Gázok, gőzök, füstök, aeroszolok Környezet-egészségtan (KM030_1) Részletes toxikológia 2014/2015-ös tanév I. félév Dr. Zseni Anikó egyetemi docens SZE, MTK, Környezetmérnöki Tanszék a szervezet oxigénellátást károsíthatják a következőképpen: a belélegzett levegőből kiszorítják az oxigént fulladás (pl. CO 2, metán, etán, propán, nitrogén) felszívódnak a keringésbe akadályozzák az oxigénszállítást és -felhasználást kémiai fulladás (aszfixia) (pl. CO, ciánhidrogén, foszforhidrogén) általános mérgezést okoznak az oxigénszállítás károsítása nélkül (pl. arzénhidrogén) a légzőrendszer károsodásának helye az anyag oldékonyságától függ: leginkább vízoldékonyak: orr és felső légutak nyálkahártyája (pl. ammónia, fluorhidrogén) kevésbé vízoldékonyak: alsólégutak (pl. nitrogénoxidok, klór, ammónia, kéndioxid, hidrogénfluorid) allergiás reakciók: (pl. izocianátok, platinasók) Széndioxid Szénmonoxid rosszul levegőztetett égési folyamatoknál szaporodik fel levegőnél nehezebb helyiség aljában gyűlik össze kiszorítja az oxigént hirtelen eszméletvesztés és halál belélegzett levegő O 2 -tartalma < 10% gyors halál! 100% O 2 -tartalom: szintén fulladást okoz nincs, ami a légzőközpontot működésre bírja (5% CO 2 -t kell az O 2 mellé tenni) CO-t a hemoglobin jobban köti, mint az O 2 -t karboxihemoglobin csökken a szöveteknek leadható oxigén mennyisége az oxigén parciális nyomása a vérben majdnem normális marad a szervezet nem kap ingert a fokozott légzésre a karboxihemoglobin megtartja a vér élénkvörös színét cianózis (nyálkahártyák elkékülése) nem lép fel agy és szív sérül először (legtöbb oxigént igénylő szervek) akut mérgezés: 10% karboxihem.: fejfájás, szellemi funkciók csökkenése 20%: erős fejfájás 30-40%: szívritmus kihagyás 40-50%: görcsök és ájulás krónikus mérgezés: EKG eltérések, angina pectoris (szívtáji fájdalom), infarktus, idegrendszeri eltérések, magzat is károsodik késői központi idegrendszeri bántalmak: magatartási zavarok, bénulások látszólagos nyugalmi időszak után cukorbetegség jelentkezhet 1
Ciánhidrogén Kénhidrogén keserűmandula szagú gáz egészségesek vérében is kis mennyiségben: bizonyos ételek és cigarettázás után sejtekben a légzés enzimjeit gátolja a sejtek nem tudják a vérből az oxigént felvenni kémiai fulladás legérzékenyebb: agy akut mérgezés: szédülés, görcsök, eszméletvesztés, halál; közben hányinger, hányás, szívfrekvencia csökkenés, mellkasi fájdalom, erőltetett belégzés krónikus mérgezés: foglalkozási expozíció, nagy mennyiségű cianidot tartalmazó élelmiszer fogyasztása anya cigarettázása: újszülött kis születési súlya megnövekedett vércianidszint sejtekben a légzés enzimjeit gátolja a sejtek nem tudják a vérből az oxigént felvenni kémiai fulladás legérzékenyebb: agy akut mérgezés: súlyos szem- és légzőrendszeri irritáció, nagy mennyiségben: tüdőkárosítás és hirtelen halál a sejtlégzés gátlása miatt krónikus mérgezés: szemkárosítás, tüdőkárosítás Klórgáz Ammónia erős oxidálószer, számos sejttel reakcióba lép már 0,01% koncentrációban kifejti izgató hatását bejutási út: légzőrendszer, tüdő akut mérgezés: köhögés, nehézlégzés, fejfájás, kaparó érzés a torokban, mellkasi fájdalom, kötőhártyagyulladás, tüdővizenyő nagy mennyiség: gégevizenyő, fulladásos halál I. világháborúban: harci gáz krónikus mérgezés: orrfolyás, hörghurut, tüdőkárosodás, tüdővizenyő, a szemen szaruhártyakárosodás irritálja a felsőlégutak nyálkahártyáját, a bőrt és a kötőhártyát akut mérgezés: felső légutak károsítása, gége-, tüdővizenyő halál krónikus mérgezés: vérszegénység, csont-és izületi elváltozások felhalmozódik: csont, fogak, haj, köröm agyalapi mirigy és pajzsmirigy károsítása 2
Nitrogén-oxidok (NO x ) Etilén-oxid (ETO) Káros hatások: vízzel a tüdőben sav keletkezik tüdő szövetének elroncsolása, vérerek erős tágulása, tüdővizenyő, tüdővérzés szem és légutak nyálkahártyájának izgatása, kötőhártya gyulladás máj méregtelenítő rendszerének károsítása nyirokszövetek duzzadása, lépmegnagyobbodás C 2 H 4 O, gyűrűs éter (háromtagú, oxigéntartalmú gyűrű) színtelen, szobahőmérsékleten gáz, édeskés szagú, vízben és számos más oldószerben oldódik korábban műtéteknél, orvosi segédeszközök sterilizációjára használták ma már egyre kevésbé alkalmazzák bejutási út: légzőrendszer, bőr alkiláló anyag DNS-hez kötődik, sejtmutációkat okozhat akut mérgezés: szem-, légzőrendszer-, bőrkárosítás, fejfájás, hányás, inkoordináció, bőrgyulladás krónikus mérgezés: mutagén hatás, belélegzése után kromoszóma elváltozások Savak és lúgok Oldószerek Savak: szövetek károsítása: bőr, nyálkahártya hatás függ: koncentráció és behatási idő bőrrel érintkezve vízelvonás, kiszáradás, hőfelszabadulás (I., II. és III. fokú égési sebek), elhalás szem kötőhártya-, légzőrendszer-sérülés, tüdővizenyő belégzéses károsodás: tüdővizenyő Lúgok: savaknál jobban károsítják a szöveteket: elfolyósításos elhalás, savaknál mélyebbre hatolnak a bőrben zsírokat elszappanosítják szaruhártya fekély és elhalás lúgivás (öngyilkossági forma az 1900-as évek táján) végzetes; súlyos nyelőcsőelhalás és szűkület ipari oldószerek: zsíroldékony hatásúak víz- és zsíroldékony is: bőrön keresztül jól felszívódnak általában erősen párolognak fő bejutási út: belégzés (bőrről a nagyon erősen párolgó kevésbé szívódik fel, mert elpárolog) szerves oldószerek: lipofilek zsírgazdag szövetekben rakódnak le (zsírszövet, idegrendszer, máj) azokban a szervekben is, amelyeken sok vér halad át (szív-és vázizomzat) vér-szövet határhártya lipidekben gazdag áthatolnak a méhlepénybe ( magzat idegrendszerében végleges elváltozások), megjelennek az anyatejben is kiválasztásuk: a változatlan anyag kilégzése, anyagcseretermékek megjelenése a vizeletben bőrizgató anyagok bőrből kioldják a zsírokat légzőrendszer károsítása zsírtalanító hatás 3
Oldószerek (folyt.) Alifás vegyületek lipidoldékonyság nő, szénlánc nő, telítetlen kettős kötések száma nő központi idegrendszeri bénulás, általános érzéstelenítés erősebb hatású szívizmot érzékennyé teszik az adrenalin szívritmus rontó hatása iránt májsejtek károsítása benzol: akut: idegrendszeri bénítás krónikus: csontvelőkárosítás, fehérvérűség, rákkeltő anyag felszívódása: elsősorban tüdő, de bőr is lehet fenolok: akut: irritálószerek, altatószerek, kicsapják a fehérjéket, égések, helyi szövetelhalás (májban, vesében, húgy-ivarszervekben, szívben), központi idegrendszeri bénulás krónikus: bőrgyulladás, száraz bőr felszívódása: belégzés, bőr telített alifás szénhidrogének: metán, etán, propán: inert, fulladást okozó gáz pentán-nonán: irritáns (légzőrendszer, bőr, idegrendszer) és altató hatás metil-alkohol: hangyasavvá való lebomlása látóideg gyulladást okoz vakság (8-10 g), halál (75-100 g) bejutás: bőr, légzőrendszer etil-alkohol: teratogén hatás glikolok: akut: álmosság, zavart beszéd, fejfájás, hányás, öntudatvesztés, görcs, szív- és tüdőelégtelenség inhaláció csak ritkán, mert kevéssé párolognak krónikus: bőrgyulladás ( zsírtalanítás) Alifás vegyületek (folyt.) Peszticidek klórozott szénhidrogének: illékonyak belégzéssel felszívódnak bőrön keresztül is erős altató hatás, máj-, vesetoxikus anyagok triklóretilén: központi idegrendszer gátlása, májkárosodás heveny mérgezés: kötőhártya, légzőrendszer, nyálkahártya, bőr izgalma, altató hatás idült: bőrgyulladás, sokideg gyulladás peszticidek: természetes eredetű vagy szintetikusan előállított vegyi anyagok, melyek felhasználásával mezőgazdasági terményekre vagy az ember egészségére káros rovarokat és rágcsálókat irtják, fejlődésükben gátolják, illetve elpusztítják azokat az élőlényeket és gyomokat, melyek a kultúrnövényeket károsítják inszekticid: rovarölő akaricid: atkaölő ovicid: peteölő larvicid: lárvaölő algicid: algaölő rodenticid: rágcsálóirtó virucid: vírusirtó fungicid: gombaölő herbicid: gyomirtó növényvédő szerek (mg-i felhasználás) és irtószerek (eü-i alkalmazás) 4
Növényvédőszerek Irtószerek ~ 300 hatóanyag, ~550 készítmény engedélyezve Mo-on kb. fele gyomirtó, negyede rovarirtó 1985: 5 kg aktív hatóanyag / ha napjaink: 3 kg/ha toxikológiai meggondolások nagyüzemek széthullása, tulajdonosváltás integrált növényvédelem: ártalmatlan biológiai módszerek, pl. növénykártevők kórokozói rovarokat a csapdához csalogató szexhormonok kitinváz növekedését megakadályozó juvenil hormon mechanikai módszer: kapálás! népegészségügy használja fel fertőző betegségeket terjesztő vagy más egészségártalmat okozó, esetleg csupán kellemetlenkedő rovarok és egyéb ízeltlábúak, valamint lakott területen megtelepedett patkányok és egerek pusztítására tífusz-, malária-, pestis-, sárgaláz-, álomkórjárványok nagy mértékű csökkenése csípőszúnyogok kivédése gyomor-bél megbetegedéseket terjesztő legyek irtása nagyságrendekkel kevesebb mennyiség, mint növényvédő szerekből de! az ember közvetlen közelében, környezetében, magában az emberen (tetűirtás) alkalmazzák Peszticidek: klórozott szénhidrogének: DDT (diklór-difenil-triklór-etán) Peszticidek: klórozott szénhidrogének 1939-ben Nobel díjat kapott érte a molyirtószereket kereső Paul Müller II. világháború: japánok által elfoglalt csendes-óceáni szigetekre permetezték partra szállás előtt, a malária terjesztő szúnyogok ellen polgári lakosok, haláltáborok túlélői: DDT-vel beszórták: ruhatetű, tífuszjárványok ellen háború után: mezőgazdasági felhasználás, hatalmas terméseredmények 1949: Kis-Balaton, Ecsedi láp: maláriát terjesztő szúnyogok telepeinek felszámolása 1960-as évek közepe: USA, India, Izrael, Mo: a legmagasabb a zsírszövetekben és anyatejben a DDT koncentráció egyéb klórozott szénhidrogén készítmények: Aldrin, Endrin, Dieldrin, Klórdán, Lindán, metoxiklór,toxafen sarkvidékek, vizek, talaj, levegő: az egész földön megtalálták az anyagot lassú lebomlás, felhalmozódás a természetben és az élőlényekben vízben rosszul oldódnak mozgásuk a talajban minimális, talajvízzel alig jutnak tovább, a felhasználáshelyén maradnak ivóvíz, tej, hús,növényi táplálékokkal az emberbe idegsejtek Na-pumpa működését zavarják krónikus: alvászavar, fejfájás, központi idegrendszeri elváltozások fejlett országok: legtöbbjét betiltották ázsiai és afrikai országok még ma is alkalmazzák (olcsók) időnként a narancs, citrom héjában kimutathatók 5
Peszticidek: szerves foszforsavészterek Peszticidek: szerves foszforsavészterek II. világháború, németek: harci gáz nem merték bevetni őket a készletek számára új felhasználás után kellett nézni rovarokat is kiválóan irtják szupertoxicitás csökkentésével erre alkalmazták metil-paration, malation, diklórfosz, triklorfosz, bromofosz (Wofatox, Foszfotion, Unifosz, Ditrifon, Nexion, Bi58 készítmények) idegmérgek, irreverzibilis módon gátolják egyes ideg és ideg-izom átmenetekben az acetilkolin elbontását végző acetilkolin-eszteráz enzim működését ingerületátvitel utáni nyugalmi állapot nem tud helyreállni, ingerületi állapot fennmarad nyálfolyás, könnyezés, fokozott ingerlékenység, majd bénulás, fulladás a légzőizmok működésképtelensége következtében más enzimek működését gátolják, némely hatásmechanizmus még nem tisztázott pszichés zavar, gondolkodási nehézség,felejtés egyesek mutagének, karcinogének, tetarogének előnyük a klórozott szénhidrogén származékokkal szemben: vízoldékonyabbak, gyorsabban hidrolizálnak gyorsabban bomlanak le a környezetben és a szervezetben (talajban hetek alatt lebomlanak) környezetkárosító hatásuk kisebb hátrányuk: egyesek akutan mérgezőbbek! Peszticidek: karbamátok Peszticidek: piretroidok karbaril, dioakarb, aldikarb, benomyl (Sevin, Elocron, Tevik, Benomyl készítmények) acetilkolin-eszteráz enzim működését bénítják a kötődés azonban reverzibilis, az enzim néhány óra múlva újra működőképes környezetben hamar lebomlanak, talajra alkalmazottak viszont több hónapig hatásosak benomyl: kromoszómakárosodás, tumor alfametrin, cipermetrin, deltametrin (Fendona, Cymbus, Decis készítmények) rovarok ellen; emlős-toxicitás alacsony; halakra mérgezőek, méhekre veszélyesek idegméreg, nagy adagban nyálfolyás, izomremegés, görcsök mg-i felhasználás, eü-i irtószerek talajban nemigen mozognak, felezési idejük talajon 2-4 hét 6
Peszticidek: fenoxi-alkánsavak Egyéb peszticidek halogénezett fenoxi-alkánsavak (Dikamin, Dikonirt, Buvonil készítmények) melegvérűekre, vízi szervezetekre mérgezőek vízben jól oldódnak élő szervezetben nem halmozódnak fel pajzsmirigy működésébe avatkoznak be gyártásukkor dioxin keletkezik, amely nem megfelelő tisztításkor a készítményben marad vietnámi háború: agent orange néven lombtalanító permet dzsungelek élővilágát kipusztította, a dioxin súlyos törzsfejlődéseket okozott az amerikaiak és vietnámiak utódaiban fenol jellegű herbicidek (Novenda készítmény) sejtméreg, melegvérűekben súlyos májkárosítás aminotriazin herbicidek (Atrazin, Hungazin készítmények) stabil, nehezen bomlik le melegvérűekre mérgező: keringési, légzési károsodás, gyomorfekély, máj- és vesedegeneráció bipiridil herbicidek (Grammoxone készítmény) kiváló gyomirtó az egyik legerősebb méreg, nincs ellenszere néhány cm 3 -nyi bőrön át felszívódó adagja halál máj, vese, tüdőkárosodik Mo-on betiltották Peszticidek környezetkárosítása Peszticidek környezetkárosítása perzisztens szennyezők: hosszú ideig fennmaradnak a környezetben, levegőbe, talajba, felszíni és felszín alatti vizekbe jutnak legtöbb akut mérgezés: városi lakosok hétvégi kertjeiben (hozzá nem értés) családi parcellás kisbirtokosok: nem megfelelő szakmai ismeretek veszélyeztetik a környezetet és a fogyasztókat levegőbe jutás: permetezés raktári készletek, hulladékok párolgása gyártáskor keletkező füst szakszerűtlen, nyílt téri égetés felszíni vizek peszticiddel szennyeződhetnek: mezőgazdasági növényvédelmi munkák egészségre káros rovarok és rágcsálók elleni védekezés peszticideket előállító üzemek szennyvizének elégtelen tisztítása gondatlanság (maradék göngyölegek vízbe dobása) permetezőgépek mosóvizének felszíni vízbe eresztése orvhalászás (peszticid a vízbe döglődő halak kiemelése) ártalmak a felszíni vizek szennyeződése esetén: alacsonyrendű vízi élőlények pusztulása halpusztulás (közvetlen vagy a táplálékszervezetek pusztulása miatt) házi és vadállatok pusztulása a szennyezett víz miatt kultúrnövények megsemmisülése a szennyezett öntözővíz miatt felszíni vizek öntisztulásának gátlása a baktericid hatás miatt ivóvízként történő felhasználás nehezítése emberek károsodása a peszticidtartalmú víz fogyasztása miatt 7
Peszticidek környezetkárosítása Peszticidek: az ember veszélyeztetése felszín alatti vízbe jutva a kontamináció igen hosszú ideig tarthat felszín alatti vízbe jutásuk függ: a peszticid típusa oldékonysága alkalmazásának módja klíma évszak talaj fajtája és minősége a környéki szaprifita mikroorganizmusok típusa talajba kerülő peszticidek hatása: egy részüket a növények felveszik tápláléklánc talaj hasznos mikroflórájának kipusztítása öntisztulás gátlása, pillangósok növekedésének gátlása veszélyeztetettek: peszticidgyártásban dolgozók, peszticideket alkalmazó ipari és mg-i munkások kezelt mg-i terület környékén lakók a szennyezett levegő, víz, talaj útján az egész lakosság öngyilkossági mérgezések akut foglalkozási mérgezések: az 1970-es években, a szerves foszforsavészterekre történő átálláskor nőtt meg a számuk megfelelő képzettségű szakemberek munkába állásával a mérgezés csökkent majd újra nőtt a képzetlen felhasználók miatt (tulajdonosváltás a mg-ban) mikrotoxikus mérgezés (long term ártalom): az egész lakosságot érinti elfogadható napi bevitel élelmezésügyi várakozási idő állandó ellenőrzések Nehézfémek Ólom és vegyületei Hg, Pb, Cr, Se, Cd, Cu, Ni, Zn, Mn talajokból és vizekből táplálékláncon át az emberbe növényi és vízi szervezetekre is toxikusak biológiai hatás: stabil komplexek a szervezetben lévő enzimek SH (szulfhidril) csoportjaival szervekben, szövetekben felhalmozódnak koncentrációjuk vérben és/vagy vizeletben mérhető idegrendszeri, magatartáskárosító, reprodukciós elváltozást okozó, teratogén (embrióban, magzatban fejlődési károsodást okozó hatás), karcinogén hatás elsősorban az ólom-oxidok mérgezőek veszélyeztetettség: ólomkohászat, akkumulátorgyártás, vegyészeti iparágak, fémipar, mázolómunkák, régebben nyomdaipar (ma már fényszedés) behatolási út: gyomor-, bél- és légzőrendszer, esetleg bőr legveszélyesebb: ólompor vagy ólomgőz belélegzése a máj szűrő szerepe nem érvényesül mérgezés okozója: véráramba kerülő oldott ólom károsítja az ér- és idegrendszert, sejtméreg gátolja az SH enzimeket nagy része vizelettel és széklettel kiürül, kisebb része a csontokban lerakódik a mérgezés tünetei: vérszegénység, fakószürke bőr, vérkenetben kék szemcsék a vörösvértestekben jelei: görcsös hasi fájdalmak, bénulások, agyi működési eltérések, impotencia, menstruációs panaszok anyatejjel csecsemőkbe is 8
Higany és vegyületei Kadmium és vegyületei behatolási út: gőzök vagy por belélegzése, a szerves Hgvegyületek szájon és bőrön át is felszívódnak idegrendszeri-, vese-, bőrkárosodás, menstruációs zavarok legmérgezőbb: metil-higany (főleg vízi mikroorganizmusok hatására jön létre) táplálékláncban felhalmozódik veszélyes a halfogyasztás tünetek: ujjak érző működése romlik, látótér beszűkül, majd járás-, beszéd-, halláskárosítás a magzatok a legérzékenyebbek fogak amalgámtömése emésztőrendszer Hg-mérgezés tünetei: idegrendszeri károsodás, remegés, szellemi képességek gyengülése elmezavar, nyálfolyás, nyelv megduzzadása, vastagbél nyálkahártyáján fekélyek, gyakori csonttörés, fehérjevizelés, veseelégtelenség csontokban, májban, vesében a Hg lerakódik nyálban, anyatejben, vizeletben kiválasztódik a SH tartalmú enzimeket bénítják behatolási út: tüdőn át tüdőben, vesében, csontokban, májban felhalmozódik heveny mérgezés tünete: tüdővizenyő idült mérgezés tünete: hörghurut Króm és vegyületei behatolási út: tüdő, bőr kiválasztás: széklettel, vizelettel heveny mérgezés tünetei: kötőhártya gyulladás, hörghurut, véres széklet idült mérgezés tünete: bőrgyulladás, orrsövény átfúródás, asztma, gyomorfekély, hámfosztott bőrfelületen felmaródás ( bőr megvastagodása) Nikkel és vegyületei Foszfor és vegyületei előfordulása: cigarettafüst, gyárak légszennyező anyag kibocsátásai, zöldségek bejutási út: belégzés és lenyelés vérfehérjék albumin frakciójához kötődik nem halmozódik fel, vizelettel kiválasztódik kivéve: oldhatatlan Ni-vegyületek a tüdőben halmozódnak fel rákkeltés méhlepényen keresztül a magzatba Ni-érzékeny személyek: bőrkárosítás, bőrallergia, bőrhólyagok akut mérgezés tünetei: fejfájás, tüdőgyulladás, tüdővizenyő, krónikus vérszegénység, májkárosodás, idegrendszeri tünetek, karokon krónikus bőrgyulladás oldékony nikkel aeroszolok: orrmelléküreg gyulladás, szagérzési zavar, orrsövényátfúródás, esetleg asztma több évi lappangás után: orr-, orrmelléküreg-, tüdőrák alakulhat ki bejutási út: gőzök belélegzése, bőr tünetek: gyomorpanaszok, légcsőhurut, szájnyálkahártya kifekélyesedése, csontelhalás, csontsipolyok (idült, gyulladásos csontmegbetegedésnél a beteg csontgócot a bőrfelszínnel összekötő, gennyedő járat) (főleg az áll-, de esetleg csöves csontokon is) 9
Arzén és vegyületei felhasználása: színesfémércek kohósítása ( levegőbe) faanyag tartósítása állati takarmány adalékanyag bejutási út: As-t emittáló ipari létesítmények: belélegzés ivóvíz és élelmiszerek As-tartalma: emésztőrendszer máj,lép, bőr, haj, köröm: raktározza heveny mérgezés ritka, tünetei: hányás, hasmenés, kollapszus krónikus mérgezés tünetei: bőr elszarusodása, pigmentálódása bőrrák tüdő-, májdaganat központi idegrendszer károsodása 10