Biologia środowiskowa

Toksykologia środowiskowa jest naukowym badaniem skutków zdrowotnych związanych z narażeniem na toksyczne substancje chemiczne (Tabela 1) występujące w środowisku naturalnym, pracy i życia. Termin ten opisuje również zarządzanie toksynami środowiskowymi i toksycznością, a także rozwój ochrony ludzi i środowiska.

Drogi narażenia na substancje chemiczne

Aby spowodować problemy zdrowotne, substancje chemiczne muszą dostać się do twojego ciała. Istnieją trzy główne „drogi narażenia” lub sposoby, w jakie substancja chemiczna może dostać się do organizmu.

• Oddychanie (inhalacja): Wdychanie gazów chemicznych, mgieł lub pyłów znajdujących się w powietrzu.
• Kontakt ze skórą lub oczami: Dostanie się substancji chemicznych na skórę, lub do oczu. Mogą one uszkodzić skórę lub zostać wchłonięte przez skórę do krwiobiegu.
• Przełykanie (spożycie): Może się to zdarzyć, gdy substancje chemiczne rozlały się lub osiadły na żywności, napojach, papierosach, brodzie lub rękach.

Gdy substancje chemiczne dostały się do organizmu, niektóre z nich mogą przejść do krwiobiegu i dotrzeć do wewnętrznych organów „docelowych”, takich jak płuca, wątroba, nerki lub układ nerwowy.

Jakie formy przyjmują substancje chemiczne?

Substancje chemiczne mogą przyjmować różne formy. Mogą występować w postaci ciał stałych, cieczy, pyłów, oparów, gazów, włókien, mgieł i dymów. Forma substancji ma wiele wspólnego z tym, w jaki sposób dostaje się ona do organizmu i jakie szkody może spowodować. Substancja chemiczna może również zmieniać swoje formy. Na przykład płynne rozpuszczalniki mogą parować i wydzielać opary, które można wdychać. Czasami substancje chemiczne występują w formie, której nie można zobaczyć ani powąchać, więc nie można ich łatwo wykryć.

Jakie skutki zdrowotne mogą powodować substancje chemiczne?

Ostry skutek działania substancji zanieczyszczającej (termin „substancja zanieczyszczająca” oznacza substancje niebezpieczne, zanieczyszczenia, skażenia i chemikalia) to taki, który występuje szybko po narażeniu na dużą ilość tej substancji. Przewlekły efekt zanieczyszczenia wynika z narażenia na małe ilości substancji przez długi okres czasu. W takim przypadku efekt może nie być natychmiast oczywisty. Efekt przewlekły jest trudny do zmierzenia, ponieważ skutki mogą nie być widoczne przez lata. Długotrwałe narażenie na palenie papierosów, niski poziom ekspozycji na promieniowanie i umiarkowane spożycie alkoholu są uważane za powodujące skutki przewlekłe.

Od wieków naukowcy wiedzą, że prawie każda substancja jest toksyczna w wystarczających ilościach. Na przykład, małe ilości selenu są wymagane przez organizmy żywe do prawidłowego funkcjonowania, ale duże ilości mogą powodować raka. Wpływ określonej substancji chemicznej na jednostkę zależy od dawki (ilości) tej substancji. Zależność ta jest często ilustrowana przez krzywą dawka-odpowiedź, która pokazuje zależność między dawką a reakcją osobnika. Dawki śmiertelne u ludzi zostały określone dla wielu substancji na podstawie informacji zebranych z rejestrów zabójstw, przypadkowych zatruć i badań na zwierzętach.

Dawka, która jest śmiertelna dla 50% populacji badanych zwierząt nazywana jest dawką śmiertelną-50% lub LD-50. Określenie LD-50 jest wymagane dla nowych syntetycznych substancji chemicznych w celu podania miary ich toksyczności. Dawka, która powoduje, że 50% populacji wykazuje jakąkolwiek znaczącą reakcję (np. wypadanie włosów, zahamowanie rozwoju) jest określana jako dawka skuteczna-50% lub ED-50. Niektóre toksyny mają ilość progową, poniżej której nie ma widocznego wpływu na narażoną populację.

Zanieczyszczenia środowiska

Zanieczyszczenie powietrza, wody lub gleby potencjalnie szkodliwymi substancjami może mieć wpływ na każdą osobę lub społeczność. Zanieczyszczenia (Tabela 2) to często substancje chemiczne występujące w środowisku w ilościach większych niż te, które występują tam naturalnie. Możemy być narażeni na te zanieczyszczenia z różnych źródeł mieszkalnych, komercyjnych i przemysłowych. Czasami szkodliwe zanieczyszczenia środowiska występują biologicznie, np. w postaci pleśni lub zakwitu toksycznych alg.

An Overview of Some Common Contaminants

Arsen jest naturalnie występującym pierwiastkiem, który jest normalnie obecny w całym naszym środowisku w wodzie, glebie, pyle, powietrzu i żywności. Poziomy arsenu mogą się różnić regionalnie ze względu na rolnictwo i działalność przemysłową, jak również naturalne procesy geologiczne. Arsen pochodzący z rolnictwa i hutnictwa ma tendencję do silnego wiązania się z glebą i oczekuje się, że pozostanie przy powierzchni ziemi przez setki lat jako długoterminowe źródło narażenia. Drewno, które zostało poddane działaniu arsenianu miedzi chromowanej (CCA) jest powszechnie spotykane w pokładach i poręczach w istniejących domach i konstrukcjach zewnętrznych, takich jak wyposażenie placów zabaw. Niektóre podziemne warstwy wodonośne znajdują się w skałach lub glebie, która ma naturalnie wysoką zawartość arsenu.

Większość arsenu dostaje się do organizmu poprzez spożycie żywności lub wody. Arsen w wodzie pitnej jest problemem w wielu krajach na całym świecie, w tym Bangladeszu, Chile, Chinach, Wietnamie, Tajwanie, Indiach i Stanach Zjednoczonych. Arsen może również występować w żywności, w tym w ryżu i niektórych rybach, gdzie jest obecny ze względu na wchłanianie z gleby i wody. Może on również dostać się do organizmu poprzez wdychanie pyłu zawierającego arsen. Naukowcy odkryli, że arsen, nawet w niskich stężeniach, może zakłócać system endokrynologiczny organizmu. Arsen jest również znanym czynnikiem rakotwórczym u ludzi związanym z rakiem skóry, płuc, pęcherza moczowego, nerek i wątroby.

Rtęć jest naturalnie występującym metalem, użyteczną substancją chemiczną w niektórych produktach, a także potencjalnym zagrożeniem dla zdrowia. Rtęć występuje w kilku postaciach; rodzaje, na które ludzie są zwykle narażeni to metylortęć i rtęć elementarna. Rtęć elementarna w temperaturze pokojowej jest lśniącą, srebrzystobiałą cieczą, która może wytwarzać szkodliwe, bezwonne opary. Metylortęć, związek organiczny, może gromadzić się w ciałach długo żyjących, drapieżnych ryb. Aby nie dopuścić do przedostawania się rtęci do ryb, które jemy i do powietrza, którym oddychamy, ważne jest, aby produkty zawierające rtęć przekazywać do utylizacji w zakładzie utylizacji odpadów niebezpiecznych. Do powszechnie sprzedawanych obecnie produktów zawierających niewielkie ilości rtęci należą lampy fluorescencyjne i baterie guzikowe.

Pomimo że ryby i skorupiaki mają wiele zalet odżywczych, spożywanie dużych ilości ryb zwiększa narażenie danej osoby na kontakt z rtęcią. Kobiety w ciąży, które regularnie spożywają ryby o wysokiej zawartości rtęci, narażone są na ryzyko trwałego uszkodzenia rozwijającego się płodu. Dzieci urodzone przez te matki mogą wykazywać trudności motoryczne, problemy sensoryczne i deficyty poznawcze. Rysunek 1 przedstawia typowe (średnie) ilości rtęci w powszechnie spożywanych rybach komercyjnych i złowionych w celach sportowych.

Bisfenol A (BPA) jest substancją chemiczną syntetyzowaną w dużych ilościach do stosowania głównie w produkcji tworzyw poliwęglanowych i żywic epoksydowych. Tworzywa poliwęglanowe mają wiele zastosowań, m.in. w niektórych opakowaniach żywności i napojów, np. butelkach na wodę i butelkach dla niemowląt, płytach kompaktowych, odpornym na uderzenia sprzęcie bezpieczeństwa i urządzeniach medycznych. Żywice epoksydowe są stosowane jako lakiery do powlekania produktów metalowych, takich jak puszki z żywnością, korki butelek i rury wodociągowe. Niektóre uszczelniacze dentystyczne i kompozyty mogą również przyczyniać się do narażenia na BPA. Głównym źródłem narażenia na BPA dla większości ludzi jest dieta. Bisfenol A może przenikać do żywności z wewnętrznych powłok ochronnych żywicy epoksydowej w puszkach z żywnością oraz z produktów konsumenckich takich jak poliwęglanowa zastawa stołowa, pojemniki do przechowywania żywności, butelki na wodę i butelki dla niemowląt. Stopień, w jakim BPA przenika z butelek poliwęglanowych do cieczy, może zależeć bardziej od temperatury cieczy lub butelki niż od wieku pojemnika. BPA można również znaleźć w mleku matki.

Ftalany to grupa syntetycznych związków chemicznych używanych do zmiękczania i zwiększania elastyczności plastiku i winylu. Polichlorek winylu staje się bardziej miękki i elastyczny dzięki dodatkowi ftalanów. Ftalany są stosowane w setkach produktów konsumenckich. Ftalany są stosowane w kosmetykach i produktach higieny osobistej, w tym perfumach, lakierach do włosów, mydłach, szamponach, lakierach do paznokci i środkach nawilżających skórę. Są one stosowane w produktach konsumenckich, takich jak elastyczne zabawki plastikowe i winylowe, zasłony prysznicowe, tapety, winylowe miniblinds, opakowania żywności i folie plastikowe. Narażenie na niskie poziomy ftalanów może pochodzić z jedzenia żywności pakowanej w plastikowe opakowania, które zawierają ftalany lub wdychania kurzu w pomieszczeniach z minibindami winylowymi, tapetami lub niedawno zainstalowanymi podłogami, które zawierają ftalany. Możemy być narażeni na działanie ftalanów poprzez picie wody, która zawiera ftalany. Podejrzewa się, że ftalany są substancjami zaburzającymi gospodarkę hormonalną.

Ołów jest metalem, który występuje naturalnie w skałach i glebie skorupy ziemskiej. Jest on również produkowany ze spalania paliw kopalnych, takich jak węgiel, ropa naftowa, benzyna i gaz ziemny; górnictwo; i produkcja. Ołów nie ma charakterystycznego smaku ani zapachu. Symbol chemiczny pierwiastka ołowiu to Pb. Ołów jest wykorzystywany do produkcji akumulatorów, rur, pokryć dachowych, naukowego sprzętu elektronicznego, wojskowych systemów śledzenia, urządzeń medycznych oraz produktów ekranujących promieniowanie rentgenowskie i jądrowe. Stosuje się go w szkliwach ceramicznych i szkle kryształowym. Z powodu obaw o zdrowie, ołów i związki ołowiu zostały zakazane z farb domowych w 1978 r.; z lutu używanego na rurach wodociągowych w 1986 r.; z benzyny w 1995 r.; z lutu używanego na puszkach z żywnością w 1996 r.; i z folii powlekanej cyną na butelkach wina w 1996 r. Amerykańska Agencja Żywności i Leków ustaliła limit ilości ołowiu, który może być stosowany w ceramice.

Ołów i związki ołowiu są wymienione jako „racjonalnie przewidywany czynnik rakotwórczy dla ludzi”. Może mieć wpływ na prawie każdy organ i układ w twoim ciele. Może być równie szkodliwy w przypadku wdychania lub połykania. Częścią ciała najbardziej wrażliwą na kontakt z ołowiem jest centralny układ nerwowy, zwłaszcza u dzieci, które są bardziej podatne na zatrucie ołowiem niż dorośli. U dziecka, które połknie duże ilości ołowiu, może dojść do uszkodzenia mózgu, które może spowodować drgawki i śmierć; u dziecka może również wystąpić anemia krwi, uszkodzenie nerek, kolka i osłabienie mięśni. Powtarzające się niskie poziomy narażenia na ołów mogą zmienić normalny umysłowy i fizyczny rozwój dziecka i spowodować problemy z nauką lub zachowaniem. Narażenie na wysokie poziomy ołowiu u kobiet w ciąży może powodować poronienia, przedwczesne porody i mniejsze dzieci. Powtarzające się lub przewlekłe narażenie może powodować kumulowanie się ołowiu w organizmie, prowadząc do zatrucia ołowiem.

Formaldehyd jest bezbarwnym, łatwopalnym gazem lub cieczą o ostrym, duszącym zapachu. Jest lotnym związkiem organicznym, czyli związkiem organicznym, który łatwo przechodzi w stan pary lub gazu. Jest on również naturalnie wytwarzany w organizmie ludzkim w niewielkich, nieszkodliwych ilościach. Podstawowym sposobem, w jaki możemy być narażeni na działanie formaldehydu jest oddychanie zawierającym go powietrzem. Uwalnianie formaldehydu do powietrza występuje w przemyśle wykorzystującym lub produkującym formaldehyd, w produktach drewnianych (takich jak płyty wiórowe, sklejka i meble), w spalinach samochodowych, dymie papierosowym, farbach i lakierach, dywanach i tkaninach prasowanych na stałe. Lakier do paznokci i komercyjnie stosowane wykończenie podłóg emitują formaldehyd.

Promieniowanie

Promieniowanie to energia wydzielana przez atomy i jest wszędzie wokół nas. Codziennie jesteśmy narażeni na promieniowanie z naturalnych źródeł, takich jak gleba, skały i słońce. Jesteśmy również narażeni na promieniowanie ze źródeł stworzonych przez człowieka, takich jak medyczne promienie rentgenowskie i czujniki dymu. Jesteśmy nawet narażeni na niskie poziomy promieniowania podczas lotów międzynarodowych, oglądania telewizji, a nawet z niektórych materiałów budowlanych. Promieniowania nie widać, nie czuć jego zapachu ani smaku. Niektóre rodzaje materiałów radioaktywnych są bardziej niebezpieczne niż inne. Dlatego ważne jest, aby ostrożnie zarządzać promieniowaniem i substancjami radioaktywnymi w celu ochrony zdrowia i środowiska.

Radon jest gazem radioaktywnym, który występuje naturalnie, jest bezbarwny i bezwonny. Pochodzi on z naturalnego rozpadu uranu lub toru, które znajdują się w prawie wszystkich glebach. Zazwyczaj przenosi się przez ziemię i dostaje się do domu przez pęknięcia w podłogach, ścianach i fundamentach. Może być również uwalniany z materiałów budowlanych lub z wody studziennej. Radon szybko się rozpada, wydzielając radioaktywne cząsteczki. Długotrwałe narażenie na działanie tych cząstek może prowadzić do raka płuc. Radon jest główną przyczyną raka płuc wśród osób niepalących, według amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska, i drugą główną przyczyną po paleniu.

Attribution

Essentials of Environmental Science by Kamala Doršner is licensed under CC BY 4.0. Zmodyfikowano na podstawie oryginału autorstwa Matthew R. Fisher.

.