém množství nezbytné pro lidské zdraví.

Zdroje kontaminace

Tetraethyl olovo je jedním z nejvýznamnějších kontaminantů těžkých kovů v nedávné době.

Těžké kovy se přirozeně nacházejí v zemi a koncentrují se v důsledku lidské činnosti nebo v některých případech geochemických procesů, jako je akumulace v rašelinových půdách, které se pak uvolňují při odvodnění pro zemědělství. Běžnými zdroji jsou těžba a průmyslové odpady; emise vozidel; motorový olej; paliva používaná loděmi a těžkými stroji; konstrukční práce; hnojiva; pesticidy; barvy; barviva a pigmenty; renovace; nezákonné ukládání stavebního a demoličního odpadu; otevřený horní rolovací kontejner; svařování, pájení na tvrdo a pájení; zpracování skla; betonářské práce; práce na silnici; používání recyklovaných materiálů; DIY kovové projekty; pálení jossového papíru ; otevřené spalování odpadu ve venkovských oblastech; kontaminovaný ventilační systém; potraviny kontaminované prostředím nebo obalem; výzbroj; olověné baterie ; dvůr pro recyklaci elektronického odpadu; ošetřené dřevo; stárnoucí infrastruktura zásobování vodou; a mikroplasty plovoucí ve světových oceánech. Arsen, kadmium a olovo mohou být v dětských hračkách přítomny na úrovních, které překračují regulační normy. Olovo lze v hračkách použít jako stabilizátor , zvýrazňovač barev nebo antikorozní prostředek. Kadmium se někdy používá jako stabilizátor nebo ke zvýšení hmotnosti a lesku hraček. Předpokládá se, že arzen je používán v souvislosti s barvivy. Pravidelná imobilizace nelegálně destilovaného alkoholu může být vystavena otravě arsenem nebo olovem, jejímž zdrojem je olovo kontaminované arsenem používané k pájení destilačního zařízení. Krysí jed používaný v obchodech s obilím a rmutem může být dalším zdrojem arzénu.

Olovo je nejčastějším kontaminantem těžkých kovů. Jako součást tetraethylolova , (CH
3
CH
2
)
4
Pb
, to bylo používáno značně v benzínu během 1930-1970. Úrovně olova ve vodním prostředí průmyslových společností byly odhadovány na dvojnásobek až trojnásobek úrovní předindustriálního období. Ačkoli používání olovnatého benzínu bylo v Severní Americe do roku 1996 do značné míry ukončeno, půdy vedle silnic vybudovaných do této doby si zachovaly vysoké koncentrace olova. Olovo (z azidu olova (II) nebo styfnátu olova používaného ve střelných zbraních) se postupně hromadí na cvičištích střelných zbraní, kontaminuje místní prostředí a vystavuje zaměstnance rozsahu riziku otravy olovem .

Vstupní trasy

Těžké kovy vstupují do rostlinných, živočišných a lidských tkání inhalací vzduchu, dietou a ruční manipulací. Emise motorových vozidel jsou hlavním zdrojem znečišťujících látek ve vzduchu, včetně arzenu, kadmia, kobaltu, niklu, olova, antimonu, vanadu, zinku, platiny, palladia a rhodia. Vodní zdroje (podzemní vody, jezera, potoky a řeky) mohou být znečištěny těžkými kovy vyluhujícími se z průmyslového a spotřebního odpadu; kyselý déšť může tento proces zhoršit uvolněním těžkých kovů zachycených v půdě. Transport půdou lze usnadnit přítomností preferenčních cest toku (makropóry) a rozpuštěných organických sloučenin. Rostliny jsou vystaveny těžkým kovům prostřednictvím příjmu vody; zvířata jedí tyto rostliny; požití rostlinných a živočišných potravin je největším zdrojem těžkých kovů u lidí. Absorpce kontaktem s kůží, například z kontaktu s půdou nebo hračkami a šperky obsahujícími kovy, je dalším potenciálním zdrojem kontaminace těžkými kovy. Toxické těžké kovy se mohou v organismech bioakumulovat , protože jsou těžko metabolizovatelné .

Škodlivé efekty

Těžké kovy „se mohou vázat na životně důležité buněčné složky, jako jsou strukturální proteiny , enzymy a nukleové kyseliny , a narušovat jejich fungování“. Příznaky a účinky se mohou lišit podle kovu nebo kovové sloučeniny a příslušné dávky. Obecně může mít dlouhodobé vystavení toxickým těžkým kovům karcinogenní, centrální a periferní nervový systém a oběhové účinky. U lidí jsou v tabulce uvedeny typické prezentace spojené s expozicí jakémukoli z „klasických“ toxických těžkých kovů nebo chromu (další toxický těžký kov) nebo arsenu (metaloid).

Živel Akutní expozice
obvykle jeden den nebo méně
Chronická expozice
často měsíce nebo roky
Kadmium Pneumonitida (zánět plic) Rakovina plic
Osteomalacie (změkčení kostí)
Proteinurie (nadbytek bílkoviny v moči; možné poškození ledvin)
Rtuť Hnačková
horečka
Zvracení
Stomatitida (zánět dásní a úst)
Nevolnost
Nefrotický syndrom (nespecifická porucha ledvin)
Neurastenie (neurotická porucha)
Parageusie (kovová chuť)
Růžová nemoc (bolest a růžové zbarvení rukou a nohou)
Třes
Vést Encefalopatie (mozková dysfunkce)
Nevolnost
Zvracení
Anémiová
encefalopatie
Pokles nohy / zápěstí (obrna)
Nefropatie (onemocnění ledvin)
Chrom Gastrointestinální krvácení (krvácení) 
Hemolýza (destrukce červených krvinek)
Akutní selhání ledvin
Plicní fibróza (zjizvení plic)
Rakovina plic
Arsen Nevolnost
Zvracení
Průjem
Encefalopatie
Multiorgánové efekty
Arytmie
Bolestivá neuropatie

Hypopigmentace diabetu / rakovina hyperkeratózy

Dějiny

Toxické účinky arsenu, rtuti a olova byly starověku známy, ale metodické studie celkové toxicity těžkých kovů se zdají pocházet až z roku 1868. V tomto roce Wanklyn a Chapman spekulovali o nepříznivých účincích arzenu těžkých kovů, olovo, měď, zinek, železo a mangan “v pitné vodě . Zaznamenali „absenci vyšetřování“ a byli omezeni na „nutnost prosby o shromažďování údajů“. V roce 1884 Blake popsal zjevné spojení mezi toxicitou a atomovou hmotností prvku. Následující části poskytují historické miniatury „klasických“ toxických těžkých kovů (arsen, rtuť a olovo) a některé novější příklady (chrom a kadmium).

Orpiment , toxický minerál arsenu používaný v koželužském průmyslu k odstraňování chloupků z kůží.

Arsen

Arsen , jako realgar ( jako
4
S
4
) a orpiment ( As
2
S
3
), byl znám již ve starověku. Strabo (64–50 př. N. L. - asi 24 n. L.?), Řecký geograf a historik, napsal, že v dolech na Realgar a Orpiment byli zaměstnáni pouze otroci, protože ti nevyhnutelně zemřeli na toxické účinky zplodin uvolňovaných z rud. Pivo kontaminované arsenem otrávilo v roce 1900 v oblasti Manchesteru v Anglii více než 6000 lidí a údajně zabilo nejméně 70 obětí. Clare Luce , americká velvyslankyně v Itálii v letech 1953 až 1956, trpěla otravou arsenem . Jeho zdroj byl vysledován na odlupující se arzénové barvy na stropě její ložnice. Možná také jedla jídlo kontaminované arsenem v odlupujících se barvách stropu v jídelně velvyslanectví. Podzemní voda kontaminovaná arsenem od roku 2014 „stále otravuje miliony lidí v Asii“.

Rtuť

Katedrála svatého Izáka v Petrohradu , Rusko. Zlato -mercury amalgam používá k pozlatit jeho kupoli způsobil mnoho obětí mezi pracovníky zapojené.

První císař sjednocené Číny Qin Shi Huang , jak se uvádí, zemřel na požití pilulek rtuti, které mu měly poskytnout věčný život. Fráze „šílený jako kloboučník“ je pravděpodobně odkazem na otravu rtutí mezi mlynáři (takzvaná „ nemoc šíleného kloboučníka “), protože sloučeniny na bázi rtuti se kdysi používaly při výrobě plstěných klobouků v 18. a 19. století. Historicky byl zlatý amalgám (slitina se rtutí) široce používán při zlacení , což vedlo k mnoha obětem mezi dělníky. Odhaduje se, že jen při stavbě katedrály svatého Izáka zemřelo na pozlacení hlavní kopule 60 dělníků. Ohniska otravy methylortutí se objevila na několika místech v Japonsku v průběhu padesátých let minulého století v důsledku průmyslového vypouštění rtuti do řek a pobřežních vod. Nejznámější příklady byly v Minamata a Niigata . Jen v Minamata zemřelo více než 600 lidí kvůli tomu, co se stalo známým jako Minamata choroba . Více než 21 000 lidí podalo stížnosti u japonské vlády, z nichž téměř 3000 získalo potvrzení o této nemoci. Ve 22 zdokumentovaných případech těhotné ženy, které konzumovaly kontaminované ryby, vykazovaly mírné nebo žádné příznaky, ale porodily děti s těžkým vývojovým postižením. Od průmyslové revoluce se hladiny rtuti ztrojnásobily v mnoha mořských vodách blízko povrchu , zejména v okolí Islandu a Antarktidy .

Reklama na bílé olověné barvy Dutch Boy , 1912.

Vést

Nežádoucí účinky olova byly starověku známy. Ve 2. století před naším letopočtem řecký botanik Nicander popsal koliku a paralýzu pozorovanou u lidí otrávených olovem. Dioscorides , řecký lékař, o kterém se předpokládá, že žil v 1. století n. L., Napsal, že olovo „přiměje mysl ustoupit“. Olovo se hojně používalo v římských akvaduktech zhruba od roku 500 př. N. L. Do roku 300 n. L. Inženýr Julius Caesar , Vitruvius , uvedl: „Voda je mnohem zdravější z kameninových trubek než z olověných trubek. Zdá se, že je olovem škodlivá, protože jím vzniká bílé olovo , a to je prý škodlivé pro lidské tělo." Během mongolského období v Číně (1271–1368 n. L.) Znečištění olova způsobené tavbou stříbra v oblasti Yunnan téměř čtyřikrát překročilo úroveň kontaminace z moderní těžební činnosti. V 17. a 18. století byli lidé v Devonu postiženi stavem označovaným jako devonská kolika ; toto bylo objeveno být kvůli popíjení cideru kontaminovaného olovem . V roce 2013 Světová zdravotnická organizace odhadovala, že otrava olovem způsobila 143 000 úmrtí a „přispěla [d] k 600 000 novým případům dětí s mentálním postižením“ každý rok. V americkém městě Flint v Michiganu je kontaminace olovem v pitné vodě problémem od roku 2014 . Zdroj kontaminace byl přičítán „korozi v olověných a železných trubkách, které distribuují vodu obyvatelům města“. V roce 2015 dosáhla koncentrace olova v pitné vodě v severovýchodní Tasmánii v Austrálii úrovně přesahující 50násobek předepsaných národních směrnic pro pitnou vodu. Zdroj kontaminace byl připisován „kombinaci zchátralé infrastruktury pro pitnou vodu, včetně olověných spojovacích potrubí, polyvinylchloridových trubek po skončení životnosti a instalatérských prací v domácnostech“.

Chrom

Chroman draselný , karcinogen , se používá při barvení tkanin a jako činidlo při výrobě kůže .

Sloučeniny chromu (III) a kovový chrom nejsou považovány za zdraví škodlivé, zatímco toxicita a karcinogenní vlastnosti chromu (VI) jsou známy přinejmenším od konce 19. století. V roce 1890 popsal Newman zvýšené riziko rakoviny pracovníků ve společnosti vyrábějící chromátová barviva. Během druhé světové války byla u pracovníků letadel hlášena dermatitida vyvolaná chromáty . V roce 1963 došlo u 60 pracovníků továrny v Anglii k vypuknutí dermatitidy, od erytému po exsudativní ekzém . Pracovníci natírali za mokra základní chromátovou základní barvou, která byla nanesena na karoserie automobilů. V Austrálii byl chrom uvolněn z továrny na výbušniny Newcastle Orica 8. srpna 2011. Bylo odhaleno až 20 pracovníků v závodě a 70 blízkých domů ve Stocktonu . Město bylo informováno pouze tři dny po vydání a nehoda vyvolala velkou veřejnou kontroverzi, přičemž Orica byla kritizována za to, že bagatelizovala rozsah a možná rizika úniku, a státní vláda zaútočila kvůli pomalé reakci na incident.

Tyčinka kadmia o čistotě 99,999% a kostka 1 cm 3 .

Kadmium

Expozice kadmia je fenoménem počátku 20. století a dále. V Japonsku v roce 1910 začala těžební a tavící společnost Mitsui vypouštět kadmium do řeky Jinzugawa jako vedlejší produkt těžebních operací. Obyvatelé v okolí následně konzumovali rýži pěstovanou v závlahové vodě kontaminované kadmiem. Zažili změkčení kostí a selhání ledvin. Původ těchto symptomů nebyl jasný; možnosti, které se tehdy objevily, zahrnovaly „regionální nebo bakteriální onemocnění nebo otravu olovem“. V roce 1955 bylo kadmium identifikováno jako pravděpodobná příčina a v roce 1961 byl zdroj přímo spojen s těžbou v této oblasti. V únoru 2010 bylo kadmium nalezeno v exkluzivních špercích Miley Cyrus společnosti Walmart . Wal-Mart pokračoval v prodeji šperků až do května, kdy tajné testování organizované agenturou Associated Press potvrdilo původní výsledky. V červnu 2010 bylo v barvě použité na propagačních nápojových skleničkách k filmu Shrek Forever After , prodávané společností McDonald's Restaurants , detekováno kadmium , což vyvolalo stažení 12 milionů sklenic.

Náprava

Kovový EDTA anion. Pb vytlačuje Ca v Na
2
[CaEDTA]
za vzniku Na
2
[PbEDTA]
, který se vylučuje z těla močí .

U lidí je otrava těžkými kovy obvykle léčena podáváním chelatačních činidel . Jde o chemické sloučeniny, jako je CaNa2 EDTA ( ethylendiaminetetraacetát vápenatý dvojsodný), které převádějí těžké kovy na chemicky inertní formy, které lze vylučovat bez další interakce s tělem. Cheláty nejsou bez vedlejších účinků a mohou také odstranit prospěšné kovy z těla. Z tohoto důvodu jsou někdy současně podávány vitaminové a minerální doplňky.

Půdy kontaminované těžkými kovy lze sanovat jednou nebo více z následujících technologií: izolace; imobilizace; snížení toxicity; fyzické oddělení; nebo těžba. Izolace zahrnuje použití víček, membrán nebo podzemních bariér při pokusu o karanténu kontaminované půdy. Imobilizace má za cíl změnit vlastnosti půdy tak, aby bránila mobilitě těžkých kontaminantů. Snížení toxicity se pokouší oxidovat nebo redukovat toxické ionty těžkých kovů chemickými nebo biologickými prostředky na méně toxické nebo mobilní formy. Fyzická separace zahrnuje odstranění kontaminované zeminy a separaci kovových kontaminantů mechanickými prostředky. Extrakce je proces na místě nebo mimo něj, který využívá chemikálie, vysokoteplotní odpařování nebo elektrolýzu k extrakci nečistot z půdy. Použitý postup nebo procesy se budou lišit v závislosti na kontaminantu a vlastnostech místa.

Výhody

Některé prvky jinak považované za toxické těžké kovy jsou v malém množství nezbytné pro lidské zdraví. Mezi tyto prvky patří vanad, mangan, železo, kobalt, měď, zinek, selen, stroncium a molybden. Nedostatek těchto esenciálních kovů může zvýšit náchylnost k otravě těžkými kovy.

Viz také

Vysvětlivky

Citace

Obecné reference