Mérgező természet

MÉRGEZŐ TERMÉSZET

Mérgező anyagok (toxinok) halmozódása az élővilágban

Az ipari és mezőgazdasági termelés, a gépjárműforgalom során nagy mennyiségben szóródnak szét a környezetünkben mérgező (toxikus) szerves és szervetlen vegyületek, amelyek veszélyeztetik az élőlényeket. A szerves vegyületek többsége abiotikus és biotikus hatásoknak köszönhetően előbb-utóbb lebomlik a természetben. A hő- és fényhatások a molekulaszerkezet folyamatos módosításával (oxidációs folyamatok) járulnak hozzá a toxicitás csökkentéséhez. A mikróbák (baktériumok, mikroszkopikus méretű gombák, állati és növényi egysejtűek) ha korlátozottan is, képesek a szerves molekulák átalakítására és kevésbé toxikus, vagy végső esetben nem mérgező vegyületek létrehozására. A folyamatok bonyolultsága miatt azonban az átalakítás éveket, néha akár évtizedeket is igénybe vehet. Ráadásul több mérgező vegyület koncentrálódik a táplálkozási láncban (1. és 2. ábra), így végső soron a csúcsfogyasztókat, köztük az embert veszélyeztetik a legnagyobb mértékben. Közismert a régebben rovarok ellen használt diklór-difenil-triklóretán (DDT) példája, amelynek alkalmazását Magyarországon az 1960-as évek végén tiltották be, de a hatóanyag maradványok még napjainkban is kimutathatók az emberi szervezetben (pl. az anyatejben is!).

.

1. ábra: A DDT halmozódás útvonala a táplálkozási láncban. A lassú lebomlás és a zsírokban történő koncentrálódás miatt a csúcsfogyasztók súlyosan veszélyeztetettek.

1. ábra: A DDT halmozódás útvonala a táplálkozási láncban. A lassú lebomlás és a zsírokban történő koncentrálódás miatt a csúcsfogyasztók súlyosan veszélyeztetettek.

.

2. ábra: A DDT koncentrálódása a táplálkozási lánc különböző szintjein. Elgondolkodtató, hogy a vizekben minimális (gyakorlatilag az emberre nem veszélyes) koncentrációban előforduló növényvédőszer a biomagnifikáció miatt tízmilliószorosára dúsul fel a csúcsfogyasztókban, veszélyeztetve azok életfolyamatait. Emiatt a csúcsfogyasztókra (pl. ember) megállapított toxicitási határértékek csak az adott toxinnal történő direkt érintkezések esetében (belégzés, felvétel táplálkozás során) igazak.

2. ábra: A DDT koncentrálódása a táplálkozási lánc különböző szintjein. Elgondolkodtató, hogy a vizekben minimális (gyakorlatilag az emberre nem veszélyes) koncentrációban előforduló növényvédőszer a biomagnifikáció miatt tízmilliószorosára dúsul fel a csúcsfogyasztókban, veszélyeztetve azok életfolyamatait. Emiatt a csúcsfogyasztókra (pl. ember) megállapított toxicitási határértékek csak az adott toxinnal történő direkt érintkezések esetében (belégzés, felvétel táplálkozás során) igazak.

.

A mérgező szervetlen vegyületek közül megkülönböztetett figyelmet érdemelnek a nehézfémek (minimum 4,5 g/cm3 sűrűségű fémek) sói, ti. stabil vegyületek, ráadásul a talajokból viszonylag nehezen mobilizálhatók. A technikai megkülönböztetés miatt nagyon heterogén tulajdonságú elemek (pl. arzén, cink, higany, kobalt, kadmium, ón, ólom, réz) tartoznak ebbe a csoportba és emiatt toxicitásuk mértéke is különböző. Vannak közöttük olyanok (pl. cink, kobalt, króm, réz), amelyekre nagyon kis mennyiségben szükségük van az élőlényeknek (néhány század, vagy tized mikrogramm napi felvétel!), de nagyobb mennyiségben már mérgezők. A látszólagos ellentmondás oka az, hogy az említett elemek felvételét és szervezetbeni forgalmát az élőlények korlátozott mértékben szabályozni tudják, emiatt egy adott fém koncentrációjának emelkedése a környezetben a szabályozásban szerepet játszó molekulák károsodása miatt az egész szervezet működését kedvezőtlenül érinti.

Ismerünk olyan fémeket is (kadmium, ólom), amelyek semmiféle biológiai funkcióval nem rendelkeznek, ennek ellenére bejutnak az élőlények sejtjeibe. Az ólom felvétel pontos folyamata még nem tisztázott. Tény, hogy átjut a légzőrendszer, az emésztőrendszer nyálkahártya hámján és a gerincesekben (így az emberben is) főleg a csontszövetben tárolódik. Ezzel magyarázható (ti. a vörös csontvelő a vér alakos elemeinek képzési helye), hogy az ólommérgezés súlyos vérszegénységet idéz elő. Régebben a benzinhez kevert ólom tartalmú kopogásgátlók miatt sokkal nagyobb volt a városlakók, a forgalmas utak mellett élők ólom kitettsége, mint napjainkban. Manapság az akkumulátorok szakszerűtlen bontása, illetve az ólom tartalmú hulladékok felelőtlen tárolása/terítése veszélyezteti a bioszférát.

A kadmium szóródása a bioszférában rendkívül veszélyes az élőlényekre, mert könnyen felvehető a sejtek számára, ugyanis a fizikokémiai tulajdonságai nagyon hasonlók a kalciuméhoz! Emiatt a kadmium rendkívül veszélyes toxikus elem, de az egyes fajok kadmium toleranciája nagyon különböző. Vannak a kadmium mérgezéssel szemben érzékeny és toleráns fajok. Utóbbiak ellenálló képessége egy sajátos védekező mechanizmus következménye, ugyanis inaktív formában halmozzák fel sejtjeikben a kadmiumot. Az inaktiválásban speciális fehérjék játszanak szerepet, így a növényekben számos fitokelatint, a gerinctelen és gerinces állatfajokban pedig fémkötő, ún. metallothionein fehérjéket azonosítottak. Egyes fajok viszonylagos védelme azonban nem jelenti azt, hogy a táplálkozási lánc egésze is védettséget élvez. Az 1970-es évek óta ismert, hogy a kadmiumot felhalmozó földigiliszták (a talajhoz képest gyakran százszoros, ezeszeres koncentrációban tartalmaznak kadmiumot!) a velük táplálkozó, kevésbé toleráns fajok (madarak, emlősök) tömeges elhullását idézhetik elő, ti. az emésztés során felszabaduló kadmium ionokat a magasabb rendű szervezetek nem képesek gyorsan inaktiválni.

A környezetszennyező (azaz emberi tevékenység során szétszóródó) vegyületeken kívül az állatok, illetve az ember egészségét is súlyosan veszélyeztethetik az azok táplálékul szolgáló fémhalmozó gombák és növények, amelyek a természetes élőhelyeken található fémionokat koncentrálhatják sejtjeikben. Az utóbbi évtizedek kutatási eredményei alapján nyilvánvalónak tűnik, hogy bár a talajok összetétele meghatározza a felvehető elemek skáláját és mennyiségét, az egyes gomba- és növényfajok az adott fajra jellemző nehézfémhalmozó tulajdonsággal rendelkeznek. A hajtásos növények többsége a toxikus fémeket a gyökér szöveteiben tárolják, így szerencsére a föld feletti hajtásokban és a termésekben a mérgező fémek jelenléte általában nem jellemző.

A termőtestes gombák (amelyek fontos táplálékként, táplálék kiegészítőkként használatosak) azonban az emberre veszélyes koncentrációban tartalmazhatnak nehézfémeket, amennyiben a természetes élőhelyen azok a fémek előfordulnak. A vadon termő csiperke fajokban, a nagy őzlábgombában és a pereszkékben a kadmium és a higany halmozódását mutatták ki. A legkisebb mértékű koncentrálódás harmincszoros, a legnagyobb mértékű ötszázszoros (!) volt a talajhoz viszonyítva. A gombákban a cink és a mangán ugyanakkora koncentrációban fordult elő, mint a talajban (tehát ezeket a fémeket a gombák nem koncentrálják), míg a vas és az ólom mennyisége szignifikánsan alacsonyabb volt a gombákban, mint a talajban. A fajra jellemző fémhalmozó kapacitás egyértelmű bizonyítékát adta Svédország ugyanazon területén 1890 és 1926 között, illetve az 1970 és 1974 között begyűjtött gombák nehézfém tartalmának összehasonlítása, ugyanis a nyolc évtized alatt nem változott az egyes fajokban a felhalmozott nehézfémek koncentrációja.

Alapvető (gasztronómiai) kérdés, hogy fogyaszthatunk-e ismeretlen területről begyűjtött termőtestes gombát, vagy ragaszkodjunk a termesztett fajokhoz? Bár a termőtestes gombák jelentős mennyiségű nehézfémet (pl. cink, kadmium, higany, mangán) képesek felhalmozni, a kötött fémionok közel 6-10%-a egyszerű mosással, további 25-40%-a forrázással eltávolítható a gombákból. Vigyázat, ez NEM IGAZ a gombák által termelt mérgekre!!! Mivel normál táplálkozás mellett csak időszakosan fogyasztunk természetes élőhelyről gyűjtött gombákat, megfelelő konyhatechnikai eljárásokkal azok mérgező nehézfém tartalma elfogadható szintre csökkenthető. Rendszeres gombafogyasztás esetén azonban nem árt mind a természetes, mind a mesterséges termőhely talajösszetételének ellenőrzése!

Dr. Molnár László

 

A mérgező anyagok élővilágban történő halmozódásáról szóló fenti téma folytatása „A környezetszennyező fémek potenciális veszélyei” című írás.

A mérgező anyagok halmozódása az élővilágban és a környezetszennyező fémek potenciális veszélyei azért rendkívül aktuális témák, mert az illegális hulladék-elhelyezés sajnos általánosan tapasztalható környezetvédelmi és természetvédelmi probléma országunkban. A környezetszennyező fémek vonatkozásában egyébként az állatvilágra is káros például az ólom, nem véletlen, hogy vizes élőhelyeken és azok védősávjában 2005-óta tilos az ólomsörét alkalmazása a vadászatok során (lásd a vad védelméről, a vadgazdálkodásról, valamint a vadászatról szóló 1996. évi LV. törvény 37. § (2) bek.). Hasonló a helyzet a nagy kárókatona gyérítésekor is. Az ólom helyett lágyvas sörétet alkalmaznak.

A környezetszennyező fémek potenciális veszélyei

A Mérgező anyagok (toxinok) halmozódása az élővilágban című írásomban ismertettem a bioszférát szennyező szerves vegyületek és nehézfémek koncentrálódását a táplálkozási láncban és a halmozódás lehetséges veszélyeire is utaltam. Célszerűnek tűnik a mérgező fémek lehetséges hatásainak részletesebb ismertetése annak érdekében, hogy tudatos tevékenységgel megelőzhessük a kóros elváltozások kialakulását.

Nyilvánvaló, hogy egy-egy élőhely (biotóp) nehézfém terheltsége több tényezőtől függ. Ismertek olyan ásványokban gazdag területek, ahol a természetes mállási folyamatok miatt szabadulnak fel jelentős mennyiségben mérgező, de a növények számára felvehető elemek a talajban. A növények által felvett fémek akár közvetlenül, akár a táplálkozási lánc közvetítésével az emberi szervezetbe kerülhetnek.

A bányaművelés során kialakított meddőhányókból is kilúgozódnak mérgező elemek, amelyek a talajvízzel nagy távolságra szállítódhatnak. Napjainkban az ipari és mezőgazdasági tevékenység nagyrészt szabályozott keretek között zajlik, így a nehézfémek szóródása korlátozottabb, mint a korábbi évtizedekben. Súlyos gondot jelentenek az illegális (néha az önkormányzatok és állami hivatalok hallgatólagos jóváhagyásával zajló, azaz félillegális?) hulladék lerakások (azbeszt tartalmú bontási törmelék, akkumulátorok, fémhulladékok stb.) amelyek nem helyi szennyezéseket okoznak, hanem a lassú kilúgozódás és elszivárgás révén a tárolótól több kilométer távolságra veszélyeztetik a lakosságot. Különösen veszélyesek a vízgyűjtő területekre lerakott hulladékok!

A felszíni vizek szennyeződése rendszerint nem éri el a kritikus (azonnali beavatkozást igénylő) szintet, azaz nem váltanak ki akut (heveny) mérgezési tüneteket. De ne feledkezzünk meg arról, hogy az alacsonyabb koncentrációban előforduló fémionok hosszú távon krónikus (idült) mérgezéseket okozhatnak abban az esetben, ha halmozódnak a szervezetben. Gyakori, hogy több hónapos (esetleg éves) kitettség után alakulnak ki a mérgezés tünetei, emiatt a környezetben szubletális koncentrációban elforduló fémionok is veszélyeztetik az élőlényeket és végső soron magát az embert. A mérgezésekkel szembeni ellenállóképesség több élettani tényező (egészségi/fittségi állapot, tápláltsági szint, életkor, szexuális nem, stb.) függvénye, emiatt jellemző, hogy a mérgezés másképp érinti az idősebbeket, a fiatal felnőtteket, gyermekeket és a fejlődő magzatokat.

Az egészséges felnőttek elviselnek rövidebb időtartamú nehézfém mérgezést anélkül, hogy annak észlehető következményei lennének, ti. az emberi szervezetnek is vannak inaktiváló molekulái és szervei. A vesében termelődő metallothioneinek a cink-, kadmium- és réz-ionok „becsomagolását” biztosítják. A csontszövet a kadmium- és az ólom-ionok inaktív felhalmozásában játszanak kulcsszerepet. A kötőszöveti falósejtekben is többféle fémion halmozódik fel csapadékképző vegyületekhez kapcsolódva. Ez a méregtelenítő kapacitás azonban véges, emiatt a krónikus mérgezések előbb-utóbb kóros elváltozások kialakulását idézik elő a szervezetben.

1. ábra. A leggyakoribb fémmérgezések célszervei az emberi szervezetben.

 

Az 1. ábra a leggyakoribb fémmérgezések eredetét (szennyezés forrása) és a mérgezés célszerveit mutatja be. Látható, hogy az alumínium idegrendszeri és bőrelváltozásokat, továbbá emésztőrendszeri zavarokat idéz elő. Az arzénmérgezés a hallószerv, a szív és a vérerek, valamint a tüdő kóros elváltozásainak kialakulásához vezet. A higany a tüdő, a vese és a bélrendszer működését károsítja. Az ólom a vesékben és a vörös csontvelőben okoz súlyos elváltozásokat. A kadmium az idegrendszer, a vörös csontvelő, a tüdő és az emésztőrendszer sejtjeit pusztítja és okoz kóros elváltozásokat. A króm a tüdő és a vékonybél működésének hatékonyságát csökkenti. A nikkel a tüdő és a vázizmok normális működését akadályozza. (Dohányosok különösen veszélyeztetettek, ti. a pöfékelés során mind a nikkel-, mind a kadmium-ionok jelentős mennyiségben érintkeznek a légzőrendszer nyálkahártyájával és jutnak be a keringési rendszerbe! A kátrányszármazékokról és a nikotinról már nem is kell beszélni…).

Figyelemre méltó, hogy a mérgező elemek főleg az ivóvízzel és a táplálékkal kerülnek be a szervezetünkbe, emiatt megkülönböztetett figyelmet kell fordítanunk az illegális hulladéktárolók megszüntetésére, illetve a hulladék lerakásának megelőzésére! Sajnos ehhez nem elégséges az állampolgári öntudat (vagy annak kialakítása), bár civil aktivitással a környezetszennyezések többsége megelőzhető, vagy felszámolható lenne, ha mindenkit a törvények betartására tudnánk kényszeríteni.

Különösen veszélyesnek tekinthetők azok a fémkoncentrációk, amelyek a felnőttekben nem idéznek elő komolyabb elváltozásokat, de súlyosan veszélyeztetik az ivarsejtek képzését és az embriók fejlődését, és azok elhalását, vagy rosszabb esetben rendellenes szervképződés miatt torzszülöttek kialakulását idézik elő (teratogén hatású elemek). Természetesen nem minden mérgező fém teratogén hatású. Az ólom, higany és kadmium esetében bizonyított a rendellenes szervképződés indukálása (agy, hallószerv és szívfejlődési problémák, nyúlszáj kialakulása stb), ami a terhesség első három hónapjára jellemző.

Dr. Molnár László

Vélemény, hozzászólás?