WELCHE GESUNDHEITLICHEN ODER ÖKOLOGISCHEN AUSWIRKUNGEN HABEN SCHWERMETALLE? - WISSENSCHAFT - 2025

Die gesundheitlichen und ökologischen Auswirkungen von Schwermetallen sind sehr schwerwiegend, da sie in geringen Konzentrationen toxische Substanzen sind. Es besteht aus mehr als 50 chemischen Elementen mit einem Atomgewicht von mehr als 20 und einer Dichte von mehr als 4,5 g / cm3.

Einige Schwermetalle wie Eisen, Kobalt, Kupfer, Eisen, Mangan, Molybdän, Vanadium, Strontium und Zink sind in der menschlichen Ernährung essentiell. Andere Fälle wie Blei, Cadmium, Quecksilber und Arsen sind jedoch sowohl für Menschen als auch für andere Organismen äußerst toxisch.

Arsenkontamination. Quelle: Bochr

Schwermetalle kommen in der Natur vor, aber menschliche Aktivitäten fördern ihre künstliche Diffusion und Konzentration. Insbesondere für den Einsatz in Farben und Farbstoffen sowie für Katalysatoren in verschiedenen Prozessen, beispielsweise in der Papier- und Kunststoffindustrie.

In einigen Fällen handelt es sich um eine Kontamination aus natürlichen Quellen, wie in einigen Fällen mit Arsen und Cadmium. In jedem Fall stellt die Schwermetallbelastung ein ernstes Problem für die Gesellschaft und die natürlichen Ökosysteme dar.

Die maximalen Konzentrationen von Schwermetallen, die in Wasser und Lebensmitteln für den menschlichen Verzehr akzeptiert werden, werden von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) festgelegt. Die gegenwärtige Realität ist, dass in vielen Regionen der Welt die nachgewiesenen Konzentrationen diese Grenzen überschreiten

Auswirkungen auf die Gesundheit

Jedes kontaminierende Schwermetall hat seinen eigenen Wirkmechanismus und reichert sich in bestimmten Geweben oder Organen an.

Minamata-Krankheit (Japan)

In den 1950er Jahren wurde in der japanischen Küstenbevölkerung von Minamata ein neurologisches Syndrom im Kindesalter festgestellt. Es konnte festgestellt werden, dass die Ursache die Aufnahme von mit Quecksilber kontaminiertem Fisch aus einer Industrie war, die Quecksilberchlorid verwendete.

Von Quecksilber betroffene ungeborene Mütter und Neugeborene entwickelten schwerwiegende neurologische Probleme. Bis 2009 wurden 2.271 Opfer und mehr als 10.000 Fälle identifiziert.

Bleivergiftung oder Plumbose

Diese Krankheit wird durch die Aufnahme von Blei aus kontaminiertem Wasser, Luft oder Lebensmitteln verursacht. Blei ist neurotoxisch, dh es beeinflusst das Nervensystem und verursacht neuronale Schäden, insbesondere im Gehirn.

Es betrifft auch das Knochenmark und reichert sich auch in den Nieren an, was zu Nierenversagen führt. Blei im Blut verursacht Anämie, indem es die Hämoglobinsynthese blockiert.

Cadmiumkontamination

Die Aufnahme von Cadmium verursacht die als Itai-Itai oder Arthrose bekannte Krankheit, die hauptsächlich das Knochengewebe betrifft. Diese Krankheit verursacht Osteoporose mit multiplen Frakturen, Anämie, Nieren- und Lungenschäden.

Cadmium kann sowohl in den Mund- als auch in den Atemweg gelangen, das Kreislaufsystem erreichen und sich in Nieren und Leber ansammeln. Zigaretten sind eine Cadmiumquelle aufgrund der Kontamination der Böden, auf denen Tabak angebaut wird.

Arsenkontamination oder Arsenikose

Die Weltbevölkerung, die einem Arsenrisiko ausgesetzt ist, übersteigt 150 Millionen Menschen. Arsenikose verursacht Atemprobleme, Herz-Kreislauf- und Magen-Darm-Erkrankungen und wurde unter anderem als Ursache für Lungen-, Blasen- und Hautkrebs identifiziert

Kupferverschmutzung

Eine Kontamination durch dieses Metall führt zu Schäden an Leber, Nieren, Anämie und Reizungen des Dünn- und Dickdarms. Hohe Kupfersulfatkontaminationen führen zu einer Nekrose der Leber und zum Tod.

In Kupferbehältern gelagerte Lebensmittel können ebenfalls mit diesem Metall kontaminiert sein.

Implikationen für Ökosysteme

Die Schwermetallbelastung ist eine der schwerwiegendsten Ursachen für die Verschlechterung der aquatischen und terrestrischen Umwelt. Schwermetalle betreffen sowohl Pflanzen als auch Tiere.

Bioakkumulation

Metalle sind persistent und können daher nicht abgebaut oder zerstört werden. Somit reichern sie sich im Gewebe an und werden in den Nahrungsketten von einem Glied zum anderen aufgenommen.

Bioakkumulation bei Fischen. Quelle: MercuryFoodChain-01.png: Ground Truth Trekking.Moby69 bei en.wikipediaderivative Arbeit: Osado

Beispielsweise absorbieren einige Arten von Muscheln, Schalentieren und Weichtieren Cadmium und Quecksilber aus dem Wasser und reichern es in ihrem Körper an. Diese Organismen werden dann von Raubtieren der nächsten trophischen Stufe, einschließlich Menschen, verzehrt. Im Fall von Cadmium kann sich ein Raubtier, das ein Kilo verbraucht, auf 100 bis 1000 µg konzentrieren.

Beispiel aus Minamata (Japan)

In der Minamata Bay wurde das von der petrochemischen Firma Chisso zwischen 1932 und 1968 abgegebene Quecksilber von Bakterien verbraucht und verarbeitet. Diese Bakterien wurden entweder von Plankton verbraucht oder von fettlöslichem Quecksilber ausgeschieden und von dort an den Rest der Nahrungskette weitergegeben.

Karte von Minamata (Japan). Quelle: http://en.wikipedia.org/wiki/User:Bobo12345

Dabei sammelte es sich in steigenden Konzentrationen im Fettgewebe des Fisches an. Das letzte Glied in dieser Nahrungskette war der Mensch mit den schlimmen Folgen, die er hervorrief.

Schäden an Pflanzen

Cadmium beispielsweise gilt als eines der Schwermetalle mit der größten Tendenz zur Anreicherung in Pflanzen. Dieses Metall verursacht schwerwiegende Ungleichgewichte bei den Ernährungs- und Wassertransportprozessen in Pflanzen.

Mit Cadmium kontaminierte Pflanzen zeigen Veränderungen in der Stomatalöffnung, Photosynthese und Transpiration.

Tierische Neigungen

Schwermetalle, die das Ökosystem verschmutzen, verursachen ernsthafte Schäden an Wildtieren. Beispielsweise verursacht eine Quecksilberkontamination bei Tieren schwere Mund-, Darm- und Nierenprobleme.

Das Kreislaufsystem ist ebenfalls betroffen und verursacht Herzrhythmusstörungen. Es verringert auch die Fortpflanzungseffizienz, indem es die Fruchtbarkeit, Missbildungen bei Feten und Abtreibungen beeinträchtigt.

Verschmutzung von Gewässern

Sowohl marine als auch aquatische Süßwasserökosysteme sind aufgrund der hohen Mobilität von Schwermetallen in dieser Umgebung am stärksten betroffen. Eines der schwerwiegendsten Probleme bei der Kontamination von Gewässern mit Schwermetallen ist der Fall von Quecksilber.

Bergbauschlammfälle

In Omai (Guyana, 1995) brach der Deich eines Staudamms mit Bergbauschlamm in einer Goldmine. In diesen Minen wird Cyanid verwendet, um die Metalle vom Grundgestein zu trennen, und die Abfälle erreichten den Potaro-Fluss, wodurch Fische, Vögel und andere Tiere starben.

Verwendung von Quecksilber im Goldabbau. Quelle: commons.wikimedia.org

Ein ähnlicher Fall ereignete sich in Aznalcóllar (Spanien, 1998) mit dem Bruch des Deiches in einer Pyritmine. Bei dieser Gelegenheit kontaminierten die vom Wasser getragenen oder direkt abgeleiteten Abfälle das Einzugsgebiet des Flusses Guadalquivir.

Dies führte zur Kontamination des Biosphärenreservats Doñana in der Mündung des Guadalquivir. Zu den kontaminierenden Schwermetallen gehörten Arsen, Blei, Cadmium, Kupfer, Eisen, Mangan, Antimon und Quecksilber.

Implikationen für die Gesellschaft

Morbidität und Mortalität

Durch Schwermetallkontamination verursachte Krankheiten verursachen Morbidität und Mortalität. Krankheiten wie Minamata oder Bleivergiftungen verursachen aufgrund der von ihnen verursachten neurologischen Probleme schwerwiegende Lernverzögerungen.

Lebensmittelsicherheit

Jüngste Studien weisen auf das Vorhandensein von Schwermetallen und Metalloiden in Gemüse wie Salat, Kohl, Kürbis, Brokkoli und Kartoffeln hin. Zu den umweltschädlichen Schwermetallen zählen Quecksilber (Hg), Arsen (As), Blei (Pb), Cadmium (Cd), Zink (Zn), Nickel (Ni) und Chrom (Cr).

Das grundlegende Medium für diese Kontamination ist kontaminiertes Bewässerungswasser. Schwermetalle wurden auch in unterschiedlichen Konzentrationen in Fisch, Fleisch und Milch gefunden, die aus der Bioakkumulation resultieren.

Trinkwasserverluste

Trinkwasser ist heute eine der strategischen Ressourcen, weil es immer knapper wird. Schwermetallkontamination in Flüssen und unterirdischen Grundwasserleitern reduziert die verfügbaren Trinkwasserquellen.

Wirtschaftliche Verluste

Sowohl die Dekontamination von Gewässern und Böden, die von Schwermetallen betroffen sind, als auch die durch Gesundheitsprobleme verursachten Kosten sind mit hohen wirtschaftlichen Ausgaben verbunden.

Andererseits kann die Schwermetallverschmutzung wichtige Einnahmequellen zunichte machen. Ein Beispiel hierfür sind die Exportbeschränkungen für Kakao aus bestimmten Gebieten Venezuelas aufgrund der Kontamination des Bodens mit Cadmium.

Japan Fall und die Itai-Itai-Krankheit

In Japan war der Anbau von Reis auf solchen Flächen aufgrund der Kontamination landwirtschaftlicher Flächen durch Cadmium aus dem Bergbau verboten. Dies verursachte den Landwirten erhebliche wirtschaftliche Verluste.

Im Jahr 1992 beliefen sich die durch Cadmiumkontamination verursachten Ausgaben auf insgesamt 743 Millionen Dollar an Gesundheitsausgaben. Die Entschädigung für Schäden an der Landwirtschaft belief sich auf 1,75 Milliarden Dollar, und 620 Millionen Dollar pro Jahr wurden in die Dekontamination des Flusses Jinzú investiert.

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