Toksyczność nieorganicznych zanieczyszczeń środowiska i żywności

Azotyny i azotany -

występowanie

Azotyny i azotany występują w przyrodzie

jako produkty rozkładu organicznych

substancji azotowych. Azotany występują

również jako naturalne pokłady soli

mineralnych oraz w wodzie, gdzie mogą

znajdować się wskutek wypłukiwania ze

złoża lub mogą pochodzić z nawozów

mineralnych czy ścieków

przemysłowych. Azotyny powstają także

w wyniku redukcji azotanów lub

utleniania amoniaku.

Azotyny i azotany -

występowanie

Głównym źródłem azotanów w środowisku są nawozy

sztuczne. Gwałtownie wzrosła produkcja tego typu

nawozów Wykorzystanie azotu z gleby przez rośliny jest

zmienne i wynosi 25 – 85%, dlatego stosowany jest duży

nadmiar nawozów. Pozostała ilość w glebie powoduje duże

zanieczyszczenie środowiska.

Istotnym problemem są odchody zwierzęce, szczególnie z

dużych ferm, z których tylko 10% wykorzystywanych jest

do nawożenia. Problem stanowią również odpady miejskie,

przemysłowe i związane z transportem, które są dużym

źródłem związków azotowych dostających się bezpośrednio

do wód powierzchniowych.

Odpady stałe, wypełniające wysypiska śmieci, są również

źródłem zanieczyszczeń wody związkami azotu. W wyniku

działalności człowieka do atmosfery przedostaje się rocznie

około 50 mln ton tlenku azotu, z czego znaczne ilości

powracają na powierzchnię w postaci azotanów.

Zawartość w produktach

spożywczych

Azotany i azotyny są powszechnie stosowane w produkcji

niektórych wyrobów mięsnych, w niektórych krajach

także do konserwowania ryb. Azotyny pozwalają

uzyskać różowy kolor i charakterystyczny zapach mięsa.

Zawartość azotynów mniejsza niż 5mg/kg mięsa daje

tylko okresowo właściwe zabarwienie. Dopiero w

stężeniu 20 mg/kg może spowodować trwałe

zabarwienie, pożądane dla artykułu handlowego.

Azotyny i azotany w znacznym stopniu chronią mięso

przed jadem kiełbasianym i zapobiegają rozwojowi

innych bakterii. Nadmiar azotynów powoduje powstanie

zielonych barwników, niekorzystnie zmieniających

wygląd mięsa. W Polsce azotyny mogą być stosowane w

postaci mieszaniny z solą kuchenną, w ilości nie

przekraczającej 0,6%.

Losy w organizmie

Azotany i azotyny szybko wchłaniają się z przewodu

pokarmowego, część z nich może być również

metabolizowana dzięki obecności mikroflory w

przewodzie pokarmowym. W zależności od obecnych w

przewodzie pokarmowym mikroorganizmów, pH i

dostępnych substancji pokarmowych azotany mogą

tworzyć azotyny, tlenki azotu, hydroksyloaminę i

amoniak.

Stwierdzono obecność azotanów w ślinie, gdzie powstają

jako produkt przemiany przy udziale mikroflory jamy

ustnej.

Azotany wydalane są z moczem stosunkowo szybko,

ponieważ w ciągu 8 h wydala się tą drogą około 90%

dawki. Azotynów w moczu nie stwierdza się, co może

wskazywać na ich utlenianie w organizmie do azotanów.

Mechanizm działania

toksycznego

Głównym toksycznym działaniem azotynów

jest wywoływanie methemoglobinemii.

Rozszerzają one naczynia włosowate przez

bezpośrednie działanie rozkurczowe na

mięśnie gładkie. Jon azotynowy, powstały

przez redukcję azotanów, utlenia żelazo

hemoglobiny do trójwartościowego, powstaje

methemoglobinemia. Niedotlenienie

organizmu jest wyraźnie widoczne, gdy

stężenie methemoglobiny przekracza

wartość 20%.

Reakcje organizmu zależne od

stężenia methemoglobiny we krwi

Zawartość

methemoglobiny w %

ogólnej zawartości Hb

Objawy

Poniżej 2%

Około 10%

20 – 50%

Powyżej 50%

Stężenie fizjologiczne –

brak objawów

Mogą wystąpić objawy

sinicy

Wyraźna sinica,

niedotlenienie krwi,

osłabienie, trudności w

oddychaniu, bóle głowy,

często skurcze serca,

utrata przytomności

Zgon

Zatrucia

Zatrucia azotynami i azotanami występują wskutek

nadmiernej ich ilości w żywności jak również u osób

pracujących z wyżej wymienionymi związkami.

Liczne badania wykazały, że azotany i azotyny w

stężeniach obecnie występujących w środowisku nie

stanowią bezpośredniego zagrożenia dla zdrowia

ludzi dorosłych i starszych dzieci. W pewnych

okolicznościach azotany znajdujące się w powietrzu

atmosferycznym w postaci aerozolu, mogą działać

drażniąco na układ oddechowy. Stwierdzono, że

niemowlęta do 6 miesiąca życia, a w szczególności

poniżej 3 miesiąca życia są wyjątkowo wrażliwe na

methemoglobinemię, wywołaną przez azotany i

azotyny, pobrane z wodą pitną i żywnością.

Zatrucia

Przyczyny dużej wrażliwości noworodków na

methemoglobinemię:



Mniejsza kwasowość soku żołądkowego umożliwia

rozwój drobnoustrojów zawierających enzymy

redukujące azotany do azotynów



Hemoglobina płodowa, stanowiąca znaczną część

hemoglobiny noworodka, a także hemoglobina krwinek

czerwonych, w okresie dzieciństwa łatwiej ulegają

przemianie do methemoglobiny pod wpływem azotynów



Układ reduktazy NADH – methemoglobiny, biorącej

udział w redukcji methemoglobiny do hemoglobiny, nie

jest u noworodków dostatecznie rozwinięty



Pobieranie płynów przez noworodka jest większe niż u

niemowląt starszych przy uwzględnieniu masy ciała

Objawy zatrucia

Po wchłonięciu 1 g azotynów występują

pierwsze objawy zatrucia, natomiast dawka 4

g jest śmiertelna dla osoby dorosłej.

Objawy zatruć ostrych pojawiają się stosunkowo

szybko, już po 30 min. pojawia się ból

brzucha, zaczerwienienie twarzy i powłok

skórnych, zawroty głowy, sinica, duszność,

spadek ciśnienia krwi, aż do wystąpienia

zapaści.

Zatrucia śmiertelne są bardzo rzadkie, lżejsze

charakteryzują się podrażnieniem błony

śluzowej przewodu pokarmowego.

Cyjanowodór i cyjanki -

występowanie

Cyjanowodór występuje w przyrodzie w

stosunkowo dużych ilościach w postaci

związanej jako heterozydy. Najbardziej

znana jest amigdalina, występująca w

liściach i nasionach pestkowców

(migdały, brzoskwinie, morele, śliwki,

wiśnie). W pestkach zawartość

amigdaliny jest znaczna, np. 1 g pestek

wiśni zawiera 1,7 mg amigdaliny, 1g

pestek migdałów zawiera natomiast 4,5

mg amigdaliny.

Cyjanowodór i cyjanki -

występowanie

Cyjanowodór i jego związki stosowane są

jako środki dezynsekcyjne i

deratyzacyjne w magazynach z

produktami żywnościowymi i

przemysłowymi, a także w obiektach

mieszkalnych, na statkach i w

szklarniach. W czasie tych zabiegów

może dojść do kumulacji cyjanowodoru

np. w zbożu, która może utrzymywać się

nawet 3 - 4 miesiące.

Losy w organizmie

Cyjanowodór i cyjanki wchłaniają się szybko przez skórę,

płuca i z przewodu pokarmowego. Wolne jony cyjankowe

są w organizmie metabolizowane do rodanków z

udziałem enzymu siarkotransferazy tiosiarczanowej.

Stwierdzono, że rodanki są około 200 razy mniej

toksyczne od cyjanków. Ilość siarkotransferazy

tiosiarczanowej w wątrobie jest tak duża, że w

większości przypadków zatruć mogłaby cyjanki

przeprowadzić w rodanki, a tym samym zapobiec

zatruciu śmiertelnemu. Warunkiem takiego działania jest

jednak obecność w organizmie dostatecznej ilości siarki.

Pozostała część cyjanków, która nie ulegnie przemianie

do rodanków jest utleniana do dwutlenku węgla i

mrówczanów. Dwutlenek węgla wraz z niedużą ilością

cyjanowodoru, wydalany jest przez płuca. Cyjanki w

niewielkiej ilości wiążą się w organizmie z cystyną,

tworząc kwas 2 – iminotiazolidyno – 4 – karboksylowy.

Mechanizm działania

toksycznego

Cyjanowodór i cyjanki hamują układ enzymatyczny

oksydazy cytochromowej, co uniemożliwia

wykorzystanie tlenu przez komórki. Połączenie

cyjanków z enzymem jest odwracalne,

odblokowane enzymy odzyskują ponownie swą

aktywność, co wykorzystuje się w ratowaniu

zatrutych. Działanie innych układów również

ulega osłabieniu, ale w mniejszym stopniu,

ponieważ śmierć spowodowana ustaniem

oksydacyjnego metabolizmu następuje znacznie

wcześniej, niż stężenie cyjanowodoru osiągnie

poziom powodujący znaczne unieczynnienie

innych enzymów. Cyjanowodór może również

pobudzać niektóre enzymy z czynną grupą

tiolową.

Zatrucia

Narażenie na duże stężenie

cyjanowodoru lub duże dawki

cyjanków powoduje prawie

natychmiastową utratę

przytomności. Osoba zatruta wydaje

charakterystyczny okrzyk i pada

wskutek porażenia ośrodka

oddechowego, po czym następuje

porażenie czynności serca.

Zatrucia

Najczęściej zdarzają się zatrucia trwające od kilku do 30 min. i

wówczas rozróżnia się kilka faz zatrucia:



Okres zwiastujący zatrucie:

drapanie w gardle, palącogorzki

smak w ustach, ślinotok, drętwienie ust i krtani, osłabienie

mięśniowe, utrudniona mowa, ból i zawroty głowy, mdłości,

wymioty, przyspieszony oddech, kołatanie serca. Na świeżym

powietrzu objawy mijają.



Okres duszności:

narasta ogólne osłabienie, ból i uczucie

ucisku w okolicy serca, rzadkie i zwolnione oddechy,

zwolnione tetno, silna duszność, mdłości, wymioty,

rozszerzenie źrenic, wytrzeszcz gałek ocznych.



Okres drgawek:

wzmagająca się duszność, utrata

przytomności, silne drgawki, kurczowe zwarcie mięśni

szczęk.



Okres porażenia:

całkowita utrata czucia i odruchów,

mimowolne oddawanie moczu i kału. Oddech coraz rzadszy,

nieregularny, aż do całkowitego ustania.

Zatrucia

W zatruciach śmiertelnych cyjankami nie obserwuje się zmian

anatomopatologicznych. W czasie sekcji wyczuwa się

charakterystyczny zapach gorzkich migdałów. Jedynie w

doustnych zatruciach cyjankiem potasowym lub sodowym

pojawiają się przekrwienia i nadżerki błony śluzowej żołądka. W

zatruciu cyjankami charakterystyczne jest różowe zabarwienie

skóry, spowodowane obecnością tlenu we krwi żylnej.

U osób wyleczonych stwierdza się dolegliwości będące następstwem

przebytego zatrucia, takie jak: przyspieszone tętno, psychiczne i

fizyczne znużenie, zakłócenie mowy, osłabienie pamięci.

U ludzi stykających się przez dłuższy czas z małymi dawkami

cyjanków nie obserwuje się kumulacji tych związków, ponieważ są

one metabolizowane i wydalane w postaci rodanków. U osób tych

można stwierdzić jednak powstanie tzw. mikrouszkodzeń, do

których zalicza się: zawroty i bóle głowy, osłabienie, bóle jelitowe,

wymioty, kurczowe bóle brzucha, powstanie wola z objawami

niedoczynności tarczycy, utratę łaknienia, zmniejszenie masy

ciała, uszkodzenia układu nerwowego, zaburzenia czynności serca

i układu krążenia.

Stężenia fizjologiczne i

toksyczne

Stężenie graniczne i najwyższe dopuszczalne

stężenie cyjanowodoru i cyjanków, w

przeliczeniu na cyjanowodór, w powietrzu

zakładów pracy wynosi 0,3 mg/m3 powietrza.

Dopuszczalne stężenie chwilowe dla

cyjanowodoru wynosi 20mg/dm3

Śmiertelna dawka cyjanowodoru dla człowieka

wynosi ok. 1mg/ kg m.c.; a cyjanku potasowego

150 – 250 mg/ 70 kg m.c.

Związki arsenu -

występowanie

Arsen występuje w ponad 160 minerałach.

Do najczęściej spotykanych zalicza się:

aurypigment, realgar, arsenolit,

arsenopiryt. Występuje również w

postaci arsenków i arsenosiarczków

metali ciężkich (Fe, Ni, Co, Cu). Jednym

z najbardziej znanych związków jest

arszenik, czyli tlenek arsenu (III).

Związki arsenu -

zastosowanie

Związki arsenu stosowane są głównie w

rolnictwie i leśnictwie. Znalazły także

zastosowanie jako pestycydy (arsenian ołowiu,

wapnia, arsenin sodowy, a także organiczne

połączenia arsenu). Arseniany miedzi, sodu i

cynku są stosowane do konserwacji drewna.

Ponadto stosowane są do produkcji szkła,

barwników i chemicznych środków bojowych, a

także w procesach oczyszczania gazów

przemysłowych. Arsen jest dodawany do wielu

stopów jako środek zwiększający ich twardość i

żaroodporność. Natomiast kwas arsenilowy

stosowany jest jako czynnik przyspieszający

wzrost w hodowli drobiu i świń.

Wchłanianie

Wchłanianie arsenu w organizmie zależy od stopnia

utlenienia arsenu: wchłanianie arsenu

trójwartościowego jest większe niż

pięciowartościowego.

Wchłanianie arsenu z przewodu pokarmowego zależy

od rozpuszczalności i dawki związków arsenu.

Nieorganiczne związki arsenu trójwartościowego,

dobrze rozpuszczalne w wodzie, wchłaniają się z

przewodu pokarmowego człowieka w 45 – 95%,

natomiast słabo rozpuszczalne (siarczek arsenowy)

tylko w nieznacznym stopniu.

Wchłanianie arsenu z układu oddechowego zależy od

właściwości chemicznych, postaci i rozmiaru

cząsteczek występujących w powietrzu.

Metabolizm

Arsen trójwartościowy w organizmie utlenia

się do arsenu pięciowartościowego i jest

metylowany, natomiast arsen

pięciowartościowy redukuje się do arsenu

trójwartościowego i również jest

metylowany.

Arsen kumuluje się w tkankach bogatych w

keratynę, takich jak włosy, paznokcie, skóra

oraz w nabłonku przewodu pokarmowego.

Wydalanie

Nieorganiczne związki arsenu wydalają

się głównie przez nerki. Tylko

niewielkie ilości wydalają się z kałem

lub innymi drogami.

Ponieważ w organizmie człowieka

nieorganiczne związki arsenu są

metylowane, w moczu występują

metabolity: kwas metyloarsenowy i

dimetyloarsynowy.

Mechanizm działania

toksycznego

Nieorganiczne związki arsenu uszkadzają

procesy oddechowe komórek wątroby oraz

nerek. Inhibicja enzymów odpowiedzialnych za

te procesy występuje po zablokowaniu przez

arsen grup sulfhydrylowych białek. Główną rolę

odgrywa inhibicja enzymów NAD – zależnych i

katalizujących reakcje z takimi substancjami

jak: pirogronian, glutaminian,

– ketoglutaran,

ponieważ powoduje to połączenie arsenu z

kwasem dihydroliponowym, niezbędnym w

reakcji utleniania tych substratów.

Zatrucia ostre -

arsenowodór

Spośród nieorganicznych związków

arsenu bardzo dużą toksycznością

charakteryzuje się arsenowodór.

Charakterystycznymi objawami zatrucia

arsenowodorem są: bóle brzucha,

krwiomocz i żółtaczka. Pierwszymi

objawami, pojawiającymi się 2 – 24 h

od zatrucia, są bóle i zawroty głowy,

trudności w oddychaniu. Żółtaczka

pojawia się po 12 – 48 h.

Zatrucia ostre – trójtlenek

arsenu

Objawy zatrucia trójtlenkeim arsenu mogą pojawić się po

kilku minutach lub godzinach, zależnie od dawki i formy

przyjęcia.

Obserwowane są przede wszystkim objawy ostrego nieżytu

żołądkowo – jelitowego, prowadzące do zaburzeń wodno

– elektrolitowych i zapaści. Wskutek porażeń i uszkodzeń

drobnych naczyń krwionośnych skóra jest bladoszara, a

nos, uszy i dystalne części kończyn zasinione. Następuje

spadek ciśnienia krwi, obserwuje się niedokrwistość,

leukopenię i zaburzenia ze strony układu nerwowego.

Przeciętna dawka śmiertelna dla człowieka wynosi 70 – 300

mg trójtlenku arsenu.

W przypadku gdy dojdzie do zatrucia inhalacyjnego pojawia

się znaczne uszkodzenie błon śluzowych układu

oddechowego (nosa, gardła, oskrzeli), oczu i odsłoniętych

partii skóry.

Zatrucia przewlekłe

Do objawów zatrucia przewlekłego należą:



Zmiany skóry i błon śluzowych



Uszkodzenie nerwów obwodowych w postaci

polineuropatii



Rogowacenie naskórka podeszew i dłoni



Zmiany zapalne skóry z owrzodzeniem



Występowanie poprzecznych, białych linii na płytkach

paznokciowych



Niedokrwistość



Zaburzenia ze strony układu pokarmowego i

zmniejszenie masy ciała



Pojawia się niedomoga układu krążenia na skutek

uszkodzenia naczyń krwionośnych

Działania odległe

Nieorganiczne związki arsenu wykazują

działanie rakotwórcze u ludzi.

Udowodniono, że po długoletnim

narażeniu inhalacyjnym znacznie

zwiększa się zapadalność na raka płuc.

Natomiast po doustnym przyjmowaniu

związków arsenu obserwowano

zachorowania na raka skóry.

Najwyższe dopuszczalne

stężenie

Wartość najwyższego dopuszczalnego

stężenia w Polsce ustalona dla

nieorganicznych związków arsenu

wynosi 0,3 mg/m3, a dla

arsenowodoru 0,2 mg/m3.

Fosforany - zastosowanie

Najczęściej spotykane są: fosforan sodowy,

trójpolifosforan sodowy i sześciometafosforan

sodowy.

Wchodzą one w skład szeroko stosowanych

środków piorących oraz czyszcząco –

szorujących.

Związki fosforu znajdują ponadto zastosowanie

jako środki zmiękczające wodę, tworzą

kompleksy z wapniem i w przypadku spożycia

mogą poważnie obniżyć poziom wapnia

zjonizowanego w surowicy.

Mechanizm działania

toksycznego

Środki powierzchniowo czynne działają na

białka i lipidy – podstawowe składniki żywej

komórki. Efektem działania jest

rozpuszczenie składników błony komórkowej

lub jej całkowite zniszczenie, uszkodzenie

struktur wewnątrzkomórkowych,

oddziaływanie na białka wchodzące w skład

enzymów, zmiany aktywności enzymów, co

może spowodować zaburzenia procesów

regulowanych enzymatycznie.

Fosforany mogą działać żrąco, a ponadto ich

zażycie może spowodować zmniejszenie

stężenia jonów wapniowych w surowicy.

Objawy zatrucia

doustnego



Działanie żrące na błony śluzowe górnego

odcinka przewodu pokarmowego, mogą

powodować stan o charakterze wstrząsu,

spadek ciśnienia krwi, zwolnione tętno, sinicę.



Objawy ze strony układu pokarmowego:

nudności, wymioty, biegunka, bóle brzucha.



W ciężkich przypadkach może wystąpić

wstrząs hipowolemiczny spowodowany

odwodnieniem i zaburzeniami gospodarki

wodno – elektrolitowej.



Może wystąpić tężyczka z powodu zaburzeń w

gospodarce wapniowej.

Skażenie skóry



Fosforany penetrują powoli przez

skórę i stopień uszkodzenia zależy

od czasu trwania ekspozycji.



Powtarzające się ekspozycje mogą

doprowadzić do zapalenia skóry.

Zapobieganie



Przechowywać substancje żrące w

sposób bezpieczny – w butelkach

stosowanych przez producentów.



Wszędzie, gdzie możliwe jest skażenie

skóry, muszą być zainstalowane

prysznice i zdroiki do płukania oczu.



Przy pracy ze stężonymi substancjami

żrącymi należy nosić okulary ochronne,

fartuchy gumowe i gumowe rękawice.

Postępowanie



Podać wodę lub mleko i pozowolić by chory

zwymiotował. Nie należy płukać żoładka i podawać

środków wymiotnych, co zwiększa ryzyka perforacji.



W hipokalcemii podać 5 ml 10% roztworu

glukonianu wapniowego, powoli, dożylnie aby

przywrócić prawidłowy poziom wapnia.



W przypadku oparzenia oczu przemyć oko 15 min.

bieżącą wodą, a następnie 30 – 60 min.

fizjologicznym roztworem NaCl, nałożyć jałowy

opatrunek, skontaktować się z okulistą.



W przypadku oparzenia skóry zmyć bieżącą wodą aż

do całkowitego usunięcia substancji (zanik śliskości

wyczuwanej dotykiem).

Document Outline