Metale ciężkie zaliczane są do tych zanieczyszczeń żywności, które stanowią szczególne zagrożenie dla zdrowia człowieka. Są one tym bardziej groźne że skutki ich działania nie są natychmiastowe, ujawniają się po wielu latach, pokoleniach i nie są w pełni poznane. Zanieczyszczenie żywności pierwiastkami ciężkimi jest trudne do uniknięcia. Można jedynie dążyć do tego, aby ich stężenia były jak najniższe. Zanieczyszczenie to jest odzwierciedleniem skażenia powietrza, wody, gleby przez pyły, gazy przemysłowe, ścieki, odpady a także procesy spalania węgla. Zawartość metali ciężkich w środowisku jest dość zróżnicowana, a działanie ich zależy od dawki pobranej, rodzaju pierwiastka, postaci chemicznej w jakiej występują oraz nawet od stanu odżywienia organizmu.
OŁÓW
Ołów jest metalem szeroko stosowanym w różnych gałęziach przemysłu. Jest obecny wszędzie – w powietrzu, glebie, organizmach roślinnych i zwierzęcych. Do atmosfery dostaje się poprzez emisje przemysłowe z różnych hut, cementowni oraz stalowni a także przez wzmożoną w ostatnich latach komunikację. Następnie opada lub zostaje wypłukiwany do gleby, gdzie pozostaje przez lata; może też migrować do wód. Źródłem ołowiu są także produkty zawierające go w swoim składzie: baterie i akumulatory, farby, dodatki do paliw, amunicja, stopy do lutów. W wodzie może się znaleźć przez przestarzałe rury ze spawami zawierającymi ołów oraz zanieczyszczenia pochodzące ze ścieków. W skali indywidualnej palenie tytoniu jest także źródłem ołowiu.
Zatrucia przewlekłe – ołowica są bardzo złożone a szybkość ich rozwoju zależy od stężenia w powietrzu oraz od okresu narażania na działanie pyłów lub par ołowiu. Do najbardziej charakterystycznych i najczęściej spotykanych objawów należy zabarwienie skóry bladoszare o żółtawym odcieniu – cera ołowicza, powstające w wyniku skurczu tętniczek i włośniczek w skórze oraz rozwijające się uszkodzenie krwinek czerwonych i związana z tym niedokrwistość. Już po kilku dniach może powstać na dziąsłach charakterystyczna niebiesko- czarna obwódka, osadzającego się siarczku ołowiu – tzw. rąbek ołowiczy. Występują także z różnym nasileniem objawy takie jak: zmęczenie, zwiększona pobudliwość nerwowa, brak łaknienia, zaparcie, upośledzenie przyswajania pokarmów. Przy dalszym rozwoju zatrucia występuje metaliczny posmak, kolka ołowiczna – czyli ostry, silny skurcz mięśni gładkich jelit, trwa kilka minut, występuje zwykle w nocy powodując silne bóle, obfite poty, biegunkę i wymioty. Napadom towarzyszyprzyspieszenie czynności serca, skąpomocz i białkomocz oraz spadek temperatury ciała. Ołów powoduje skurcz naczyń mózgowych, wywołując wiele ciężkich zaburzeń.
KADM
Używany jest on do powlekania powierzchni metali zamiast cynku.
Jest także stosowany jako składnik lutów i stopów, do wyrobu lamp kadmowych, barwników. Do atmosfery dostaje się przez emisje przemysłowe. Kadm jest szeroko rozpowszechniony w przyrodzie oraz produktach codziennego spożycia. Jeden papieros zawiera 1-2 mikrogramy kadmu, przy czym przeszło 70% przechodzi do wdychanego dymu.
Zatrucia przewlekłe rozwijają się powoli. Pierwszy okres trwa około 1 roku i jest bezobjawowy, można jedynie stwierdzić wyższy poziom kadmu w moczu i we krwi. Dłuższe – 2 letnie narażenie, prowadzi do rozwoju przewlekłej kadmicy. Charakteryzuje się ona ogólnym osłabieniem, suchością jamy ustnej, posmakiem metalicznym, brakiem łaknienia, występowaniem rąbka kadmowego na dziąsłach, okresowymi bólami brzucha i głowy, wzrostem OB i innymi objawami. Po 5 latach występuje bezsenność, pobudliwość nerwowa, zawroty głowy, krwawienia z nosa, bóle mięśniowo- stawowe, zmiany w kościach na tle odwapnieni. Natomiast po kilkunastu latach narażenia zaczynają się nieustające bóle mięśni, osłabienie, bezsenność, duszności, rozedma płuc, uszkodzenia nerek, szpiku oraz zmiany włókniejące w płucach.
RTĘĆ
Rtęć jest metalem płynnym, łatwo paruje i rozpada na drobne kuleczki, co znacznie zwiększa powierzchnię parowania. Wykorzystuje się ją w przemyśle elektrotechnicznym (prostowniki, lampy jarzeniowe i kwarcowe), przy wyrobie termometrów, barometrów, aparatury naukowo – badawczej, w technologii materiałów wybuchowych (piorunian rtęci), w przemyśle chemicznym i farmaceutycznym. Znaczenie toksykologiczne ma zarówno rtęć metaliczna jak i sole rtęciowe i rtęciawe oraz połączenia organiczne rtęci.
Rtęć występuje w 3 formach: jako rtęć organiczna, nieorganiczna oraz metaliczna. Związki organiczne rtęci powodują zatrucia charakteryzujące się długim okresem utajenia. Wchłaniają się przez błonę śluzową przewodu pokarmowego i przez krew zostają rozprowadzone do wszystkich tkanek, a kumulują się w narządach miąższowych, głównie w nerkach, wątrobie, mięśniach i kościach. W wyniku działania związków alkilortęciowych uszkodzony zostaje ośrodkowy układ nerwowy, a skutki są nieodwracalne. Zaobserwowano że obecność w diecie szczurów selenu, zmniejsza toksyczne objawy zatrucia rtęcią, co może odbywać się poprzez konkurencję w wiązaniu się z niektórymi białkami i aminokwasami. Rtęć metaliczna bardzo słabo wchłania się przez skórę – 0,1 % i z przewodu pokarmowego – 2%. Natomiast bardzo dobrze wchłania się przez układ oddechowy – 80%. Spożycie rtęci z termometru nie powoduje więc żadnych objawów toksycznych, jest wydalana w niezmienionej postaci wraz z kałem. Opary natomiast wykazują znaczną toksyczność.
Rtęć wydala się głównie przez nerki wkrótce po jej wchłonięciu, ale powoli i przez dłuższy czas. Metal ten wydala się także prze gruczoły ślinowe i drażni je powodując ślinotok, który jest jednym ze wczesnych objawów zatrucia. Pierwiastek znajduje się również w pocie.
Przewlekłe zatrucia rtęcią zdarzają się w zakładach pracy, w których używana jest jej postać metaliczna lub sole. Zatrucia te rozwijają się powoli i w odróżnieniu od zatruć ostrych powodują nieodwracalne zmiany w ośrodkowym układzie nerwowym.
Symbolem zagrożenia rtęcią stała się tragedia w zatoce Minamata w Japoni na wyspie Kiu-Sziu. Wytwórnia tworzyw sztucznych spuszczała swoje ścieki do wód zatoki. Tam rtęć metylowały pewne bakterie i wreście trafiła ona do organizmu ryb. W 1953 roku w rybackiej wiosce nad zatoką przyszło na świat pierwsze dziecko , u którego rozpoznano uszkodzenie mózgu.W następnych latach przybywało dzieci niedorozwiniętych fizycznie i umysłowo,a w rybackich rodzinach dorośli chorowali na dziwną chorobę, której charekterystyczne objawy to zaburzenia wzroku, słuchu, ruchów itd. Początkowo podejrzewano jakąś dziwną zarazę, a dopiero w 1959 roku stwierdzono , że chodzi o rtęć. Liczba ofiar śmiertelnych ocenia się różnie: od 100 do 230.
ARSEN
W znaczących ilościach występuje w zbożach oraz w tkankach zwierząt morskich. Ponadto źródłem arsenu są zanieczyszczenia kwasów organicznych i nieorganicznych, barwników i pestycydów. Organiczne związki arsenu wchodzą w skład niektórych lekarstw.
Skażenie żywności.
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.
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.
Zawartość metali ciężkich w warzywach, owocach, zbożach i roślinach oleistych.
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. Zaobserwowano również dość duże ilości metali ciężkich w sałacie, natce pietruszki oraz w marchwi, ale nie przekraczające norm. 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. 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.
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 (ADI – dopuszczalne dzienne spożycie dla człowieka danej substancji toksycznej, wyrażone w mg/kg masy ciała, obejmuje ogólną ilość pierwiastka lub związku która może wnikać do ustroju z pożywieniem i ze wszystkich innych źródeł, bez szkody dla zdrowia).
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. W zbożach średnie zawartości metali ciężkich mieszczą się w 30-60% dopuszczalnej ilości.
SUROWCE ZWIERZĘCE
Zawartość metali Ciężkich w mięsie, mleku, jajach, rybach i innych.
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. Natomiast stężenia rtęci i arsenu oznaczono na poziomie tysięcznych części mg/kg. W analizowanych próbkach nie stwierdzono przekroczeń obowiązujących limitów dla poszczególnych pierwiastków. 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.
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. W przetworach mlecznych: większe stężenia metali były w serach twardych niż w twarogu.
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.
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.
Wykonano także 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.
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.
Zanieczyszczenie żywności pierwiastkami ciężkimi jest trudne do uniknięcia. Można jedynie dążyć do tego, aby ich stężenia były jak najniższe.
