környezeti elemek – víz toxikológiai alapismeretekrexades.web.elte.hu/diakjaimnak/toxi.pdf ·...
TRANSCRIPT
-
Rausch Péter kémia-környezettan tanár
„A természet hatalmas, az ember parányi”
Szent-Györgyi Albert
Környezeti elemek – Víz
Toxikológiai alapismeretek
-
Toxikológiai alapfogalmak 2/1.
Toxikológia: méregtan; mérgek és mérgezések tudománya, amely
- mérgekkel
- hatásmódjukkal
- a mérgezés tüneteivel és kezelésük lehetőségeivel
- a mérgek törvényszéki kimutatásával foglalkozik
Toxicitás: mérgezőképesség (az élő szervezetekre gyakorolt mérgező hatás.
Mértéke szerint okozhat átmeneti vagy tartós károsodást, esetleg pusztulást is)
Méreg: mennyiségi és nem minőségi fogalom
Mérgező/toxikus: a szervezetbe kerülve egészségkárosodást okoz
Veszélyesség: az anyag szervezetbe jutásának és a mérgezés bekövetkezésének
valószínűsége
Dózis: A szervezetbe jutott anyag 1 kg testtömegre számított mennyisége
LD50: Az a koncentráció/szervezetbe jutott mennyiség, aminek a hatására a
vizsgált élőlények fele elpusztul (általában patkányokra adják meg)
Toxikológiai alapfogalmak
-
Toxikológiai alapfogalmak 2/2.
Akut toxicitás: heveny toxicitás, egy anyagnak a vizsgált szervezetben rövid idő
alatt kifejtett károsító hatása
Idült toxicitás: krónikus toxicitás, egy anyagnak hosszú időn át történő ismételt
vagy folyamatos bevitele esetén kifejtett károsító hatása
Kumulatív toxicitás: egy vegyi anyag tartós felhalmozódása a szervezetben (pl.
zsírszövetekben, csontokban)
Karcinogenitás: daganatképző (karcinogén)
Mutagenitás: károsítja a DNS-t, mutációkat kelt (mutagén)
Teratogenitás: károsítja a magzatot, udókat (teratogén)
Expozíció: az a folyamat, melynek során a vegyi anyag meghatározott környezeti
feltételek mellett valamilyen módon kapcsolatba kerül a szervezettel.
A vegyi anyag sorsa a szervezetben lehet:
- átalakulás (bomlás, enzimek szerepe)
- eloszlás (függ az oldódási viszonyoktól, szervek vérellátotságától)
- raktározódás (csont- és zsírszövetekben)
- kiürülés (epével, verejtékkel, vizelettel)
- felszívódás
Toxikológiai alapfogalmak
-
KOCKÁZATELEMZÉS
1. lépés
kockázatbecslés
2. lépés
kockázatkezelés
3. lépés
kockázati kommunikáció
1. szakasz
veszélyazonosítás
2. szakasz
veszélyjellemzés
3. szakasz
expozíció becslés
4. szakasz
kockázatjellemzés
Kockázatelemzés
-
Beviteli szintek
NOAEL
a hatástalan szint
PMTDI, PTWI, PTMI
Ideiglenesen elviselhető napi, heti, havi bevitel
Egy vegyi anyagnak az a legnagyobb koncentrációja vagy mennyisége, amely az
állatkísérletekben nem okoz kimutatható, kedvezőtlen morfológiai, funkcionális,
növekedési, fejlődési vagy élettartambeli változást.
Rákkeltő (karcinogén) vegyületekre nincs olyan alacsony beviteli szint, mely
biztonságosnak tekinthető ( dohányzás!).
Azokra a vegyi anyagokra amelyeknek nincs bizonyíthatóan hatástalan koncentrációjuk
/ mennyiségük, ideiglenesen elviselhető napi / heti / havi bevitelt, koncentrációt
vezetnek be.
Minél inkább hajlamos az adott anyag a szervezetben való felhalmozódásra, annál
inkább hosszabb időre adják meg.
Beviteli szintek – NOAEL ÉS PM?I
-
Beviteli szintek
ADI
megengedhető napi bevitel
NOAEL figyelembevételével határozzák meg.
A kémiai anyagnak szakértő bizottság által meghatározott, mennyisége, amely
NAPONTA, egész ÉLETTARTAMON KERESZTÜL fogyasztható, felbecsülhető
egészségügyi kockázat nélkül. Egysége: mg/ttkg/nap
ADI és NOAEL kapcsolata: Biztonsági faktor bevezetése
Biztonsági faktor:
A megengedhető napi bevitelnek meghatározásakor alkalmazott tényező.
10-1000 is lehet!
Beviteli szintek - ADI
-
Érdekesség – a mérlegelés fontossága!
PÉLDA:
Anyatejjel táplált csecsemők DDT kockázata. 2000-2001. évben 200 hazai
anyatej vizsgálata szerint:
- átlagos bevitel anyatejjel: 17 g/fő/nap
- míg az ADI DDT-re vonatkoztatva: 10 g/fő/nap
- Lehetséges kockázatot jelent!
DE! Az anyatejes táplálás elmaradásából származó kockázatok ennél
sokkal nagyobbak; mindenképp a szoptatást kell előnyben részesíteni.
A mérlegelés fontossága!
-
Veszélyazonosításs
Vizekben előforduló toxikus anyagok
Veszélyazonosítás Sz
erve
tlen
an
yago
k Nehézfémek: Cd, Cr, Cr(VI), Cu, Hg, Ni, Pb, Zn
Ammónium, Nitrit, nitrát, (fluorid), cianid
Fe, Mn – nem toxikus, de kellemetlen ízű lesz tőle a víz
SO42- - nem toxikus, de
nagy koncentrációban hasmenést okoz
Szer
ves
anya
gok Fenolok
Oldószerek
Olajok és zsírok
Perzisztens szerves vegyületek
Gyógyszermaradványok
Növényvédőszerek (peszticidek)
Halogéntartalmú szénvegyületek
-
Környezeti eredetű szennyezések
Nehézfémek,
szervetlen vegyületek
- Arzén és nehézfémek
- Arzén (As)
- Higany (Hg)
- Kadmium (Cd)
- Ólom (Pb)
- Egyéb szervetlen vegyületek
- Nitrát/Nitrit (NO3-/ NO2
-)
Perzisztens szerves vegyületek
(POP)
- Policiklusos aromás szénhidrogének
(PAH)
- Poliklórozott vegyületek
- Klórozott szénhidrogén típusú
növényvédő szerek
- Poliklórozott bifenilek (PCB)
- Dioxinok és dibenzofuránok
- ubiquiter szennyezők (emberi forrás)
- hosszú ideig perzisztálnak
(tartózkodnak) a környezetben és az élő
szervezetekben
- erősen lipofil (zsíroldékony) vegyületek
- a zsírszövetben raktározódnak
- átjutnak a placentán
- kiválasztódnak a tejjel
- széles toxikológiai spektrumúak
- Humán expozíció: 90%< élelmiszerrel
- természetes és emberi szennyezők
- hidrofil és lipofil vegyületek
- általában gyorsabban kiválasztódnak
- változó felszívódási mérték
- változó teratogenitás
- változó karcinogenitás
Veszélyazonosítás
-
Szabályozás Magyarországon
1. Olyan víz, amely az egészségre ártalmas mennyiségben tartalmaz
szennyező anyagot, nem hozható forgalomba, nem lehet ivóvíz.
2. A szennyező anyag szinteket ezen túlmenően az ésszerűen elérhető
legalacsonyabb szinten kell tartani. (ALARA-elv)
3. A lakosság egészségvédelme biztosítására, ahol szükséges,
határértékeket kell megállapítani az egyes szennyező anyagokra.
4. A határértékeket olyan lista formájában kell közzétenni,
határértékeket és az alkalmazandó mintavételi és vizsgálati
módszereket is.
Mielőtt félni kezdenénk…
-
Környezeti szennyeződések
PAH
Policiklusos aromás szh-nek
3,4-benzpirén 1,2-benzantracén
Szerves anyagok tökéletlen égésénél
keletkeznek. 100-nál is többre tehető a
számuk. Egy részük karcinogén és
kokarcinogén kísérleti állatokban.
Nem csak technológiai, környezeti
ártalom is, mivel talaj, levegő (dízel
motorok) és a felszíni vizek
közvetítésével is bekerülhet az élő
szervezetekbe.
Technológiai úton képződhet:
- füstölés
- füstoldatok, füstaromák (30 ng/kg)
- pörkölés (kávé), pirítás (húsfélék)
- szárítás (füstgázzal gabona)
- extraháló oldószerek (növényi olajok)
Policiklikus aromás szénhidrogének
-
Környezeti eredetű kontaminánsok
Talaj és zöldségfélék összes PAH, illetve benzapirén tartalma g/kg
TALAJ
KISKERTI
NÖVÉNYEK
SZÁNTÓFÖLDI
NÖVÉNYEK
Szerencs
Átlag
Medián
Átlag
Medián
Szélsőértékek
Átlag
Medián
Szélsőértékek
Sajószentpéter
146
67
66
72
10 - 208
196,5
64
40 - 1260
341
311
413
318
94 - 1076
197
38
35 - 518
Nagyleveles
zöldség csak benzapirén
Medián
Szélsőérték
< 0,7
0,7 – 5,8
0,7
< 0,7 - 5,7
Sárgarépa csak benzapirén
Medián
Szélsőérték
1,7
< 0,07 - 2,06
4,1
2,7 - 4,6
Környezeti eredetű szennyezések PAH-tartalom és a mezőgazdaság
-
Az egy főre eső átlagos benzapirén bevitel élelmiszerek útján (Soós Károly, OÉTI, 1977)
Tipikus bp.
tartalom g/kg
146
67
66
72
10 - 208
196,5
64
40 - 1260
< 0,7
0,7 – 5,8
Átlagos bp.
felvétel g/fő/év
146
67
66
72
10 - 208
196,5
64
40 - 1260
< 0,7
0,7 – 5,8
539,0
Évi fogyasztás
kg/fő
67,3
86,7
2,5
1,4
94,2
11,9
3,4
9,34
0,09
19,1
Gyümölcsfélék
Zöldségfélék
Étolaj
Margarin
Kenyér
Péksütemény
Édesipari lisztesáru
Füstölt húskészítmény
Füstölt sajt
Babkávé
Összesen
Régi adatok! Nagyságrend és az eloszlás érzékeltetésére.
Környezeti eredetű kontaminánsok Perzisztens szerves vegyületek
-
- zöldség, gabona, gyümölcstermesztés tiszta levegőjű helyeken
- ipari emisszió csökkentése
- pácolt, füstölt, pörkölt élelmiszerfogyasztás csökkentése
- technológiák felülvizsgálata az élelmiszeriparban
Hogyan lehet csökkenteni a PAH bevitelt?
Újpest, 1970-es évek
PAH-bevitel csökkentése
-
- Stabil, gyűrűs szerkezetű klórozott
vegyületek
- széles hatásspektrumú inszekticidek
(rovarölőszerek)
- rezisztencia kialakul velük szemben
- talajban éveken át megmaradnak
- bomlásuk lassú
- fénnyel, hővel, nedvességgel szemben
ellenállók
- kumulatívak, a zsírszövetben
halmozódnak fel.
- akut toxicitás: közepes
- krónikus toxicitás:idegrendszeri
ártalmak, lehetséges karcinogén
- LD50 érték patkányokon: 250 mg/ttkg
- ADI (össz DDT): 10 g/ttkg
- 1968-ban betiltották Magyarországon
- 1970-től kombinálva sem szabad
használni
- Magyarországon is gyártották
CH
CCl3
Cl Cl
CH
CHCl2
Cl Cl
CH
CCl2
Cl Cl
DDT és a bomlása során képződő metabolitok (bomlástermékek)
Kimutathatók a talajban, az anyatejben, élelmiszerekben. A mai szennyezettség a
perzisztáló maradékra vonatkozik
(USA-ban gyártják, Afrikában használják)
DDT
-
1. A peszticid hatóanyag a várakozási idő* alatt minél tökéletesebben
bomoljon le
2. A kezelt termények ehető részeiben a szermaradékok (hatóanyag +
aktív metabolitok + bomlástermékek) mennyisége a lehető legkisebb
legyen
3. A szervezetbe jutó szermaradékok tartós bevitel esetén se legyenek
egészségkárosító hatásúak.
* A várakozási idő (technológiai fogalom). Az adott növényvédőszer alkalmazása
és a felhasználás között kötelezően kivárandó idő, mialatt az adott
növényvédőszer megfelelően lebomlik.
Az elég jó növényvédőszer kritériumai
-
Felhasználási terület:
- Dielektromos folyadék. Kondenzátorokban, transzformátorokban
- hőátadó és hidraulikus folyadék
- peszticid hatásfokozó adalék
- lágyítószer festékekben és lakkokban
Szennyező források:
- Szennyvíziszapok
- Klór tartalmú ipari hulladékok
- Régi elektromos berendezések
- Papírgyártási hulladékok
- Szakszerűtlen égetés
Cly Clx Clx+Cly=1-10
- Stabil, gyűrűs szerkezetű klórozott
vegyületek
- toxicitás függ a térszerkezettől és a
klóratomszámtól
- akut toxicitás: közepes
- krónikus toxicitás:ideg- és immunrend-
szeri ártalmak, lehetséges karcinogén
- pajzsmirigy funkció zavara
- születési rendellenességek (teratogén)
- érdekesség: a síkszerkezetűek
ösztrogén hatásúak
- Orális LD50 érték patkányokon:
4-11 g/ttkg
- Napi bevitel: 150 ng/ttkg/nap
- ADI: 10 g/ttkg
-1970-től kezdődő betiltás
- anyatejbe bejut
Poliklórozott bifenilek
-
O Cly Clx Clx+Cly=1-8
Poliklórozott dibenzo-furánok
(PCDF)
Poliklórozott
Paradioxinok (PCDD)
O Cly Clx Clx+Cly=1-8
O
Képződés:
- nem kívánt melléktermék az iparban
- szennyezet ipari kemikáliák
- háztartási és veszélyes hulladékok égetése
- autók üzemeltetése
- szilárd üzemanyagok elégetése
- PCB tüzek, ipari hulladékok
Krónikus toxicitás:
- lehetséges karcinogén
- immunszupresszív és neurotoxikus hatás
- születési rendellenességek (teratogén)
- hormonok és enzimek működési zavara
Akkut Toxicitás:
- a legtoxikusabb PCDD:
2,3,7,8 tetraklór-dibenzo-paradioxin
LD50 értéke: 0,6-5000 g/ttkg (tengerimalac, aranyhörcsög)
- a legtoxikusabb PCDF:
2,3,7,8 tetraklór-dibenzo-furán
LD50 értéke: 5 g/ttkg (tengerimalac)
Állati zsírszövetekben raktározódik.
Dioxinok: PCDD és PCDF
-
Környezeti eredetű kontaminánsok
Átlagos nehézfém és arzéntartalmak Magyarországon (1997)
ólom
g/kg
138
71
29
58
32
58
31
53
17
75
Hús és húskészítmény
Hal és halkészítmény
Tej és tejtermék
Gabonafélék
Zöldség
Zöldségkészítmény
Gyümölcs
Gyümölcskészítmény
Halak
Cukor
Vizsgált minták száma
kadmium
g/kg
13
9
4
36
10
11
4
8
5
6
higany
g/kg
5
35
2
7
3
7
2
6
4
18
arzén
g/kg
11
20
7
16
24
16
19
19
7
27
3558 3887 1009 2232
Szervetlen mérgező anyagok
-
kadmium
g/kg
higany
g/kg
arzén
g/kg
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Hús és húskészítmény
Hal és halkészítmény
Tej és tejtermék
Gabonafélék
Zöldség
Zöldségkészítmény
Gyümölcs
Gyümölcskészítmény
Halak
Cukor
ólom
g/kg
Átlagos nehézfém és arzéntartalmak Magyarországon (1997)
Szervetlen mérgező anyagok
-
Nehézfémek – Ólom (Pb)
Természetes forrás:
- vulkáni tevékenység
Emberi tevékenység:
- bányászat
- fémkohászat, acélgyártás
- akkumulátorok
- pigmentek
- benzinadalékok
Emberi expozíció:
- élelmiszerek ólomszennyezettsége
- ipar
- közlekedés
- ónforrasztású konzervdoboz
- mázas kerámiaedények
(citromos tea kioldja 1-2 mérgezés/év)
- Szerves ólomvegyületek a bőrön át is
felszívódnak. Egyébként légutakon,
emésztőcsatornán.
- Kiválasztás: vizelet (75-80%)
- humán teratogén, lehetséges karc.
0 50 100 150
csokoládé
cereáliák
cukor
tojás
gyümölcsök
tej és tejtermék
feldolgozott hús
italok
zöldségfélék
burgonya
zsírok és olajok
Pb tartalom élelmiszerekben g/kg
Napi étrend: 13,1 g
TDI (60 ttkg): 214 g
Ólom
-
Nehézfémek – Kadmium (Cd)
Természetes forrás:
- greenockit (CdS)
- ásványban és cinkércben
Emberi tevékenység:
- ipari emisszió
- természetes foszfát műtrágyák
- komposztált városi hulladékok (!)
- gyógyszerek, favédőszerek
Emberi expozíció:
- táplálkozás
- cereáliák, olajos magvak
- zöldségek
- állati belsőségek
- ló
- tengeri, élőlények
- vadon élő gombák
- dohányzás
- élelmiszerekkel érintkező felületek
(kerámia-ötvözetek, műanyagok)
- lassú kiválasztódás
- bizonyítottan rákkeltő
0 100 200 300 400 500
tej, tojás
gyümölcs
hús
zöldség
cereália
hal
kagyló, rák
állati vese
Cd tartalom élelmiszerekben g/kg
Napi étrend: 32 g
TDI (60 ttkg): 60 g
Kadmium
-
Nehézfémek – Higany (Hg)
Természetes forrás:
- levegő, talaj, kőzetek
- természetes vegyületek
Emberi tevékenység:
- ásványok feldolgozása
- kohászat
- gyógyszerek,
Vízi környezetben:
Erős feldúsulás:
vízplanktonalgákkishalakragad.
A vér higanyszintje és a halfogyasztás
között van összefüggés.
Felszívódás és biológiai felezési idő
- szerves higany: 90% - 50 nap
- szervetlen higany: 5-15% - 40 nap
- elemi higany: 0-50% - 70 nap
Tengeri halfogyasztás hatása vér
higany szintjére:
- Soha nem eszik halat: 2-5 g/kg vér
- Mérsékelt (1-2x/hét): 10 g/kg vér
- Naponta: 400 g/kg vér
0 10 20 30 40
hal és halkészítmény
cukor
cereália
gyümölcskészítmény
hús és húskészítmémy
italok
zöldség
zöldségkészítmény
tej és tejtermék
Hg tartalom élelmiszerekben g/kg
Napi étrend: változó g (szokások!)
TDI (60 ttkg): 43 g
Higany
-
Arzén (As)
Természetes forrás:
- kőzetek mállása
- mélyfúrású víz
- vulkanikus tevékenység
Emberi tevékenység:
- ásványok feldolgozása
- kohászat, kőszén égetése
- peszticidek
- gyógyszerek, favédőszerek
Vízi környezetben:
Tengerben: Az össz As koncentráció:
0,5-50 mg/kg állat+növény
Édesvízi halakban:
-
Nitrát és a nitrit
Nitrit (NO2-)
A nitritek a salétromossav (HNO2) sói
NaNO2, fehér színű só (E 250)
Oldata enyhén lúgos kémhatású
Húsételek tartósítására használják
Biztonsági okokból színezik
Halálos adagja:
71 mg/ttkg
(4,5-5 g)
Nitrát (NO3-)
A nitrátok a salétromsav (HNO3) sói
NaNO3, fehér színű só (E 251)
Oldata semleges kémhatású
Tartósításra használják
Növényi tápanyag, műtrágyákban
Közvetlenül
nem
mérgező
Nitrit és nitrát
-
Szervetlen vegyületek – Nitrát és a nitrit
Fő étrendi forrás:
- zöldségek
- víz (csecsemőnél) Alföldi kutak
Emberi tevékenység:
- műtrágyázás
- húsok színének megtartása
Felszívódás:
- a toxicitás a nitrát nitritté való
alakulásából származik. A nitrit reagál a vér
hemoglobinjával methaemoglobi-némia.
50% Met hemoglobin halálos, 10% tüneteket
okoz
-Felnőttekben a mthaemoglobin-reduktáz
csökkenti a mérgező hatást. Csecsemőkben
ez az enzim még nincs, ezért
veszélyeztetettek (kék kór).
Kiválasztás:
- a vese gyorsan kiválasztja
Toxicitás:
- A nitrát/nitrit állatkísérletekben mutagén.
- Lehetséges karcinogén,átjut a placentán
NO
3- ta
rta
lom
éle
lmis
ze
rekb
en
mg
/kg
Napi étrend: 150 mg
Lakto-vegetáriánusok: 300-400 mg
ADI (60 ttkg): 222 g
0 - 400
burgonya
karfiol
paprika
paradicsom
400 - 1000
sóska
petrezselyem
sárgarépa
uborka
hagyma
1000-2000
paraj
kelkáposzta
káposzta
retek
karalábé
fejessaláta 2000 felett
Nitrát