olow referat.doc

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny

Kierunek: Ochrona Środowiska

Specjalność: Rekultywacja i zagospodarowanie gruntów

Romciw Sandra, Jankowski Maciej

Temat: Występowanie ołowiu w przyrodzie i jego znaczenie.

Praca kontrolna z przedmiotu Metale ciężkie w środowisku.

Szczecin 2009/2010

Ołów jest to pierwiastek chemiczny zaliczany do metali ciężkich. Jego gęstość wynosi 11,34 g/cm3, charakteryzuje się niską temperaturą topnienia  (327,5oC), dużym ciężarem oraz niebieskawoszarym lub srebrnoszarym zabarwieniem . Jego masa atomowa wynosi 207,19 amu (z ang. atomic mass unit) Występuje w dwóch stopniach utlenienia +2 w związkach nieorganicznych oraz +4 w organicznych. Nieorganiczne sole ołowiu są raczej  słabo rozpuszczalne, znacznie lepiej rozpuszczalne są azotany i chlorany.  Ołów rozpuszcza się całkowicie w rozcieńczonym kwasie azotowym(V), z wydzieleniem tlenku azotu(II), a także w kwasie octowym, z wydzieleniem wodoru i utworzeniem octanowego kompleksu ołowiu(II). Do powszechnie znanych związków organicznych ołowiu , stosowanych jako dodatki do paliwa, należą tetraetylenek i tetrametylenek ołowiu. Ołów jest metalem miękkim, w czystej postaci pokrywa się na powietrzu warstwą wodorotlenku i węglanu. Metaliczny ołów można uzyskać z rud siarczkowych, utleniając galenit do tlenku ołowiu (II) i prażąc nieutleniony siarczek z tlenkiem ołowiu oraz poprzez redukcję tlenku ołowiu żelazem lub tlenkiem węgla. Otrzymany surowy ołów poddaje się rafinacji elektrolitycznej.

Występowanie i narażenie:

Najważniejszym źródłem ołowiu są skały magmowe i skały metamorficzne, zawierające ołów w stężeniach 10-20 mg/kg. Zawartość ołowiu w łupkach osadowych i piaskowych waha się w granicach 10-70 mg/kg. Występuje on w różnych minerałach: galenie( PbS),  anglezycie (PbSO4), cerusycie (PbCO3), piromorficie (Pb5(PO4)3Cl) oraz mimetezycie (Pb5(AsO4)3Cl). Ołów występuje w skorupie ziemskiej w ilości 0,6 ppm. Wydobywanie, wytop i oczyszczanie ołowiu, jak również wytwarzanie produktów zawierających ołów może powodować emisję tego metalu do atmosfery. Narażenie na ołów występuje przy produkcji akumulatorów, kabli, drutów, łożysk, czcionek drukarskich osłon zabezpieczających przed promieniowaniem radioaktywnym, przy produkcji barwników, insektycydów, amunicji (rdzeni pocisków), śrutu myśliwskiego i do wiatrówek, balastu, przemyśle papierniczym, poligrafii i garbarstwie. Wśród pracowników narażonych przewlekle na ołów największy odsetek

stanowią zatrudnieni w przemyśle metalurgicznym (ok. 45%), elektromaszynowym

(ok. 25%), mineralnym (ok. 5%) i chemicznym (ok. 5%).

Z badań przeprowadzonych na początku lat 90. wynika, że w Polsce

najbardziej narażona na zatrucie ołowiem jest osoba zatrudniona na

stanowisku ślusarza (16% zachorowań na ołowicę). Równie wysokie

odsetki zanotowano wśród spiekalników (16%), rafiniarzy (15%)i wytapiaczy (13%). Huty ołowiu są źródłem zanieczyszczania otaczającego je środowiska, strefa zanieczyszczenia przez taką hutę może wynosić nawet ok. 15 km. Powietrze w pobliżu hut ołowiu może stanowić źródło narażenia mieszkańców ponieważ zawiera go nieraz powyżej 80 ug/dm3. Stężenia ołowiu w wodzie pitnej w niektórych rejonach świata są większe od 50 ug/dm3, zaś w żywności ponad 2,5 mg/kg (mieso, warzywa, ryby). Małe dzieci w wieku przedszkolnym są szczególnie narażone na ołów pochodzący z otaczającego środowiska. Wynika to ze skłonności do lizania, żucia czy zjadania ciał obcych . Za główne źródło nadmiernego wchłaniania ołowiu przez dzieci uważa się farby wytwarzane z użyciem związków ołowiu. Ponadto stwierdzono, że różnego rodzaju kosmetyki mogą stanowić poważne źródło narażenia dzieci. Najważniejszym związkiem chemicznym w problematyce ochrony środowiska jest czteroetylek ołowiu powszechnie stosowany do niedawna jako dodatek do paliw używanych w benzynowych silnikach niskoprężnych, stąd jego handlowa nazwa ETYLINA. Czteroetylek ołowiu dodaje się do paliw w celu zwiększenia liczby oktanowej (LO). Powoduje to w konsekwencji zwiększenie odporności paliwa na spalanie stukowe oraz możliwość wzrostu stopnia sprężania, dzięki czemu może wzrosnąć sprawność ogólna silnika i zmniejszenie zużycia paliwa.
Ołów emitowany jest wtedy do środowiska wraz ze spalinami w postaci aerozolu, stąd zasięg jego opadu wzdłuż tras komunikacyjnych sięga do 100 m. Na 1 km dróg spadało do niedawna w Polsce śr. 8 kg ołowiu. Ołów w 80 – 90% dostaje się do organizmu człowieka z pokarmem, z tego w połowie w warzywach. Warzywa, które szczególnie akumulują ołów, to: sałata, szczypiorek, marchew i pietruszka.
Kolejnym artykułem spożywczym o dużej zawartości ołowiu może być mleko, do którego ołów w całości przechodzi z paszy spożytej przez zwierzę. Stąd niedopuszczalne jest wypasanie krów w pobliżu tras komunikacyjnych, co niestety jest w Polsce widokiem dość częstym.

Ołów w organizmie:

Ilość ołowiu wchłanianego ze środowiska do organizmu człowieka zależy od postaci, w jakiej występuje ten metal, drogi wchłaniania, aktywności metabolicznej człowieka, płci i wieku. Ołów wchłonięty z żołądka i jelita cienkiego przez żyłę wrotną dostaje się do wątroby i do ogólnego krwiobiegu. Ołów wchłonięty przez drogi oddechowe przechodzi bezpośrednio do układu krążenia, skąd przedostaje się szybciej do różnych narządów i tkanek. Kumulacja tlenku ołowiu zależy od rozmiarów cząstek oraz głębokości i częstotliwości oddychania. Około 30% cząstek ołowiu znajdujących się w powietrzu atmosferycznym, osadza się w płucach człowieka. Osadzanie cząstek pyłów w różnych częściach układu oddechowego ulega dużym wahaniom i jest uzależnione od rodzaju ekspozycji (zawodowa, środowiskowa). W przypadku wielu rodzajów ekspozycji przemysłowej  ołów w większym stopniu występuje w postaci tlenków, co umożliwia osadzanie się ich w głębszych odcinkach układu tchawiczo-oskrzelowego. Związki chemiczne, w jakich ołów występuje w powietrzu atmosferycznym, są zróżnicowane. Nierozpuszczalne związki ołowiu mogą być wchłaniane drogą fagocytozy. Pyły ołowiu osadzają się też w górnych odcinkach dróg oddechowych, z których mogą być usunięte lub połknięte.

W organizmach lądowych ołów gromadzi się przede wszystkim w kościach. Dostający się ustroju ołów praktycznie cały przenika do krwi i łączy się z białkami osocza. Na początku pobrany ołów nie wywołuje objawów zatrucia, ponieważ akumuluje się w 90% w kośćcu. Nie jest możliwe wyznaczenie momentu pomiędzy stanem nietoksyczności a ujawnieniem się zmian patologicznych. Niebezpieczeństwo zatrucia ołowiem dotyczy głownie narządów takich jak: wątroba, nerki, mózg oraz szpik kostny.

Dzienne pobranie ołowiu przez człowieka w pożywieniu wynosi ode 100 do 500µg, zaś jego wchłanianie poniżej 10% i zależy od rozpuszczalności (dzieci - 20% ). W przeciwieństwie do nieorganicznych związków ołowiu, alkilowe połączenia ołowiu łatwo się wchłaniają nie tylko przez drogi oddechowe, ale też przez układ pokarmowy i nie uszkodzoną skórę. Wchłonięty ołów najpierw dostaje się z krwią do wątroby, płuc, serca i nerek (pula szybkowymienna), potem metal gromadzi się w skórze i mięśniach (średniowymienna), żeby ostatecznie kumulować się w tkance kostnej (proces najwolniejszy lecz i najdłuższy).
     Kumulacja ołowiu rozpoczyna się już w życiu płodowym, gdyż łatwo przechodzi przez łożysko. Stężenie w kościach w przeciwieństwie do tkanek miękkich zwiększa się przez całe życie. Całkowita zawartość ołowiu u osób nienarażonych zawodowo w wieku 60-70 lat może wynosić 200 mg.

Ołów, dostarczony do organizmu z pożywieniem prawie w 90% jest wydalany z kałem, a podany pozajelitowo w postaci związków nieorganicznych wydalany jest głównie przez nerki. Z moczem wydala się 76%, z kałem 16%, a innymi drogami 8% ołowiu. Podstawowym mechanizmem wydalania z moczem jest filtracja kłębuszkowa. Szybkość wydalania ołowiu nie jest równa szybkości jego wchłaniania. Niedobór wynika ze stałego odkładania się części trgo metalu w tkance kostnej w sposób nieodwracalny.

Zatrucia ołowiem:

Jony ołowiu łączą się z enzymami i zaburzają pracę centralnego i ośrodkowego systemu nerwowego, układu krwiotwórczego oraz nerek i wątroby. Ołów jest mutagenny i może powodować raka, ponadto ma możliwość przechodzenia przez łożyskowo, przez co jest stanowi ogromne zagrożenie dla płodu. Stężenie 10 µg/dl we krwi noworodka lub matki może prowadzić do nieprawidłowego wzrostu, przedwczesnego porodu oraz opóźnień w rozwoju dziecka. Dawka powyżej 10 µg/dl jest śmiertelna dla dzieci, u dorosłych letalne może być stężenie ponad 120 µg/dl. Ołów hamuje aktywność enzymów biorących udział w syntezie hemu.Toksyczne działanie ołowiu polega na inaktywacji ALA-D ( kwasu omega amino lewulinowego), co powoduje zahamowanie syntezy PbG (porfobilinogenu) i nagromadzenie w surowicy ALA (kwas omega amino lewulinowy), wydalanego z moczem. Ołów, hamując również aktywność oksydazy koproporfirynogenu  zwiększa wydalanie z moczem koprofiryny III, a hamując aktywność ferrochelatazy powoduje w krwinkach czerwonych zwiększenie stężenia żelaza w surowicy. Zatrucia ostre nieorganicznymi związkami ołowiu zdarzają się raczej rzadko. W przypadku ostrych zatruć u człowieka występuje pieczenie w ustach, wymioty , kolka jelitowa, biegunka, przechodząca w skurczowe zaparcie, spadek ciśnienia krwi i temperatury ciała. Jednocześnie występuje krwiomocz, proteinuria oraz skąpomocz.

Związki alkiloołowiowe są bardziej toksyczne od nieorganicznych połączeń ołowiu. Toksyczne działanie tetraetylku ołowiu objawia się głównie uszkodzeniem układu nerwowego. Występują wymioty, wzmożenie odruchów, drgawki, drętwienie języka i kończyn. Jednocześnie występuje bladość skóry, spadek ciśnienia tętniczego krwi, zwolnienie czynności serca. W zatruciach ostrych tymi związkami zgon może nastąpić w ciągu kilkunastu godzin lub kilku dni, w wyniku nieodwracalnych i rozległych zmian w ośrodkowym układzie nerwowym oraz podrażnienia ośrodków oddechowego i naczynioruchowego.

Zatrucie przewlekłe. Przyczyną licznych zmian w organizmie jest narażenie na przewlekłe działanie związków ołowiu. Objawy zaburzeń dotyczą głównie, hematopoezy, oun, obwodowego układu nerwowego, nerek układu pokarmowego oraz sercowo-naczyniowego.

W wyniku narażenia przemysłowego na ołów wczesnym objawem ostrzegawczym u ludzi jest kolka ołowicza. Objawy te były stwierdzane równocześnie z objawami świadczącymi o zaburzeniu układu erytropoezy. Stwierdzano duże stężenie koproprofiryny w moczu, zwiększoną retykulocytozę, liczne nakrapiania zasadochłonne i objawy niedokrwistości.

Wpływ nieorganicznych związków ołowiu na układ nerwowy zależy od wielkości i czasu narażenia, a także od wrażliwości osób dorosłych i dzieci. U dorosłych skutki toksycznego działania ołowiu występują w obwodowym układzie nerwowym. Zmienia się szybkość przewodzenia włókien nerwowych kończyn górnych a zwłaszcza włókien motorycznych. Następstwa neurologiczne mogą być wynikiem ostrych i powtarzających się objawów encefalopatii ołowiczej, zwłaszcza u dzieci. Obiawami są: stany otępienia, niepokój, drażliwość, drżenie mięśniowe, zaburzenia pamięci i koncentracji. U dzieci, które były leczone z powodu zatruć ołowiem obserwowano zaburzenia psychiczne i słabe wyniki w nauce

Ołów w glebach

Zawartość ołowiu w glebach ma bezpośredni związek z ich składem mineralogicznym i granulometrycznym oraz pochodzeniem skał macierzystych. Ołów z uwagi na dość ograniczoną rozpuszczalność minerałów, w skład których wchodzi jest w środowisku mniej mobilny niż cynk i kadm. W warunkach silnego zanieczyszczenia ołów łatwo jednak przechodzi do łańcucha pokarmowego. Średnia zawartość ołowiu w glebach użytków rolnych Polski wynosi 13,8 mg/kg przy czym skrajnie wysokie stężenia występują lokalnie na terenie województwa śląskiego w którym to zawartość ołowiu jest prawie czterokrotnie wyższa od średniej kraju i wynosi 50,9 mg/kg. Zakres oczekiwany zawartości ołowiu 7,6- 25 mg/kg jest znacznie węższy od stwierdzonego 0,1-1722,2 mg/kg. Świadczy to o niewielkim w skali kraju, udziale gleb o bardzo wysokich zawartościach tego metalu. Największe kontury gleb o wysokiej zawartości ołowiu występują w województwach południowych co spowodowane jest działalnością hutniczą i wydobywczą. Ponad 97% gleb rolniczych kraju wykazuje naturalną zawartość ołowiu

Bibliografia:

-Brzeziński J., Chmielnicka J., Jacyszyn K., Krechniak E., Mrozikiewicz A., Seńczuk W., „Toksykologia”, Wydawnictwo lekarskie PZWL, Warszawa 1994

-Trelak H., Stuczyński T. „Polskie gleby” PWN, Warszawa. 1984

-www.wikipedia.pl

- www.rakstop.engo.pl/www/olow.htm

-www.bryk.pl