Prvky - systematicky s-prvky Toxikologie
Ing. Lucie Kochánková, Ph.D.
Zdrojem ilustračních obrázků jednotlivých prvků http://cs.wikipedia.org/
2
Lithium výskyt • z alkalických kovů nejtoxičtější, • smrtelná dávka LiCl pro člověka jen několik gramů, (podobností se sodíkem a draslíkem)
• hůře se vylučuje při nedostatku sodných iontů, při otravě lithiem jako protijed NaHCO3, urychlí vylučování Li • u novorozenců struma a poškozená centrální nervová soustava (CNS), • při akutní otravě: nevolnost, průjmy, třes, poruchy pohybové souhry, hlubší poruchy - artikulace řeči, křeče 3
Sodík × Draslík • biogenní prvky, vzájemně nezastupitelné • pro přenos nervových vzruchů, činnost srdce, udržují osmotickou rovnováhu toxicita: • NaCl toxický pro člověka 150-280 g - z buněk odčerpá vodu, • roztoky s větší koncentrací než 0,9 % soli - už nezaženou žízeň, ale vodu odnímají • KCl 6× jedovatější než NaCl - již 15 g způsobuje otravu, křeče, nepravidelný srdeční rytmus - kardiotoxický • draslík je esenciální pro rostliny, některé herbicidy uměle vytvářejí nedostatek draslíku 4
Baryum • BaCO3 složkou otravných návnad pro hlodavce, • BaCl2 silně jedovatý (0,8-2 g smrtelná dávka) dráždí trávicí ústrojí (zvracení, střevní koliky, vnitřní krvácení), nervový systém (třes), dýchací potíže, smrt nastává za plného vědomí zástavou srdce při paralýze končetinových svalů, chronicky způsobuje zánětlivá onemocnění mozku, degenerativní změny sleziny, jater, hladké a srdeční svalstvo velmi toxický ve všech svých rozpustných sloučeninách × BaSO4 jako kontrastní látka při vyšetření žaludku a střev, první pomoc vypít roztok Na2SO4 , ionty síranu vytvoří s baryem nerozpustný a tudíž neúčinný BaSO4, který se vyloučí z těla 5
Prvky - systematicky p-prvky Toxikologie
Ing. Lucie Kochánková, Ph.D.
Hliník - prakticky se nevyskytuje v žádné živé tkáni, ať již rostlinné nebo živočišné Alzheimerova choroba - předpoklad nebyl doposud prokázán, hromadění Al je sekundárním jevem hlinité sloučeniny zabraňují vstřebávání některých látek z trávicí soustavy: fluoridů, Ca, Fe, P, Zn, cholesterolu - při normální funkci ledvin se množství hliníku přijaté potravou a nápoji bez potíží vyloučí. rozpustné soli KAl(CO4)2 - adstringentní a protizánětlivý prostředek koloidní Al(OH)3 - antacidum, antipyretikum Superpyrin 7
Thalium rodenticid a na mravence (Tl2SO4) dříve k depilačním účelům < degenerativní změny v buňkách, především ve vlasových folikulech, soli thalia jsou pokládány za potenciálně karcinogenní akutně: velké dávky – delirium, křeče, hluboké bezvědomí a smrt, malé dávky – krvavé zvracení, bolesti hrudníku, slinění, zrychlený tep chronicky - vzácné, nechutenství, rychlé hubnutí, poruchy zraku, hybnosti, psychózy, hysterie smrtelná dávka je menší než 1 gram absorbovaného thallia, tj. asi 2,5 g Tl2SO4
8
Olovo pro dětský organismus - příčinou zpomalení duševního vývoje a nepříznivých změn v chování po vniknutí do organismu se ukládá hlavně v kostech (600-3000 dnů) a v určitém množství se nachází v krvi (20 dnů). bledost obličeje a rtů („olovnatý lem“), zácpa a nechuť k jídlu, kolika (colica saturnina), anémie, bolesti hlavy, křeče, chronická nefritida ledvin, poškození mozku a poruchy centrálního mozkového systému. asi 95 % cirkulujícího olova je vázáno na erytrocyty (35 dnů), zbytek na plazmatické proteiny, inaktivace určitých enzymatických systémů obsahujících skupiny –SH Pb(C2H5)4 tetraethylolovo – dříve při spalování olovnatého benzínu – psychické poruchy schizoidní povahy 9
Dusík N2 – dusivý plyn, vytěsňující O2 amoniak NH3 (čpavek) - inhalovaný dráždí až leptá sliznici dýchacích cest a plic, spojivky, vysoké koncentrace při nadechnutí způsobí křeč a otok hrtanu až udušení, perorálně leptá sliznice, nausea, vomitus, možná perforace jícnu nebo žaludku N2O - oxid dusný, dříve se používal jako anestetikum pro celkové znecitlivění, čistý způsobuje cyanózu a hlubokou narkózu, která by vedla ke smrti, proto používán ve směsi se vzduchem jako rajský plyn NO - oxid dusnatý, silně dráždí dýchací cesty, způsobuje cyanózu a hemoglobin mění na oxidovaný methemoglobin, v těle funguje jako jednoduchý plynný hormon způsobující rozšiřování cév, na vzduchu se rychle oxiduje na NO2 - většinou ve směsi jako NOx (nitrozní plyny - podezřelé z karcinogenity) NaN3 – azid sodný, biocid bakterií a plísní, blokuje cytochromoxidázu
10
Dusík kyseliny a jejich soli HNO3 - silná žíravina, oxidační a nitrační vlastnosti, HNO2 - dusitá není extra žíravá, její soli jsou možná 100× jedovatější než dusičnany, u člověka 0,5 g dusitanů způsobí akutní otravu, 4 g jsou smrtelné, podezřelé z karcinogenity,
estery kyselin dusičné - př. nitroglycerin (glycerol trinitrát) - terapeutická dávka je 0,1 mg tabletka pod jazyk, jinak ale vysoce toxické látky (oxidují hemoglobin, způsobují chudokrevnost, poškození srdečního svalu, ledvin, sleziny), smrtelné desítky mg dusité - př. isoamylnitrit - neurotoxický a kardiotoxický 11
Fosfor bílý - samozápalný - ukládá se pod vodou, způsobuje popáleniny, destrukce tkání, těžce se hojící popáleniny, narušuje metabolismus cukrů, tuků i bílkovin, brání ukládání glykogenu v játrech, chronické účinky: lámavost kostí, nekróza dolní čelisti PH3 fosfan - a fosfidy prudce jedovaté sloučeniny, zapáchá rybinou, bývá přítomen v technickém acetylenu, působí dráždivě a neurotoxicky organofosfáty - vysoce toxické, využívány jako insekticidy nebo ve válkách jako nervové plyny, do těla pronikají všemi způsoby, kůží účinek po 2-3 h, nevratně inhibuje acetylcholinesterázu (křeče, zvracení, průjmy, snížení krevního tlaku, svalová slabost, poruchy paměti, v těžších případech smrt následkem křeči průdušek či bránice) první pomoc - atropin, který soutěží s acetylcholinem, nebo reaktivátory acetylcholinesterázy, ale jen do krátké doby, nebo jinak vazba organofosfátů pevná a pevnější a působí týdny až měsíce 12
Arsen kovový arsen je netoxický - v organismu je však metabolizován na toxické látky, nejčastěji na oxid arsenitý jedovatý akutně i chronicky, některé sloučeniny prokázanými karcinogeny (As2O3), mutageny, teratogeny, sloučeniny trojmocného jsou akutně toxičtější než pětimocného As3+ > As5+ arseničné sloučeniny jsou ale karcinogennější - nejčastěji rakovina plic po dlouhé době latence (35 - 45 let), také rakovina kůže -
-
kyslíkaté sloučeniny se snadno resorbují sliznicí trávicího traktu, nepoškozenou pokožkou i plícemi, váže se na thiolové skupiny -SH poškozuje trávicí trakt (atakuje sliznici), silné průjmy s dehydratací, poškození buněčné membrány stěn krevních kapilár (změna propustnosti), poškozená játra a ledviny, neurotoxické - mozek není dostatečně prokrvován cílovými orgány jsou ledviny, játra, krev, nervy, kůže, nehty, prochází placentární bariérou - malá porodní váha, kožní projevy jako hyperpigmentace (zmnožení melaninu) 13
Arsen - toxicita ! oxid arsenitý As2O3, známý jako arsenik, otrušík, utrejch- silně toxická sloučenina, dobře rozpustná ve vodě, byl používán jako rodenticid • smrtelná dávka 120 mg arsenitan draselný K3AsO3 dříve jako roborans, v dávce 1 mg denně dětem jako posilující prostředek - hormese arsan (arsenovodík) AsH3 – páchne po česneku, výskyt v technickém acetylenu, deriváty jsou bojové otravné látky, vysoce toxický, způsobuje hemolýzu krve, plicní edém, selhání srdce další sloučeniny dříve jako pesticidy (insekticidy, herbicidy, fungicidy)
14
Síra biogenní prvek, součást sirných aminokyselin (cystein, methionin), sama o sobě nejedovatá, ale tvoří řadu toxických sloučenin sulfan H2S - bezbarvý plyn těžší než vzduch,
inhibuje cytochromoxidázu vazbou na trojmocné železo,
poškozuje buněčný metabolismus, inhibice acetylcholinesterázy, postihuje nervovou soustavu - bolesti hlavy, únava, křeče, bezvědomí, při vyšší koncentraci ochrnutí dýchacího centra oxid siřičitý SO2 - vzniká při spalování méně kvalitního uhlí dráždivý plyn pro horní cesty dýchací, v těžších případech až edém plic, chronicky negativně na krvetvorbu, rozedma plic (hromadění plynu v tkáních), toxický pro rostliny - reaguje s chlorofylem a narušuje tak fotosyntézu oxid sírový SO3 - dráždivější než SO2, ve vlhkém vzduchu tvoří mlhu kyseliny sírové, která leptá dýchací cesty kyselina sírová H2SO4 - dehydratační účinky, leptá pokožku, sliznice 15
Fluor •
klasifikován jako nejtoxičtější irritant; dráždí kůži - podráždění má charakter
popálenin a velmi pomalu se hojí; nejprve silné prokrvení kůže, pak zblednutí a otok, dráždí nosní a oční sliznici fluorovodík HF - páchnoucí bezbarvý plyn, vodný roztok kyselina fluorovodíková - leptají sklo a proto v plastových lahvích silně leptají, hluboká pálivá bolest i mimo místo kontaktu, bílé skvrny na kůži - odebírají vodu - dehydratace, ionty fluoru odebírají vápník z tkání na CaF2 akutně plicní edém chronicky degenerativní změny na játrech a ledvinách, snížení objemu kostní dřeně mohutněním kostí, hubnutí, neurotoxicita toxický pro fytocenózu – kumulace v koncových částech stonku a listů – zánik rostliny fluoridy jsou protoplasmatické jedy ovlivňující v intracelulárních prostorech činnost řady enzymů 16
Chlor Cl2 - žlutozelený plyn charakteristického zápachu, těžší než vzduch, vyskytuje se pouze ve sloučeninách, největší zásoby chloridů v mořské vodě (př. halit NaCl) při inhalaci kašel, bolesti na prsou, zvracení, bolest hlavy, edém nebo zánět plic, při chronické expozici bronchitidy, při chlorování vody znečištěné organikou dochází k její chloraci (př. fenoly, huminové kyseliny) - vznikají karcinogeny • toxický pro fytocenózu – nedostatečná tvorba chlorofylu tzv. chloróza
17
Chlor chlorovodík HCl a jeho kyselina - silně dráždivý plyn, leptavý, záněty spojivek, zakalení rohovky, chronicky poškození zubní skloviny, perforace nosní přepážky, lámavost nehtů a vlasů krátkodobě mohou být tolerovány i koncentrace několika set ppm – lidský organismus si na něj velmi dobře zvyká chloridy - normální součástí živé hmoty, chloridový hlavní aniont mezibuněčné tekutiny ClO2 - pro výrobu papíru, bělení celulózy, vysoce toxický a výbušný, je smrtelný, v nižších koncentracích zasažení rohovky chlorečnany - při styku s organickými látkami výbušné směsi dráždí kůži a sliznice, edém plic, podání perorální - cyanoza, poškození ledvin, křeče, hemolýza, methemoglobinémie NaClO3 - herbicid, KClO3 - hlavičky zápalek 18
Brom Br2 - tmavě červená kapalina, pronikavý zápach, reaktivní a proto ve sloučeninách, bromidy v mořské vodě
intenzivně dráždivé účinky, kapalný leptá sliznice i kůži; inhalace par může způsobit krvácení z nosu bromidy - působí tlumivě na CNS, vyvolávají ospalost, prakticky netoxické bromičnany - hemolýza, methemoglobin, poškození ledvin a jater, útlum CNS, smrt na selhání ledvin bromované organické sloučeniny – pesticidy, retardéry hoření
19
Jod • pevná sublimující červenofialová látka • biogenní prvek – obsažen v hormonu štítné žlázy thyroxinu, který ovlivňuje především vývoj pohybové soustavy a mozku – nedostatek negativně ovlivňuje inteligenci →zvětšení štítné žlázy (endemická struma) vyvoláno nedostatkem jodu – vyvolán tělesný i duševní úpadek (endemický kreténismus);dříve zdravotní problémy lidí z horských oblastí, kde je výskyt přírodního jodu omezen (Podkarpatská Rus, Alpy);
proto jod přidáván do potravin – např. jodizace kuchyňské soli akceptovatelná je dávka 10 mg jodu/den 20
Jod elementární jod – při styku s kůží těžko hojitelné vředy až rakovina kůže • inhalace par – dráždivý účinek na plíce větší než v případě chloru nebo bromu může být vyvolán edém plic • závratě, poruchy vidění, methemoglobinemie • smrtná dávka: 2-4 g jodu HI – stejné leptavé účinky jako HCl jodidy – čtyřnásobná toxicita ve srovnání s chloridy; chronická otrava – hubnutí, poruchy spánku, ovlivnění srdeční činnosti jodičnany – methemoglobinemie, vyšší toxicita než jodidy, chlorečnany i bromičnany
21
Radon radioaktivní plyn – po vdechnutí z velké části vydechnut, zbytek rozpuštěn ve vlhkých plicních tkáních •
následuje rozpad radonu na jeho dceřinné prvky - 218Po a 210Pb (α-zářiče)
•
kovové dceřinné produkty rozpadu radonu mají elektrický náboj
• depozice na prachových částicích v atmosféře = radioaktivní prach – možná inhalace • inhalovat je možno i radon jako plyn – k jeho rozpadu pak dochází v těle •
α záření –po proniknutí do organismu - kůže zabrání jeho zpětnému vyzáření ven – trvalé ozařování plicních hrotů – rakovina plic K rakovině plic přispívá radon z 10-15 %, ale kouření ze 70 %! 22
Prvky - systematicky d-prvky Toxikologie
Ing. Lucie Kochánková, Ph.D.
Stříbro - toxicita obecně působí baktericidně a desinfekčně, koloidní stříbro ničí houby a plísně, zabíjí parazity, pomáhá regeneraci buněk, minimálně toxické pro vyšší organizmy, použití pro jednorázovou desinfekci malých zdrojů pitné vody (Sagen) chronicky ukládání a projev jako modročerné zabarvení sliznic, spojivek, kůže = argyrie, způsobí anémii, srážejí bílkoviny, požitím pálení v trávicím ústrojí, průjem AgNO3 – antiseptické a leptavé účinky, k odstraňování bradavic, lapis infernalis - pekelný kamínek, 10 g je smrtelná dávka, toxický je zde dusičnanový aniont
24
Kadmium vliv jednoznačně negativní, chemicky velmi podobné zinku => může snadno vstupovat do různých enzymatických reakcí místo Zn, Fe, Cu, vliv na metabolismus Ca
kumulativní jed - koncentruje se především v ledvinách a v menší míře i v játrech (v ledvinách setrvá až desítky let) osteoporóza a anemie, zvyšuje se i riziko srdečních a cévních onemocnění, prokazatelně karcinogenní pro zvířata i pro člověka (dle IARC 1) činnost pohlavních žláz - u samců změny varlat, u březích samic změny placenty, při akutně vysoké dávce kadmia se dostavují bolesti břicha, průjmy a zvracení (LD50 pro člověka 0,3-8,9 g). ! kuřáci ! - v náhodně vybraném vzorku populace obsahují ledviny silného kuřáka minimálně 10× více kadmia než u nekuřáka 25
Rtuť kumulativní jed, koncentruje se v ledvinách a v menší míře i v játrech a slezině chronické otravy bývají často nespecifické - od studených končetin, vypadávání vlasů, šedý lem kolem zubních krčků až vypadávání zubů, přes zažívací poruchy, různé neurologické a psychické potíže až po závažné stavy jako např. chudokrevnost, revmatické choroby či onemocnění ledvin při jednorázové vysoké dávce rtuti se dostavují bolesti břicha, krvavé průjmy a zvracení. kalomel Hg2Cl2 vzhledem k nízké rozpustnosti se jen velmi obtížně může dostat z trávicího traktu do krevního řečiště, byl využíván medicínsky jako projímadlo. chlorid rtuťnatý HgCl2 (sublimát), ve vodě velmi dobře rozpustný a současně mimořádně toxický - byl dříve používán jako součást jedů na hlodavce a k moření obilí fulminát rtuťnatý - třaskavá rtuť, rozklad při teplotě nad 50°C, do rozbušek 26
Chrom Cr6+ nejtoxičtější, CrO3 prokázaný karcinogen pro člověka (kategorie 1 dle IARC),
letální dávka 1-2 g, mutagenní, pravděpodobnost vzniku karcinomu plic a nosu (při chronické inhalaci perforace nosní přepážky), tvorba vředů <= při biochemické redukci Cr6+ na Cr3+ za spoluúčasti cytochromu P-450 => významné antidotum vitamin C (kyselina askorbová)
inhalací astmatické potíže, při požití zpočátku leptá, následuje šok a smrt, těžká akutní závrať, zvracení, mrazení, bolesti žaludku
poškozuje pokožku, vznikají léze známé jako chromové vředy – nebolestivé, často pronikají hluboko Cr běžnou reakcí na kontakt je alergická dermatitida – ústup od chromování kovů dichromany Cr2O72- - (Na+, K+, NH4+ - v seznamu jedů) stejné účinky jako soli Cr6+ ,
leptají sliznice, nebezpečné pro oči, smrtelná dávka požitím K2Cr2O7 - 2 g 27
Železo • železo je málo toxické, sloučeniny hlavně dráždivé a leptavé místní účinky • při léčení anémie z nedostatku železa se resorbuje jen redukovaná forma, proto přídavek kyseliny askorbové (redukční účinky) Fe2O3 a Fe3O4 - soli železnaté a železité toxické až ve vyšších dávkách, smrtelná dávka pro dvouleté dítě pozorována 2-10 g • degenerace srdce, při inhalaci „horečka slévačů“, chronicky může vzniknout rakovina plic, jinak zaprášení nazývané sideróza FeCl3 - místně leptá sliznice a kůži FeSO4 . 7H2O - dráždí žaludeční sliznici, je hepatotoxický Fe(CO)5 - pentakarbonyl železa, asi 100× toxičtější než ostatní sloučeniny Fe, nebezpečný při inhalaci, dobře proniká kůží, způsobí edém plic 28
Nikl silně zvyšuje riziko vzniku rakoviny a je dnes řazen i mezi mutageny v běžném životě kožní alergie na nikl „niklový svrab“, projevuje se u 6 - 10 % obyvatelstva a doprovází ji nejprve zarudnutí kůže a později až vznik kožních ekzémů, i při placení mincemi s obsahem niklu. toxický pro vodní organismy
[Ni(CO)4] - (jed v seznamu), akutně kašel, závratě, bolesti hlavy, cyanóza, horečky, zvracení, smrt v důsledku pneumonie (zánětu plic), krvácení do mozku, akutního edému plic, po překonání otravy se často rozvine chronické respirační selhávání Ni karcinogenní pro zvířata i lidi (plíce, nos), ! prokázané karcinogeny pro člověka NiO, Ni2O3, NiO2 ! 29
