PROBLEM METALI CIĘŻKICH W ŚRODOWISKU
Cały problem związany z metalami ciężkimi w środowisku polega na ich wyjątkowej toksyczności jak i na zdolności do kumulacji czyli gromadzenia się np. w organizmie człowieka czy glebie - przy czym do organizmów żywych dostają się wyjątkowo łatwo.
Do najgroźniejszych i najczęściej spotykanych metali ciężkich należą ołów, rtęć i kadm, a także arsen, miedź, cynk, chrom, nikiel i selen. Liczba przedmiotów do których produkcji lub przetwarzania używane są te pierwiastki jest ogromna i obejmuje znaczną część używanych powszechnie rzeczy. Metale ciężkie spotkać można w bateriach, rozpuszczalnikach, farbach, tworzywach sztucznych, paliwach, olejach smarach samochodowych, pestycydach, papierosach, termometrach, kicie okiennym oraz wielu innych przedmiotach. Nie ma więc możliwości aby przy normalnym trybie życia nie zetknąć się z produktami zawierającymi te niebezpieczne pierwiastki.
Przyczyny
Źródła metali ciężkich można podzielić na naturalne i antropogeniczne.
Naturalnymi źródłami metali ciężkich są głownie skały macierzyste oraz erupcja wulkanów, parowanie oceanów, pożary lasów, procesy glebotwórcze. Ilość metali ciężkich pochodzących z tego źródła na ogół nie zagraża środowisku.
Źródła antropogeniczne, wzbogacają środowisko w metale ciężkie niekiedy wielokrotnie w stosunku do naturalnej zwartości. Do tych źródeł można zaliczyć:
- kopalnictwo metali niezależnych (miedzi, cynku, ołowiu),
- różne gałęzie przemysłu: energetyka (spalanie paliw energetycznych takich jak węgiel kamienny, brunatny, ropa naftowa), komunikacja (rozwój motoryzacji), gospodarka komunalna, wysypiska odpadów, nawozy i odpady stosowane do nawożenia (środki ochrony roślin).
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 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. Do zanieczyszczeń wód powierzchniowych prowadzą spływy z pól, na których używano pestycydów lub soli mineralnych. 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..
Skutki
- Paraliżowanie centralnego układu nerwowego
Metale ciężkie wykazują bardzo szkodliwe działanie w stosunku do tkanki nerwowej (mózg, rdzeń kręgowy) co może być przyczyną niepowodzeń w szkole. Mogą prowadzić do zaburzeń w gospodarce wapniem w organizmie, co zwiększa łamliwość kości - zjawisko szczególnie niebezpieczne dla osób starszych. W niektórych przypadkach sprzyjają powstawaniu nowotworów, mogą uszkadzać wątrobę, nerki.
- Blokowanie funkcji w organizmie, np. dysfunkcja układu rozrodczego, systemu odpornościowego
Metale ciężkie stanowią zagrożenie dla płodu dzięki dużej łatwości z jaką przenikają przez łożysko.
- Zatrucia organizmu
W normalnych warunkach organizm człowieka stale narażony jest na kontakt z niewielkimi dawkami metali ciężkich, które znajdują się w powietrzu, wodzie i pokarmach. Jednak te małe ilości nie stanowią dużego zagrożenia dla życia i funkcjonowania człowieka, gdyż z nimi nasz organizm radzi sobie bez kłopotu wydalając je na zewnątrz. W przypadku większych ilości tych pierwiastków mechanizmu usuwania ich z organizmu zawodzą i następuje wspomniana już wcześniej kumulacja. Zatrucia metalami ciężkimi notuje się szczególnie wśród pracowników określonej gałęzi przemysłu. Tu też leżą przyczyny niektórych chorób zawodowych (np. ołowicy w wytwórniach bieli ołowiowej, wśród drukarzy). Zatrucia wywołane są też spożywaniem pokarmów zanieczyszczonych związkami metali.
Ołów jest przyczyną wielu chorób umysłowych. Uszkadza on komórki nerwowe, powoduje upośledzenie umysłowe, niedorozwój dzieci, agresywność, wyraźnie skraca życie i jest najprawdopodobniej również przyczyną śmiertelności na choroby serca.
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.
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.
- Zmiana struktury DNA
Prowadzą min. do zanieczyszczenia atmosfery, zanieczyszczenia wód ściekami komunalnymi i przemysłowymi oraz kumulują się w glebie.
Kłopot z metalami ciężkimi w ściekach polega głównie na tym, że pierwiastki te nie ulegają rozkładowi na substancje mniej szkodliwe tak jak to dzieje się w przypadku innych zanieczyszczeń wody. W usunięciu ich ze ścieków pomocne są mikroorganizmy oraz rośliny, które wbudowują je w swoje tkanki. Ta część pierwiastków, która znalazła się w organizmach drobnoustrojów pozostaje w filtrze lub osadniku gnilnym w postaci osadów. O ile osady w filtrze czyli w części porośniętej przez roślinność pozostają tam przez cały okres użytkowania oczyszczalni czyli kilkadziesiąt lat, tak problem pojawia się w chwili gdy te wytworzone w osadniku trzeba wybrać i zagospodarować. Konieczność taka zachodzi przynajmniej raz w roku. Nie nadają się one raczej do rolniczego użytkowania, gdyż w ten sposób znalazłaby się w wyhodowanych warzywach i owocach dodatkowa dawka tych metali, stanowiąc zagrożenie dla konsumentów.
Z problemem zagospodarowania osadów powstających w procesie oczyszczania borykają się wszystkie duże oczyszczalnie ścieków, gdzie utylizowane są ścieki wytwarzane przez większą ilość osób i stężenie metali ciężkich jest znaczne. Najczęściej wywożone są one na wysypiska śmieci, ale jest to tylko odłożenie rozwiązania problemu w czasie i podkładanie "bomby z opóźnionym zapłonem" przyszłym pokoleniom.
Kłopot ten spotyka wszystkich, którzy użytkują jakiekolwiek systemy służące do gromadzenia i oczyszczania ścieków. Niezależnie czy jest to szambo czy oczyszczalnia roślinna wytwarzane w nich osady zawierają pewne ilości metali ciężkich, chociaż wiedza o tym nie jest powszechna i dlatego może z taką beztroską są one najczęściej wylewane na pola uprawne.
Metale ciężkie wywołują groźne skutki w biocenozie, są bardzo toksyczne, mogą należeć do mikroelementów których niedobór lub nadmiar działa szkodliwie na rozwój zwierząt i roślin.
Sposoby zapobiegania
Stosowanie benzyny bezołowiowej, katalizatorów spalin, napędu gazowego i elektrycznego w samochodach.
Zdrowe odżywianie.
Detoksykacja metali ciężkich w środowisku.
Wykorzystanie roślin do oczyszczania gleb i powietrza z metali ciężkich.
Rezygnacja z aparatury zawierającej rtęć, np. termometrów rtęciowych.
Stopniowe zastępowanie węgla przez inne, czystsze źródła energii, np. gaz ziemny.