Metale ciężkie w obecnych czasach są obecne prawie wszędzie. Ich źródłem w środowisku są wszelkiego rodzaju zanieczyszczenia, dostające się do powietrza, wody i gleby: pyły i gazy przemysłowe, ścieki, odpady. Szkodliwe substancje w powietrza, wody i gleby zostają przyswojone przez rośliny i zwierzęta, akumulując się w ich tkankach. Człowiek, będący wszystkożercą, zjada pokarm nafaszerowany różnymi metalami ciężkimi, które są bardzo niebezpieczne dla zdrowia. Skutki zatrucia nie są bowiem widoczne od razu, ale ujawniają się dopiero po wielu latach. Do tego czasu organizm jest stopniowo, powoli zatruwany. Działanie metali ciężkich może być jednak różne w zależności od rodzaju metalu i postaci, w jakiej występuje, spożytej dawki oraz stanu organizmu (wiek, ogólna kondycja). Wobec takich skutków chcielibyśmy wyeliminować te szkodliwe substancje z naszego pokarmu. Niestety, nie jest to całkowicie możliwe. Dążymy więc do tego, by jak najbardziej obniżyć ich zawartość w środowisku oraz w żywności.

OŁÓW

Ołów to metal szeroko stosowany w przemyśle. Dostaje się do powietrza wraz z dymem fabryk, hut, stalowni, cementowni oraz w spalinach samochodowych. Z powietrza opada na glebę i dostaje się do wód. Zostaje też przyswojony przez rośliny i zwierzęta. Może pozostawać w ekosystemach przez wiele lat, akumulując się w tkankach organizmów żywych. Ołów może dostawać się do gleby i wody bezpośrednio z produktów, mających go w swoim składzie, np. baterii i akumulatorów, przestarzałych rur i lutów, amunicji i dodatków do paliw. Bywa też wypuszczany do wody razem ze ściekami. Źródłem ołowiu jest też dym papierosowy.

Przewlekłe zatrucie ołowiem nazywa się ołowicą. Jest to dość złożona choroba, a szybkość jej rozwoju oraz nasilenie zależy bezpośrednio od ilości ołowiu w organizmie, co jest zależne od ilości ołowiu w środowisku oraz czasu narażenia na jego działanie. Najbardziej charakterystycznym objawem ołowicy jest tzw. cera ołowicza - bladoszare zabarwienie skóry, przybierające odcień żółtawy. Jest to wynikiem skurczu naczyń krwionośnych skóry oraz niedokrwistości, wywołanej uszkodzeniami czerwonych krwinek. Zwykle po kilku dniach występuje również tzw. rąbek ołowiczy - niebieskoczarna obwódka na dziąsłach, utworzona przez osadzający się w jamie ustnej siarczek ołowiu. Inne objawy o różnym nasileniu, występujące na tym etapie to m.in. zwiększenie pobudliwości nerwowej, zmęczenie, brak łaknienia, zaparcia i kłopoty z przyswajaniem pokarmów. W dalszym stadium ołowicy w ustach pojawia się metaliczny posmak i pojawiają się napady kolki ołowiczej. Są to ostre skurcze mięśni gładkich jelit, powodujące zwykle biegunkę i wymioty. Kolka pojawia się zazwyczaj w nocy i trwa kilka minut. Towarzyszy temu obfite pocenie się, przyspieszenie akcji serca, obniżenie temperatury ciała oraz nieprawidłowości w oddawaniu moczu (skąpomocz, białkomocz). Ołów w organizmie wywołuje wiele poważnych zaburzeń, chociażby skurcz naczyń krwionośnych w mózgu, co może prowadzić do niedotlenienia.

KADM

Kadm jest powszechnie stosowany do lutowania oraz powlekania powierzchni metali. Jest składnikiem stopów, barwników i lamp kadmowych. Do środowiska dostaje się głównie poprzez emisje z zakładów przemysłowych. Znajduje się też w dymie papierosowym - w jednym papierosie znajduje się 1-2 μg (mikrograma) kadmu, z czego około 70% przechodzi do wdychanego dymu.

Przewlekłe zatrucie kadmem to kadmica. Przez pierwszy rok objawem jest jedynie podwyższone stężenie tego metalu w kale i moczu, trudno więc wykryć kadmicę na tym etapie. Po dwóch latach widoczne już jest wyraźne osłabienie organizmu i inne charakterystyczne objawy: metaliczny posmak oraz suchość w ustach, obecność rąbka kadmowego na dziąsłach, brak łaknienia i bóle brzucha, podwyższone OB. Po pięciu latach kadmicy występują zawroty głowy i nadpobudliwość, bezsenność, krwotoki z nosa, bóle mięśniowo-stawowe oraz odwapnienie kości. Po kilkunastu latach przewlekłego zatrucia występują już nieustanne bóle mięśni, uszkodzenia nerek i szpiku kostnego, duszności, rozedma płuc oraz zwłóknienie tkanki płucnej.

RTĘĆ

Rtęć to metal płynny. Z łatwością rozpada się na małe kuleczki, przez co powiększa się powierzchnia parowania. Wykorzystywana jest szeroko do wyrobu lamp technicznych, termometrów i barometrów, aparatury badawczej, materiałów wybuchowych oraz w przemyśle farmaceutycznym i chemicznym.

Rtęć występuje w trzech postaciach: jako czysty metal, w postaci nieorganicznych soli oraz w związkach organicznych. Pod każdą postacią metal ten jest toksyczny dla organizmów żywych. Związki organiczne rtęci wchłaniają się w układzie pokarmowym. Stamtąd rozprowadzane się krwiobiegiem do wszystkich tkanek i kumulują się w narządach - głównie w wątrobie, nerkach, mięśniach oraz kościach. Skutki zatrucia pojawiają się dopiero po długim okresie utajenia. Najpoważniejszym, nieodwracalnym uszkodzeniom ulega zwykle ośrodkowy układ nerwowy. W badaniach na szczurach wykazano, że obecność selenu w diecie zmniejsza toksyczność działania rtęci. Prawdopodobnie wynika to z konkurencji obu metali o wiązanie z niektórymi białkami. Rtęć w postaci metalicznej dostaje się do organizmu zupełnie inaczej. Jej wchłanianie przez skórę i układ pokarmowy jest niewielkie (odpowiednio 0,1 i 2%), za to w 80% wchłania się przez płuca. Połknięcie rtęci np. z rozbitego termometru nie jest więc szczególnie szkodliwe, ponieważ szybko zostanie ona wydalona. Silnie toksyczne są natomiast opary rtęci, należy więc unikać ich wdychania. Rtęć jest wydalana z organizmu powoli, głównie przez nerki, ale również w ślinie i w pocie. Drażnienie ślinianek jest przyczyną ślinotoku, co jest jednym z najwcześniejszych objawów zatrucia tym metalem. Przewlekłe, powoli rozwijające się zatrucia miejsca z zakładach pracy, gdzie używana jest rtęć metaliczna lub jej związki nieorganiczne. Zmiany w organizmie doprowadzają do nieodwracalnych uszkodzeń układu nerwowego.

Głośnym przypadkiem zbiorowego zatrucia rtęcią były zachorowania w japońskiej zatoce Minamata. Lokalna fabryka tworzyw sztucznych spuszczała tu do wody swoje ścieki, w których znajdowała się rtęć. Bakterie żyjące w wodzie przeprowadzały procesy metylacji i rtęć stopniowo przesuwała się w górę łańcucha pokarmowego - trafiła do organizmów ryb, i dalej do mieszkańców rybackiej wioski. W 1953 roku urodziło się tam dziecko z uszkodzeniem mózgu. W kolejnych latach dzieci z zaburzeniami rozwoju umysłowego i fizycznego rodziło się coraz więcej. Dorośli natomiast wykazywali takie objawy jak zaburzenia ruchów, wzroku i słuchu. Przez pewien czas nie można było odkryć przyczyny tej dziwnej "zarazy", dopiero w roku 1959 wykazano, że powodem schorzeń noworodków i dorosłych było zatrucie rtęcią.

ARSEN

Związki arsenu wchodzą w skład barwników, pestycydów i niektórych lekarstw. Znaczna większość tego metalu dostaje się do organizmu droga pokarmową (80-90%), poprzez zatrutą żywność. Inną drogą jest droga oddechowa.

Szczególnie dużo arsenu zawierają tkanki ryb morskich oraz zboża. Ważnym czynnikiem, warunkującym skażenie produktów żywnościowych, szczególnie roślinnych jest gleba. W sprzyjających warunkach pełni ma ona zdolności buforujące i ochronne, istnieje więc regulacja przemieszczania się substancji z gleby do wody gruntowej oraz roślin. Zanieczyszczenie środowiska zmienia właściwości gleby, w wyniku czego jej zdolności do utrzymywania równowagi mogą zostać zaburzone. Skażenie gleby metalami ciężkimi powoduje, że rośliny zwiększają ich pobieranie, w wyniku czego szkodliwe substancje akumulują się w ich tkankach. W ten sposób arsen trafia do organizmów zwierząt oraz ludzi. Ważna jest wiedza na temat skażeń gleby, ponieważ odpowiednia gospodarka może wpłynąć na stopień zatrucia roślin. Przy wysokiej koncentracji arsenu w glebie można uzyskać rośliny zdrowe. Przy niewłaściwych zabiegach można jednak równie dobrze spowodować skażenie płodów rosnących na glebie o niskiej zawartości metali ciężkich.

Skażenia produktów roślinnych

Substancje toksyczne dostają się do roślin bezpośrednio z gleby. Ponieważ zaś produkty roślinne mają ogromne znaczenie w naszej diecie, są istotnym źródłem metali ciężkich, dostających się do naszych organizmów. Z tego powodu prowadzi się wiele badań nad poziomem koncentracji poszczególnych pierwiastków w owocach, warzywach, roślinach oleistych i zbożach.

Szczególnie niebezpieczne są dla nas warzywa, ponieważ mają one znaczny kontakt z glebą - szczególnie części podziemne. Jednym z podstawowych produktów żywnościowych są dla nas ziemniaki. Badania wykazały, że 30% kadmu i ołowiu, dostających się do organizmu wraz z żywnością, pochodzi właśnie z ziemniaków. Duże ilości toksycznych metali wykazano również w sałacie, marchwi i natce pietruszki. Nie przekraczają jednak one norm. W warzywach mrożonych zawartość metali ciężkich jest zasadniczo niższa niż w produktach świeżych. Najbardziej toksyczne z warzyw mrożonych okazały się: szpinak, pietruszka, seler i marchew. Wskazuje to na fakt, że część szkodliwych substancji (20-50%) zostaje usunięta z produktów żywnościowych podczas obierania ze skórki, moczenia w wodzie oraz gotowania. Ilość metali wypłukiwanych wówczas z rośliny zależy od jego właściwości chemicznych.

Jeśli chodzi o zboża i rośliny oleiste, to w 1997 roku badano rzepak pod kątem zawartości metali ciężkich. Okazało się, że stężenie rtęci, arsenu i miedzi w rzepaku jest bezpieczne, spożywając olej rzepakowy nie przekroczymy dopuszczalnego dziennego spożycia tych substancji*. Podobnie bezpieczna okazała się zawartość ołowiu, która stanowiła 49% normy. Stężenia metali ciężkich w zbożach mieściło się w zakresie 30-60% dopuszczalnej normy. Próby badawcze z południowej części Polski wykazywały wyższe wartości skażenia, niż próby z pozostałych części kraju.

Badano również zawartość metali ciężkich w różnych przyprawach. W wielu z nich wykazano stężenia znacznie przekraczające normy. Najwięcej kadmu znajdowało się w bazylii i kolendrze. Ołów w dużych ilościach występował w chilli, cynamonie, bazylii, estragonie, słodkiej papryce i pieprzu cayenne. Znaczne stężenia tych pierwiastków wykryto również w różnego rodzaju mieszankach przyprawowych.

Również wyroby cukiernicze, oparte na produktach pochodzenia roślinnego mogą zawierać metale ciężkie. Duże ilości ołowiu wykryto w czekoladzie i chałwie, kadmu natomiast - w orzeszkach arachidowych i laskowych, wiórkach kokosowych i ziarnie sezamowym. Nie są to wartości niebezpieczne, jednak ze względu na częstość spożywania tych produktów oraz ilość, należy zwracać uwagę na mogące zaistnieć niebezpieczeństwo. Szczególnie dotyczy to dzieci, które zjadają te przekąski często i w dużych ilościach, a ich organizmy są bardziej podatne na zatrucie.

Skażenia produktów zwierzęcych

Zwierzęta są wyższym ogniwem łańcucha pokarmowego niż rośliny, toteż w ich organizmach ma miejsce większa akumulacja metali ciężkich. Niektóre rodzaje tkanek wykazują nawet pewną wybiórczość w gromadzeniu toksyn. Badaniom wykazującym zawartość metali ciężkich w produktach pochodzenia zwierzęcego poddaje się mięso, mleko, jaja, ryby oraz inne produkty.

Na szczęście stężenie substancji szkodliwych w zwierzęcych tkankach nie jest wysokie. Ołowiu i kadmu nie wykryto w ilościach przekraczających granicę oznaczalności użytych metod w 60% badanych prób mięsa, a rtęć i arsen wykazały stężenia rzędu tysięcznych części miligrama na kilogram mięsa. Wykazane wartości nie przekroczyły dopuszczalnych norm w przypadku żadnego pierwiastka. Problemem natomiast jest obecność ołowiu w tkankach zwierząt łownych. W ich wątrobie i nerkach zawartość tego metalu jest minimalna, a w mięśniach wysoka. Świadczy to o wtórnym skażeniu tkanek zwierząt ołowiem pochodzącym z amunicji broni palnej.

Mleko i przetwory mleczne są raczej bezpieczne od skażenia metalami ciężkimi, ponieważ gruczoły mleczne są dla tych pierwiastków znaczącą barierą. Badania wykazały obecność kadmu jedynie w 4,7% próbek mleka, a tylko w jednej stężenie osiągało granicę dopuszczalnej normy. Jeśli chodzi o przetwory mleczne, to wykazano, że sery twarde mają wyższe stężenia metali niż twarogi. Obecność metali ciężkich w kurzych jajach zależy w znacznym stopniu od warunków hodowli i składu pokarmu drobiu. W jajach pochodzących z ferm, gdzie hodowla jest w pełni kontrolowana, stężenia pierwiastków szkodliwych były niskie.

W tkankach ryb słodkowodnych wykazano obecność wielu szkodliwych pierwiastków, jednak w stężeniach o wiele niższych niż dopuszczalne limity. We wszystkich przebadanych próbach mięśni i wątroby wykryto obecność rtęci i arsenu. W 18% prób mięśni i 33% prób wątroby występował ołów, natomiast kadm wykryto w 29% prób mięśni. W tkankach ryb morskich generalnie również nie wykazano niebezpiecznego poziomu pierwiastków toksycznych. Jedynie trzy próby spośród badanych przekraczały normy Unii Europejskiej - były to wątroby dorszy. W przypadku przetworów rybnych najwyższe stężenie ołowiu wykazano w konserwach w galarecie i sosie pomidorowym. Kadm znacznie (aż o 98%) przekraczał dopuszczalne wartości.

*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.