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