Metale ciężkie – charakterystyka, przykłady, zagrożenie

Metale ciężkie to określenie głównie dotyczące metali oraz półmetali, czy nawet niemetali (selen), które odznaczają się wysoką gęstością oraz właściwościami toksycznymi. Ich gęstość jest większa od 4,5 g/cm3 – stąd zwyczajowa nazwa „metale ciężkie”. Choć oczywiście w związku z tym, że do tej grupy materiałów wchodzą najróżniejsze elementy – także wyznacznik gęstości nie jest zawsze jednolity – niekiedy metale o gęstości 3,5 g/cm3 są już uważane za metale ciężkie.

Do tak szeroko pojętej definicji metali ciężkich możemy zatem włączyć metale, które na pierwszy rzut oka nie kojarzą nam się z toksycznością, jak np. miedź, złoto, srebro. Dlatego warto podkreślić, że metale ciężkie oznaczają substancje spełniające parametry gęstości, ale ich najważniejszą cechą jest wysoka szkodliwość. Zatem używamy tego określenia w kontekście metali występujących w przemyśle i odznaczającymi się toksycznymi dla człowieka i środowiska właściwościami.

Jak wygląda charakterystyka metali ciężkich? Jakie są metale ciężkie?

• są to substancje metaliczne,
• odznaczają się dużą gęstością,
• posiadają dużą liczbę atomową,
• posiadają zdolność do tworzenia w wodzie kolorowych roztworów,
• mają zdolność do akumulacji w tkankach, zarówno ludzkich, zwierzęcych, jak i roślinnych,
• są kancerogenne i toksyczne,
• są ciągliwe i kowalne,
• zazwyczaj mają srebrny kolor – występują także metale w kolorze różowawym, czerwonawym, żółtym, czy z niebieskim połyskiem – choć istnieją wyjątki od tej reguły,
• są praktycznie zawsze w stanie stałym – wyjątek stawi tylko rtęć, która ma stan płynny,
• odznaczają się wysoką temperaturą wrzenia,
• dobrze przewodzą prąd oraz ciepło.

Ze względu na swoje właściwości metale ciężkie są do dzisiaj bardzo powszechnie wykorzystywane w przemyśle ciężkim. Przede wszystkim możemy się z nimi spotkać przy produkcji stopów metali, jednak wykorzystuje się je również w przemyśle chemicznym, elektronicznym, motoryzacyjnym, elektrotechnicznym etc. Są również wykorzystywane w galwanizacji, czy też w tworzeniu warstw antykorozyjnych.

I choć są one wciąż wykorzystywane, to producenci odpadów z metali ciężkich mają obowiązek zadbać o ich odpowiednie i bezpieczne utylizowanie. Są to odpady silnie niebezpieczne, dlatego koniecznie muszą zostać one umieszczone we właściwych instalacjach do neutralizacji chemicznej. Dzięki temu możemy zniwelować negatywne działanie metali na zdrowie ludzi i na środowisko. Odstępstwa od tego obowiązku są karane grzywnami.

Jakie mamy przykłady metali ciężkich? Jeśli bierzemy pod uwagę definicję, która obejmuje tylko substancje o odpowiedniej gęstości oraz właściwościach, lista metali ciężkich wygląda następująco:

• rtęć,
• ołów,
• kadm,
• chrom,
• nikiel,
• cynk,
• arsen,
• tellur.

Warto wiedzieć także, w jaki sposób przebiega zatrucie metalami ciężkimi. Takie zatrucie nie zawsze musi mieć miejsce w zakładzie pracy. Niekiedy zdarza się, że zanieczyszczone metalami ciężkimi jest środowisko, roślinność lub też nasza żywność. W ten sposób możemy nabawić się poważnych objawów związanych z zatruciem toksycznymi metalami ciężkimi. Niestety metale ciężkie w środowisku nie są rzadkością. Wielu badaczy wskazuje na ciąg zatruć związany z łańcuchem gleba – roślina – zwierzę – człowiek. Co w zasadzie bezpośrednio wynika z rozwoju przemysłu w pobliżu miejsc produkcji żywności lub wypasu zwierząt.

Wraz z zatruciem gleby metalami ciężkimi, pojawia się również zanieczyszczenie wody tymi substancjami, co może prowadzić do tego, że zwierzęta i roślinność nieświadomie staną się nosicielami kadmu, ołowiu czy cynku, który następnie trafi do naszych organizmów. Obecnie w dobie kontroli żywności jest to o wiele rzadsze zjawisko niż zatrucie się metalami w miejscu pracy, czy też podczas przebywania w zanieczyszczonych metalami ciężkimi miejscach. Możliwe jest zatrucie się poprzez samo wchłanianie pierwiastków przez skórę, czy poprzez wdychanie zatrutego metalami powietrza. Ostatnia droga wchłaniania jest najbardziej kancerogenna.

W związku z właściwościami metali ciężkich (czyli ze zdolnością akomodacji w tkankach) poszczególne pierwiastki mogą niejako zajmować poszczególne organy zwierząt, ludzi i roślin. Warto wiedzieć, że takie zatrucie metalami nie musi się ujawnić od razu – dopiero po latach może okazać się, że regularne spożywanie żywności z tymi pierwiastkami przyniesie negatywne efekty zdrowotne.

Gdzie odkładają się metale ciężkie?

Być może niektórzy zastanawiają się, gdzie odkładają się metale ciężkie. Bardzo wiele zależy od rodzaju substancji, z którą się stykamy. Ważne jest też natężenie i siła ekspozycji na dane metale. Powszechnie uważa się jednak, że wynikiem zatrucia metalami ciężkimi są nowotwory. Najbardziej toksycznymi metalami pod tym kątem są kadm, rtęć i ołów. Najczęściej atakują one te organy, które odpowiadają za oczyszczanie organizmu – nerki, wątrobę, ale także kości, mózg oraz mięśnie. Poza tym metale te są źródłem reakcji mutagennych w organizmie, a także uszkadzają system nerwowy.

W wyniku zatrucia kadmem możemy bardzo osłabić nasz system kostny i doprowadzić do jego łamliwości, grozi nam kamica nerkowa, rozedma płuc, zapalenie błon śluzowych, niewydolność oddechowa, zaburzenia krążenia, a także zwyrodnienie mięśnia sercowego, zaburzenia rozwoju płodu, a także problemy z układem pokarmowym. Z kadmem możemy się spotkać przy produkcji barwników i stabilizatorów tworzyw sztucznych, a także w produkcji baterii kadmowo-niklowych, fajerwerków, czy też powłok galwanicznych.

Zatrucie ołowiem może nastąpić poprzez wchłonięcie przez układ oddechowy oraz skórę. Metal ten działa szkodliwie na układ pokarmowy oraz nerwowy – może spowodować rzadko już dziś występującą ołowicę. Powoduje porażenie mięśni, przewlekłe zmęczenie, zaburzenia neurologiczne oraz psychiczne, a także nowotwory nerek. Kiedyś ołów można było spotkać w farbach, drukarniach, a w zamierzchłych czasach – nawet w pudrze do twarzy. Obecnie wykorzystuje się go w produkcji akumulatorów.

Z kolei zatrucie rtęcią jest najpoważniejsze – to metal traktowany na równi z trucizną. Powoduje rozległe uszkodzenia komórek, kumuluje się w nerkach, wątrobie, a także w układzie nerwowym i działa zabójczo dla mózgu. Najczęściej zatruwamy się tym metalem ciężkim poprzez wdychanie oparów, co może skutkować nawet śmiercią. Rtęć znajduje jednak zastosowanie w produkcji elektroniki, baterii, a do niedawna także termometrów.

W jaki sposób możemy zapobiec zatruciu metalami ciężkimi? Przede wszystkim należy kontrolować spożywaną żywność. Sprawdzać, czy posiada ona certyfikaty odpowiednich organów, które świadczą o tym, że pokarm zdał pozytywnie wszelkie testy jakościowe. Oprócz tego należy zwracać uwagę na kwestie bezpieczeństwa w zakładach pracy, a także podczas przebywania wokół miejsc, w których wiemy, że znajdują się hale produkcyjne wykorzystujące metale ciężkie. Niekiedy wystarczy tylko założyć maseczkę. Jednak jeśli już dojdzie do zatrucia metalami ciężkimi, musimy podjąć zdecydowane działania.

Obecnie bardzo wiele osób decyduje się na zabieg chaletacji metali ciężkich. Jest to skuteczny sposób na leczenie zatruć metalami. Dzięki wychwytywaniu we krwi toksyn z metali ciężkich jest szansa na zniwelowanie negatywnego działania tych szkodliwych substancji. Warto jednak pamiętać zawczasu o kwestiach bezpieczeństwa pracy na co dzień.