Chemické látky a ŽP (skrátené podľa http://aldebaran.feld.cvut.cz/vyuka/zivotni_prostredi/) · Toxická dávka - vyvolává již zřetelné příznaky otravy. · Smrtná dávka - (dosis letalis), LD50 - taková dávka, která během pozorovací doby usmrtí 50 % zvířat. · MAC - max. acceptable concentration (mg/kg produktu, mg/m3). · PPM - jedna částice v miliónu · PPB - jedna částice v biliónu - anglickém tj. ve skutečnosti v naší miliardě. Al - hliník je ve formě rozpustných solí ve větším množství toxický. Některé odhady uvádějí nebezpečí z hromadění hliníku z kuchyňského nádobí. CO, oxyd uhelnatý vzniká nedokonalým spalováním (i při výbuchu). MAC = 100ppm. Již od 0,4 % je rychle smrtící. Mechanismus je dán velkou afinitou CO k hemoglobinu za vzniku karbonylhemoglobinu neschopného přenášet kyslík. CO má 250-300 krát vyšší afinitu k hemoglobinu než O2. Již 0,05% ve vzduchu znamená bolesti hlavy během 1 hod. Při delší exposici je zřejmá nausea (nucení ke zvracení), bolesti v hrudi. 0,1% vede k bezvědomí. Přítomnost CO2 zvyšuje toxicitu CO. Nejtoxičtější je kombinace 5% CO2 a 2500ppm CO (ve vzduchu). Toxicita CO se dále zvyšuje s rostoucí teplotou prostředí. Pb - olovo je jedním z nejznámějších toxických kovů. Setkáváme se s ním jako s antidetonační přísadou do benzinu ve formě organometalické sloučeniny tetraethylolova. To se velmi snadno absorbuje nejen plícemi, ale i kůží. Proto pozor při polití automobilovým benzinem. Při potřísnění je nutné důkladné omytí vodou a mýdlem. Ve spalinách, výfukových plynech je zdrojem hrozivého znečištění ŽP olovem. Zvláště nebezpečným zdrojem Pb je ovoce, léčivé rostliny a sekundárně krmivo podél silnic. Se vzdáleností od silnice klesá prudce obsah olova v rostlinách, takže o použitelné kvalitě můžeme mluvit až od 100 m od silnice. Záleží pochopitelně na frekvenci dopravy. U ovoce značně pomáhá důkladné mechanické očištění a umytí. Jiným zdrojem Pb jsou tiskařský průmysl, výroba akumulátorů, pájek, kabelů a další. Velkou komplikací je u Pb kumulace v organismu při příjmu vyšším než 0,5 mg/den. MAC v potravě je 2,56 mg/kg, ve vzduchu 0,2 mg/m3. Pb se ukládá v mozkové tkáni a periferních nervech. Při chronické otravě dochází proto k mozkovému edemu, k degeneraci nervových, ale i svalových buněk. Při akutní otravě je nápadná kovová pachuť potravy obsahující Pb. Následuje zánět sliznice zažívacího traktu a poté degenerace ledvin. Oxidy dusíku jsou většinou toxické. jejich zdrojem je chemický průmysl i motorová vozidla. HNO3 , resp. její soli (dusičnany, nitráty) jsou obsaženy v řadě hnojiv. V půdě přechází bakteriální činností na NO2–, který poskytuje v kyselém prostředí s primárními a sekundárními aminy kancerogenní nitrosaminy. Kromě toho způsobuje přebytek dusitanů methemoglobinemii. Jednorázová dávka 1 g KNO3/kg je pro člověka toxická. Podle WHO je přijatelný denní příjem dusičnanů 5 mg/kg. U nás je příjem NO3– druhý nejvyšší na světě (po Japonsku). Hlavním zdravotním rizikem dusičnanů je jejich snadná enzymatická redukce na dusitany. To se děje jednak v půdě, jednak v ústech či zažívacím traktu tamní mikroflórou. Nejcitlivější k dusitanům jsou děti. Většina zdrojů pitné vody je ve městech tak zamořena NO2– , že ji kojenci nemohou bez ohrožení zdraví pít. Také zamoření atmosféry oxidy dusíku (NOx) velmi nepříznivě působí jak na hodnoty ozonu, tak na životní procesy přímo. Přitom oxidy dusíku vznikají v mnohých antropogenních procesech jako je spalování tepelné a elektrické energie, ale také při provozu spalovacích motorů. Všechny oxidy dusíku podléhají velké řadě reakcí, čímž se interakce s živou hmotou ještě více komplikuje. Je to především oxidace NO na NO2. Při expozici NO2 zhoršuje zdravotní stav jakákoliv námaha. Při přebytku NO však dochází k poškození nervových buněk a připisuje se mu role při vzniku chronických zánětů. Inhalován ve větší míře působí methemoglobinemii. Z lékařského hlediska je významným N2O, známý jako anestetikum - rajský plyn. Méně známé je, že u personálu pracujícím s tímto plynem více jak 5 hod. týdně dochází ke snížení plodnosti. P - fosfor. I když je to biogenní prvek, tvoří vysoce toxické anorganické i organické sloučeniny. Bílá modifikace fosforu je pro člověka mimořádně nebezpečná - smrtelná dávka je 50 mg, MAC je 0,1 mg/m3. Zasahuje do mechanismů sacharidů, lipidů i bílkovin v játrech a ledvinách. Vdechnut působí edém plicní. As - arsen je jedním z nejstarších anorganických jedů. Sloučeniny As se používají jako insekticidní prostředky, mořidla osiva, barvy a zejména slitiny. Zdrojem znečištění přírody arsenem jsou především tepelné elektrárny, spalující nekvalitní hnědé uhlí. Nejcitlivější ze živočichů jsou včely - tisíce včelstev u nás padlo za oběť tomuto procesu spalování. V trávě bylo v těchto místech nalezeno 3 - 227 mg As/kg sušiny. Dobytek pasoucí se v těchto místech má potom v orgánech celkově vysoké hodnoty As: játra 4,2 - 9,3 mg/kg, ledviny 3,3 - 6,3 mg/kg. Tento As přechází i do mléka (až 100 mg As/kg). K organickým sloučeninám As patří i bojová chemická látka Lewisit. Akutní otrava se projeví zvracením a krvavými průjmy. Při inhalaci par se vyvíjí plicní edem a kašel. Výsledkem každé závažnější otravy As je cirhosa jater nefritida (zánět ledvin). Jako pozdní účinky se uvádí nádorové bujení kůže, plic a horních cest dýchacích. O - kyslík je třetím nejrozšířenějším prvkem ve vesmíru. O3 - ozon je velmi toxický plyn (MAC = 0,1 ppm), který však v ozonosféře (20 - 40 km nadmořské výšky) chrání pozemský život před přílišným UV zářením (pod 290 nm). Porušení této ozonové vrstvy se děje mj. i alifatickými uhlovodíky obsahujícími v molekule chlor (freony). Mnohem větší poškození způsobuje start raket jako Space Shuttle, kdy se ničí 0,3% celkového O3 na jeden start! Výsledkem úbytku ozonu jsou “ozonová okna” v atmosféře. Přítomnost ozonu v troposféře je naproti tomu nežádoucí pro jeho značnou toxicitu. Je přítomen ve smogu, kde vzniká fotochemickými reakcemi jak již bylo řečeno v odstavci o dusíku. Toxických sloučenin síry je více než “užitečných”. Tak sulfan (sirovodík) H2S je velmi nebezpečný (MAC = 20 ppm). Ve vyšších koncentracích dochází ke smrti okamžitě (edem plic) při nižších nastává blokáda funkce hemoglobinu. H2S se dostává do atmosféry z papíren a závodů zpracovávajících ropu. Doba setrvání v ovzduší je 2 dny. Oxidy síry SO2 a SO3 mají za přítomnosti vody leptavý účinek silně kyselým pH. Zdroj SO2 je všude tam, kde se spaluje méně kvalitní uhlí a oleje. SO2 přechází v atmosféře fotochemickými a především heterogenně katalytickými procesy na SO3. A ten přechází vzdušnou vlhkostí na H2SO4. Tyto noxy interferují s procesem fotosynthesy (ničí jehličnany). Doba setrvání SO2 v atmosféře je 2 - 4 dny. Cl - chlor. Pro svou vysokou toxicitu (MAC = 1 ppm) byl používán jako bojová chemická látka. Je toxický vůči veškeré živé hmotě a proto se používá i jako desinficiens, především při úpravě vody ve vodárnách. Zde je také velké nebezpečí jeho úniku do okolí. Je těžší než vzduch - hromadí se v suterénech apod. Chlorování pitné vody není ideálním způsobem její desinfekce. Ve vodě přítomné stopy fenolických látek se snadno chlorují a tyto produkty jsou většinou silné kancerogeny. Chlorovodík HCl je plyn se silně leptavými účinky. Rovněž tak HClO, NaClO. HClO3 a její soli, chlorečnany - Známý je např. herbicid Travex. Toxicita těchto sloučenin je značná (smrtelná dávka je 15 g, a pro děti jen 2 g). Působí oxidaci hemoglobinu na biologicky nefunkční methemoglobin. Akutní otrava se projevuje nauseou, zvracením, průjmy, bolestmi v břiše, hemolisou, anurií, křečemi apod. Rn - radon, radioaktivní plyn (Rn222), vznikající rozpadem Rn226, je obsažen v podzemních vodách i ve vzduchu kolem ložisek uranu a radia.Dále vzniká rozpadem dalších izotopů např. ve struskovém materiálu, který se dříve používal ke stavbě budov. Při koncentraci 40 Bq/l se podle švédských studií značně zvýšila úmrtnost. V ČR se v některých bytech naměřilo až 800 Bq/m3 vzduchu. Naše norma připouští max. 200 Bq/m3. Krátká expozice (týden) je často stimulační a jsou na této bázi založeny úspěchy lázeňských pobytů v Jáchymově. Cd - kadmium. Cd2+ je kancerogenní. Zdrojem znečištění ŽP jsou kovohutě vyrábějící tyto kovy. Také spalováním nekvalitního uhlí i olejů se kadmium dostává do atmosféry. Také kouření je zdrojem Cd, a to nejen pro kuřáka. Z kouře jedné cigarety inhalací dostaneme 0,1 - 0,2 mg Cd. Kadmium je toxické všem buňkám - i v minimálních dávkách působí chemickou kastraci. Jeho nebezpečí se zvyšuje tím, že se kumuluje v ledvinách. U skotu působí dekalcifikaci kostí, anemii a neplodnost. Již pod 10 mg Cd jsou zřetelné syndromy: zvracení, poškození jater a ledvin. Mimořádný toxikologický význam mají páry kovového Cd a následná inhalační otrava. Cd poskytuje páry již při 321°C. Vzniká zánět plicního epitelu a edém plic. Zdrojem Cd v potravě jsou především fosfátová hnojiva, zvláště z afrických ložisek. Podle analýz z r. 1989 je největší množství Cd u nás ve zvěřině. Hg - rtuť. Velmi negativní vlastností je značná tense par - vypařování i za normální teploty: při 20°C se vypaří do vzduchu 15 mg/m3 Hg, při 40°C již 68 mg/m3 Hg. MAC = 0,1 mg/m3 Hg ! Nebezpečí inhalační otravy kovovou rtutí je veliké - vstřebává se asi 80 %. Je naprosto nutné nechávat rtuť dobře uzavřenou nebo překrytou vodou. Proto také pozor na rozlitou rtuť, zvláště ve spárách podlahy, v kobercích a podobně. Likvidace takové rtuti se děje co nejpečlivějším mechanickým sbíráním, případně překrytím čerstvě připraveným práškovitým Zn. Perorálně je kovová rtuť téměř netoxická. Její anorganické sloučeniny jsou podstatně více absorbovány z čehož vyplývá jejich značná toxicita. Zdroje znečištění rtutí jsou všude, kde se spaluje uhlí i topné oleje. Také v okolí kovohutí je nebezpečí zvýšené koncentrace Hg v ovzduší. V potravě bývá nejčastěji zdrojem obilí určené k sadbě a proto mořené sloučeninami rtuti.Akutní inhalační otrava se projeví stomatitidou (zánět sliznice úst), sliněním, kovovou pachutí v ústech, průjmy, ale i pneumonií (zánět plic). Chronická otrava je charakterizována třesem, nefritidou (zánět ledvin), nechutenstvím a neurologickými poruchami. Smrtelná dávka rozpustných solí je pro člověka 1 g. Hg působí inhibici enzymů. Je toxická pro všechny buňky. Vylučuje se (a koncentruje) ledvinami, které bývají rtutí nejčastěji poškozeny. Hg2+ se hromadí i v játrech, takže většina těchto vnitřností zvláště ze zvěřiny je u nás velmi často nepoživatelná. Zdrojem Hg bývá mořené obilí, někdy protiprávně zkrmované. Mimořádně toxické jsou organické sloučeniny Hg. Jde o methylrtuť a další. Mají široké uplatnění v průmyslu, ale kumulují se v organizmech. S odpadními vodami se dostávají z továren do řek a moří. I ryby je kumulují, takže v japonských mořích byly nalezeny koncentrace až 40 ppm. MAC = 0,05 ppm. Intoxikace se projeví neurologickými poruchami. Nazývají se “Minamata disease” podle místa výskytu prvně popsané otravy. Je pochopitelné, že obsah rtuti v člověku je přímo úměrný spotřebě ryb. To svědčí o tom, že zamoření rtutí ve vodách je celosvětové. U - uran. Přirozený a vytěžený je tak málo radioaktivní, že teprve 1 kg se považuje za zářič. Mnohonásobně větší je však chemická toxicita sloučenin uranu (dusičnan uranylu). Uranylové ionty poškozují buněčné membrány. Protože se koncentrují a pak vylučují ledvinami, je tento orgán nejdříve postižen. Organické toxické sloučeniny Patří sem celá řada od uhlovodíků až po polykondensované aromatické různě substituované sloučeniny. Z těch nejjednodušších jmenujme formaldehyd HCOOH, který je nejen silně dráždivý ale i kancerogenní (prokázáno na zvířatech). Je obsahem spalin. MAC ve vzduchu je 5 ppm. Asi překvapí, že této koncentrace dosáhneme vykouřením jedné cigarety v prostoru 20 m3. Formaldehyd vzniká i z ethylenu a ozonu jako součást smogu. Některé sloučeniny vznikají chemickými změnami probíhajícími v atmosféře již bez lidského zásahu. Jako příklad uveďme vznik velmi dráždivého a pravděpodobně kancerogenního peroxyacetylnitrátu (PAN) z nevinného ethanu, oxidů dusíku a kyslíku. Z kapalných znečištěnin v ŽP je nejznámější nafta a další ropné produkty, jako oleje, benzin a další. Ty samy o sobě jsou velkou hrozbou především proto, že jako specificky lehčí tvoří povlak na vodě a tím zamezí přístupu kyslíku, nutného pro veškeré aerobní organismy. Ale ani sama primární chemická toxicita ropy a ropných produktů není zanedbatelná - smrtelná dávka pro člověka je asi 10 ml! Toxicita těchto produktů se zvyšuje s obsahem benzenu a ještě více s obsahem antidetonačních prostředků jako je tetraethylolovo, jehož perorární LD50 je 12,3 mg/kg a patří k nejprudším jedům. Ani benzen není neškodný. Dlouholeté působení malých koncentrací může vyvolat leukemii. Poměrně vysokou toxicitu vidíme i u xylenu, styrenu a fenolu. Toluen, často zneužívaný “čichači” je velmi nebezpečný, čehož důkazem je řada úmrtí. Z organických sloučenin obsahující síru jsou to merkaptany a dimethylsulfid užívané jako rozpouštědla. Organické sloučeniny obsahující halogeny patří k význačným jedům. Již tetrachlormethan CCl4, stále používaný jako rozpouštědlo, ale i spolu s methylbromidem - náplň hasicích přístrojů, jsou silně hepatotoxické a kancerogenní. Podobně lze hovořit o methylchloridu, methyljodidu, trifluormethanu, chloroformu, dichlor - a trichlormethanu, trichlorethylenu, perchlorethylenu a chlorbutanolu. Chemicky sem patří i freony. Některé způsobují aritmii srdeční činnosti. Mají slabý narkotický účinek (zneužívají se k inhalační narkomanii). Je všeobecně známo, že freony jsou sloučeninami ničícími ozónovou vrstvu ve stratosféře, která chrání organismy před přílišnou dávkou UV záření. Poplach kolem freonů v poslední době je sice oprávněný, ale jejich škodlivý účinek je mnohem menší než účinek startu jedné rakety např. typu Challenger, která zničí během letu právě v kritických výškách 25 - 35 km v průměru 0,3 % veškerého O3 v atmosféře. Freony však přispívají i 14 % ke známému skleníkovému efektu (CO se podílí 49 %, methan 18 %). K aromatickým sloučeninám toxikologicky významným patří nitro a amino sloučeniny. Jsou to nitro-, dinitro-, trinitrobenzen a trinitrotoluen. Smrtelná dávka pro člověka se pohybuje kolem 1 g. Anilin, vznikající redukcí nitrobenzenu, působí methemoglobinemii. Smrtelná dávka je také kolem 1 g. Jak u nitrobenzenu, tak u anilinu je velké nebezpečí inhalační otravy. MAC = 5 ppm ve vzduchu. Chlorované aromatické uhlovodíky, chlorbenzeny a chlornaftaleny jsou používány jako dielektrika. Polychlorované bifenyly (PCB) mají mimořádné vlastnosti. S hlediska technologického kladné, s hlediska toxikologického silně záporné. Jsou to vysoce stabilní organické sloučeniny, které byly zavedeny do průmyslové praxe v roce 1929 pro jejich vynikající chemické a elelektrotechnické vlastnosti. Ve většině oblastí se polychlorované bifenyly prakticky používají až do dnešní doby. PCB se dostaly do popředí zájmu světové veřejnosti koncem 60. let, kdy byla publikována řada studií, věnovaných hlavně sekundárnímu působení chlorovaných pesticidů, především DDT. Výborné fyzikálně - chemické vlastnosti polychlorovaných bifenylů: tepelná stabilita, odolnost vůči kyselinám, zásadám a jiným chemikáliím, dále vůči oxidačním činidlům a hydrolýze, nízká rozpustnost ve vodě, vysoká dielektrická konstanta, malá výparnost za normální teploty - předurčují tyto látky k širokému využití v průmyslové oblasti. PCB mají v molekule bifenylu jeden až 10 atomů chloru. Teoreticky může vzniknout až 209 kongenerů. Jijich obchodní označení bylo např.: Delor 103, 104, 105, 106, Hydelor a Delotherm. Podle stupně chlorace molekuly jsou PCB viskózní olejovité kapaliny až amorfní průzračné nebo krystalické pryskyřice. Jsou dobře rozpustné v acetonu, diethyletheru, petroletheru, benzenu, hexanu, kerosenu, terpentinu, xylenu, amylalkoholu, a-butylalkoholu, ethanolu, ethylenglykolu, kyselině octové, amylacetátu a methylacetátu. Únik polychlorovaných bifenylů do ŽP úzce souvisí se způsobem a účelem jejich využívání a na likvidaci jejich zbytků. Největší množství látek se dostává do prostředí skládek, které bývají často značně nedokonalé tím, že mají propustné dno. Polychlorované bifenyly se pak dostávají do povrchových a spodních vod. Nečistoty technických produktů byly indikovány jako polychlorované dibenzodioxiny a polychlorované dibenzofurany s chlorovanými naftaleny. Většinou tyto látky způsobují nekrotické změny (odumřelé tkáně) na játrech. Patologické účinky PCB lze stručně vyjádřit takto: vliv na reprodukci, na růst jater, vyvolávají poruchy metabolismu, mutagenní, karcinogenní a imunotoxické účinky. K residuím v potravinách patří i vedlejší produkty při synthese některých herbicid a při dalších výrobách, obávané dibenzodioxiny (PCDD). Jde o 75 sloučenin, derivátů dibenzodioxinu. Příkladem je 2,3,6,7-tetrachlor-dibenzodioxin (TCDD). Chlorované dioxiny jsou látky vysoce stabilní, odolávající kratší dobu i teplotám nad 1400°C. Problémy s dekontaminací jsou tedy mimořádně nákladné. Jistou nadějí je spalování v plasmových hořácích. Dioxiny vznikají i při běžném spalování komunálních odpadů a tak jejich obsah v popílku z takových zařízení (spalovny, teplárny, …) je hrozivý (řádově 10 mg/kg popílku). Závažnost takového zamoření je o to větší, že stanovení těchto látek je mnohem složitější a tím i nákladnější než např. stanovení radioaktivity. Tím je dáno, že o zamoření kolem jaderných elektráren se mluví a neberou se v úvahu negativní efekty elektráren spalující fosilní paliva. Veřejnosti je málo známo, že okolí tepelných elektráren spalujících uhlí vykazuje vyšší radioaktivitu než okolí moderních elektráren jaderných. Také sekundární zamoření pitné vody produkty chlorace některých méně toxických znečištěnin není bez vlivu na zdraví. Vzniklé produkty (polychlorované fenoly) jsou kromě jiného mutagenní. V poslední době se ukazuje, že takových mutagenních produktů chlorování vody je více. Mezi nejnebezpečnější patří chlorované deriváty furanonů. Příklady DDT a PCB jsou varováním před unáhleným zaváděním nových látek, které jsou cizorodé a o nichž nevíme, zda nebudou mít v budoucnu dalekosáhlé negativní účinky na biosféru. Není bez zajímavosti, že v USA se počítá s nákladem 1 milionu dolarů na toxikologickou studii jedné jediné nové sloučeniny. K závadnosti potravin rostlinného a sekundárně živočišného původu přispívá značnou měrou i neuvážené používání pesticidů - insekticidů a herbicidů. Většina dosud užívaných pesticidů se může v těle hromadit a nadto otrávený hmyz je pochopitelně toxický pro jeho přirozené nepřátele, ptactvo. To po čase hyne a je nutno aplikovat větší dávky pesticidů a “spirála” se roztáčí. Důvodem ke zvyšování dávek je i to, že u částí škůdců se indukují enzymy degradující používaný pesticid a tak jeho opakovaným používáním vyšlechtíme druh škůdce s geneticky zakódovaným detoxikačním enzymatickým systémem, degradujícím příslušný pesticid. Určitou nadějí jsou biologicky degradovatelné pesticidy, které se samy v přírodě vhodně rozkládají na netoxické produkty. Jinou cestou je použití feromonů na odchyt určitých druhů hmyzu. Lze uvést řadu příkladů, kdy zejména pracovníci v továrnách na výrobu pesticidů ale i zemědělci, kteří je aplikují trpí nádorovým onemocněním. Výskyt nádorů ovarií (vaječníků) je v přímé korelaci s obsahem DDT v tukových tkáních pacientek. Velmi často si připravujeme kancerogeny sami při přípravě pokrmů. Tolik oblíbené grilování, zvláště pak za přítomnosti olejů a sojové omáčky, jsou rafinovanou, i když chutnou kancerogenní stravou. U olejů jsou zdrojem takových látek dvojné vazby, které při vysokých teplotách grilování podléhají pyroreakcím. U sojové omáčky je to pak především kyselina glutamová jako zdroj tohoto druhu kancerogenů. velkou spotřebou sojové omáčky a vznikem kancerogenních pyroproduktů se vysvětluje častý výskyt nádorů tlustého střeva v Číně. Ovšem frekvence používání takových jídel více jak jednou za 14 dní není u nás běžná. Smažení na olejích je však mnohem častější a tím i pro zdraví nebezpečnější. Tepelně nezpracované rostlinné oleje (slunečnicový a sojový především) jsou pro nás nezbytným zdrojem nepostradatelných mastných kyselin, tedy těch, které obsahují více dvojných vazeb. Jiným pyroproduktem vznikajícím při grilování je toxický PhIP. Dotkli jsme se problému kyseliny glutamové v potravě. Zdá se jisté, že větší konzumace její sodné sole “MSG” - Monosodium glutamate (nad 1 g denně) vede k syndromu čínských restaurací. Projevuje se to pocitem pálení, necitlivosti, svalového napětí v krku a obličeje, bolestí na prsou a hlavy. Může se vyvinout i pocit závratě, nausea i zvracení. Vyvíjí se u citlivých osob po několika hodinách požití potravy s MSG na lačný žaludek. Literatura: Prokeš J. a kol., Klein O., Bálek R., Chalupová V., Učební texty pro speciální dvouleté studium pracovníků MŽP ČR, ČIŽP a Státní správy v oblasti životního prostředí. Vydavatelství VŠCHT, Praha 1995 |