Raskmetallid

Raskmetallid ehk raskemetallid on metalliliste omadustega elemendid, mille tihedus on suurem kui 5000 kg/m³. Neid seostatakse eelkõige keskkonna saastumise ja toksilisusega. Levinumad raskmetallid on arseen (As), kaadmium (Cd), koobalt (Co), kroom (Cr), vask (Cu), elavhõbe (Hg), mangaan (Mn), nikkel (Ni), plii (Pb), tina (Sn) ja tallium (Tl), nende lubatud sisaldused nt. merevees ja emissioonid loodusesse on seadusega reguleeritud. Mõned neist elementidest (Cu, Co, Mn, Cr) on inimestele väikestes kogustes vajalikud, näiteks ainevahetuses. Veelgi väiksem osa keha massist on ultramikroelemendid ehk jälgelemendid. Nendeks on metallid, mis osalevad metaboolsetes reaktsioonides vaid katalüsaatoritena, nagu näiteks Ni. Organismile on ka väga väikestes kogustes kahjulikke raskmetalle, isegi kantserogeenseid või mürgiseid raskmetalle. Kesknärvisüsteemi kahjustavad Mn, Hg, Pb, As; maksa- ja neerukahjustusi tekitavad Hg, Pb, Cd, Co; naha, luude ja hammaste probleeme põhjustavad Ni, Cd, Co, Cr. Antropogeensed allikad: metallide kaevandamine ja töötlemine, söe- ja naftasaaduste põletamine, väetiste tootmine ja väetamine, jäätmete ümbertöötlus ja põletamine, liiklus. Samuti jõuab tööstustest ja mujalt saastatus ka veekogudesse. Looduslikud allikad: vulkaaniline tolm, maismaa tolm, metsade või muude ökosüsteemide põlengud, ookeaniline mereline aerosool. Kaadmium esineb looduses maagis koos tsingiga, vähemal määral ka plii või vasega. Tekib fossiilkütuste põlemisel, fosforväetistest, raua ja terase ning ka tsemendi tootmisel, samuti looduslikest allikatest. Organismi satub kaadmium peamiselt seedetrakti või hingamisteede kaudu. Kõige ohtlikum on kaadmiumit sisaldavate tolmude või aurude sissehingamine. Sigareti suitsetamisel hingatakse 10% kaadmiumi kogusest kopsudesse. Kuni 50% sigareti kaudu sissehingatud kaadmiumist absorbeerub kopsudes. Suitsetajatel on kaadmiumi sisaldus 4–5 korda kõrgem kui mittesuitsetajatel. Pikemaajaline kaadmiumi kokkupuude võib põhjustada luude hõrenemist, kuna luudest tõrjutakse kaltsium välja ja see asendub kaadmiumiga. Juba väike hulk kaadmiumi suurendab luuhõrenemise riski. Itai-Itai haigus on üks tuntum kaadmiumimürgistusest alanud epideemia. Samuti on kaadmium kantserogeenne: võib tekitada kopsu-, eesnäärme või neeruvähki. Plii tekib eelkõige autokütusest, tolmust ja tööstustest lenduvast gaasis. Kuna järjest rohkem kasutatakse pliivaba bensiini, on plii emissioon arenenud maades vähenenud. Lisaks tekib pliid kaevandustes ja metallitööstuses, samuti värvides. Organismi jõuab see nii õhust kui ka toidu kaudu. Juba väike kogus pliid on inimesele väga ohtlik. Kuna plii ei lagune looduses, siis kokkupuutel maapinnaga võib see sinna jääda pikaks ajaks. Samuti on plii kahjulik bioloogilistele süsteemidele. Plii akumuleerub mulla ülemises kihis ja on liikumatu. Kui seda pidevalt juurde tekib, ei taastu normaalne mullasüsteem. Plii ei lahustu vees ja tekitab organismidele raskeid kahjustusi. Pideva pliiga kokkupuute korral võib mürgistus alata kergest psüühikamuutustest ja lõppeda surmaga. Olulised tegurid on sel puhul raskmetallidega kokkupuute kestus, doosid ja inimese vanus. Kergem pliimürgistus põhjustab väsimust, keskendumisraskusi, mälunõrkust, unehäireid ja ärrituvust. Ägedama mürgistuse sümptomid on unisus, krambid, segadus, koljusisese rõhu tõus, mis viivad teadvusetuse ja surmani. Kahjustused võivad olla ka püsivad. Kesknärvisüsteem kahjustub, kui pliisisaldus on üle 3 µmol/l. Plii võib inimesele vähki tekitada. Imikud, rasedad naised ja looted on pliimürgistusele kõige vastuvõtlikumad. Lastel imendub plii seedetraktis. Tagajärgedeks võivad olla ajukahjustused, käitumis-, kontsentratsiooni- või õppimishäired. Kroomi ohtlikkus sõltub selle kogusest ja vormist. Kolmevalentne kroom (Cr(III)) on hädavajalik mikroelement organismis, kuuevalentne (Cr(VI)), aga toksiline. Kroomi tekib metalli- ja nahatööstustes, samuti kasutatakse seda mootorite osades, pidurites. Kroom on väga hea teiste metallide kattematerjal, kuna see on tugev ja korrosioonivastane materjal. Lisaks kasutatakse kroomi puidu säilitamisel. Kroom kaitseb puitu seente, putukate ja ka termiitide eest. Kuuevalentse kroomi ülemäärasel annustamisel võivad tagajärgedeks olla surmaga lõppevad maksa- ja neerukahjustused. Väiksemad annused ärritavad seedetrakti limaskesta, samuti on olnud seedetrakti- ja hingamiselundite vähi juhuseid. Mangaani kasutatakse pliivaba bensiini lisandina ja teda vabaneb keskkonda ka kivisöe põletamisel. Mangaanimürgistus on tihti mangaanimaagi kaevandavatel töölistel. Haigusnähud on psüühilised häired. Teised sümptomid sarnanevad Parkinsoni tõvega: jäikus, liigutuste aeglus ja värinad. Arseeni kasutatakse enamasti pestitsiidide ja puidukaitsevahendite tootmisel ja kasutamisel, kuna arseen on väga mürgine putukatele, bakteritele ja seentele.. Arseeni kasutatakse ka veise- ja seafarmides toidulisandina, kuna sea aitab loomadel kiiremini kaalus juurde võtta ja hoiab ära haigusi. Metallilist arseeni kasutatakse plii tugevdamiseks sulamites. Arseen jõuab organismi toidu ja joogi kaudu, ka sissehingatav arseen on ohtlik. Samuti puutuvad arseeniga kokku inimesed, kes töötavad metallitööstuses, klaasitootmises või säilitavad puitu. Arseen akumuleerub küüntes ja juustes, mistõttu saab neid kasutada biomarkeritena. Arseen põhjustab peamiselt seedetrakti ja kesknärvisüsteemi kahjustusi. Mürgistuse sümptomid sarnanevad kooleraga: kõhuvalu, oksendamine, kõneraskused, lihasspasmid, segasus, kooma. Ravimata mürgistus lõppeb sageli surmaga. Krooniline arseeni mürgistus suurendab riski kopsu-, neeru- ja nahavähi tekkeks. Elavhõbedat kasutatakse elektriseadmetes, patareides, lampides, kraadiklaasides. Varem on seda kasutatud ka pestitsiidides, fungitsiidides, antiseptikumides, pleegitavates kreemides, ka stomatoloogias hõbeplommides ehk amalgaamplommides. Kuigi paljud elavhõbedat sisaldavad ained või aparatuurid on keelatud, kasutatakse neid ikka veel. Toksilisuse seisukohast on olulise tähtsusega elavhõbeda esinemise vorm. Pärast kokkupuudet elavhõbedaauruga on kesknärvisüsteemi elavhõbedasisaldus kümnekordne võrreldes sama koguse manustamisega suu kaudu. Kesknärvisüsteemis jaguneb elavhõbe ebaühtlaselt, kogunedes väikeajju ja piklikaju piirkonda. Elavhõbe eemaldub aeglaselt, poolestusaeg on umbes aasta. Ekspositsioonist sõltuvalt varieeruvad sümptomid kergest isiksushäirest kuni dementsuseni välja. Tüüpilised on värinad. Tööstused kasutavad anorgaanilist elavhõbedat ja tihti satuvad elavhõbedajäägid heitveega veekogudesse. Samade veekogude kaladelt on leitud hoopis orgaanilist metüülelavhõbedat. Veekogude põhjamuda mikroobid muundavad anorgaanilise elavhõbeda märgatavalt ohtlikumaks metüülelavhõbedaks. Metüülelavhõbe jõuab veekogu toiduahelasse ja kuhjub ahela kõrgeimal astmel olevates röövkalades. Mida kõrgemal astmel kala on toiduahelas ja mida vanem ta on, seda tõenäolisemalt sisaldab ta kahjulikes kogustes metüülelavhõbedat. Minamata katastroof on üks tuntumaid metüülelavhõbeda mürgistusi. Erinevalt anorgaanilisest elavhõbedast kahjustab metüülelavhõbe peamiselt suuraju koort. Raskemateks tagajärgedeks on jäsemete halvatus, liikumisraskused, tundehäired, kuulmise nõrgenemine ja psüühikahäired. Arenev kesknärvisüsteem on mõjudele tavaliselt tundlikum, seega rasedad ei tohiks elavhõbedat sisaldavat kala üldse süüa. Amalgaamplommist vabanevad väikesed elavhõbedakogused, mis kahjustavad tervist. Keskkonda sattudes on see juba väga kahjulik aine. Võrreldes soontaimedega puuduvad sammaldel kaitsvad kattekoed ja juured. Nad toituvad kogu kehaga otseselt sademetest toiteioone haarates, koos sellega ka raskmetallid. Seda omadust kasutatakse raskmetallide saaste kaardistamisel. Kasutatakse maapinnasamblaid, nendeks on enamasti harilik palusammal ja harilik laanik. Nad akumuleerivad raskmetalle proportsionaalselt nende sisaldusega õhus, omastavad Cd, Cr, Cu, Fe, Ni, Pb, V ja Zn. Esimene raskmetallide protokoll oli 1998. aastal Åarhus, mis oli osa Genfi konventsioonist (piiriülese õhusaaste kauglevi konventsioon). Piirati eelkõige Cd, Hg ja Pb emissioone, eesmärgiga need täielikult käitlusest eemaldada. Ron Zevenhoven, Pia Kilpinen: Control of Pollutants in Flue Gases and Fuel Gases[alaline kõdulink]. TKK, Espoo 2001. Ann Chim (2006) "Natural sources and heavy metals." Morrow, H. (2010). "Cadmium and Cadmium Alloys". Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley & Sons. pp. 1–36. Friberg, L. (1983). "Cadmium". Annual Review of Public Health 4: 367–367. Jarup, L. (1998). "Health effects of cadmium exposure—a review of the literature and a risk estimate". Scandinavian Journal of Work, Environment and Health 24: 11–51. Lead in Air: Health. United States Environmental Protection Agency. Risto Santti, Astrid Saava: Muutuv keskkond ja tervis, Tallinna Tehnikaülikool 1996. ToxFAQs: Chromium". Agency for Toxic Substances & Disease Registry, Centers for Disease Control and Prevention. February 2001. Retrieved 2007-10-02. Dennis, J. K.; Such, T. E. (1993). "History of Chromium Plating". Nickel and Chromium Plating. Woodhead Publishing. pp. 9–12. Hingston, J. et al. (2001). "Leaching of chromated copper arsenate wood preservatives: a review".Environmental Pollution 111 (1): 53–66. Roth JA (2006). "Homeostatic and toxic mechanisms regulating manganese uptake, retention, and elimination". Rahman, FA; Allan, DL; Rosen, CJ; Sadowsky, MJ (2004). "Arsenic availability from chromated copper arsenate (CCA)-treated wood". Journal of environmental quality 33 (1): 173–80. Nachman, Keeve E; Graham, Jay P.; Price, Lance B.; Silbergeld, Ellen K. (2005). "Arsenic: A Roadblock to Potential Animal Waste Management Solutions". Environmental Health Perspective 113 (9): 1123–1124. Sabina C. Grund, Kunibert Hanusch, Hans Uwe Wolf (2005), "Arsenic and Arsenic Compounds", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH. Gautam Samanta, Ramesh Sharma (2003) "Arsenic and other elements in hair, nails, and skin-scales of arsenic victims in West Bengal, India" M.Amini (2002) "Arsenic Poisoning: Not Very Common But Treatable." J. F. Musselman and QEP, "Sources of Mercury in Wastewater, Pretreatment corner". ^ Cocoros, G.; Cahn, P. H.; Siler, W. (1973). "Mercury concentrations in fish, plankton and water from three Western Atlantic estuaries". Journal of Fish Biology 5 (6): 641–647. Torunn Berg and Eiliv Steinnes "Use of mosses (Hylocomium splendens and Pleurozium schreberi) as biomonitors of heavy metal deposition: From relative to absolute deposition values" 1997 "1998 Aarhus Protocol on Persistent Organic Pollutants (POPs)". United Nations Economic Commission for Europe.