Rola kobaltu w ekosystemie – prawdopodobieƒstwo niepo˝ŕdanego

Rola kobaltu w ekosystemie – prawdopodobieƒstwo niepo˝ŕdanego

PRACE POGLÑDOWE
REVIEW PAPERS
Medycyna Ârodowiskowa - Environmental Medicine 2012, Vol. 15, No. 4, 139-141
www.medycynasrodowiskowa.pl
www.environmental-medicine-journal.eu
Rola kobaltu w ekosystemie – prawdopodobieƒstwo niepo˝àdanego dzia∏ania
The role of cobalt in the ecosystem – likelihood of adverse effects
Henryka Langauer-Lewowicka1, Krystyna Pawlas2
1
2
Instytut Medycyny Pracy i Zdrowia Ârodowiskowego
Dyrektor: dr n. med. P.Z. Brewczyƒski
Katedra i Zak∏ad Higieny, Uniwersytet Medyczny we Wroc∏awiu
Kierownik: dr hab. n. med. K. Pawlas
STRESZCZENIE
ABSTRACT
W Êrodowisku naturalnym kobalt wyst´puje w minera∏ach siarczkowych, tlenkowych i arsenkowych. Jest pierwiastkiem Êladowym niezb´dnym do syntezy witaminy B12.
Jest równie˝ nieodzowny dla prawid∏owego rozwoju zwierzàt, planktonu i wzrostu roÊlin. Dieta jest g∏ównym êród∏em dowozu kobaltu. Dzia∏anie toksyczne, w wyniku nara˝enia komunalnego populacji generalnej, nie zosta∏o dotàd
odnotowane z wyjàtkiem kardiomiopatii u piwoszy. Zanieczyszczona gleba w pobli˝u emitorów przemys∏owych mo˝e
stanowiç zagro˝enie zdrowotne dla ma∏ych dzieci.
Cobalt occurs in nature primarily as arsenides, oxides
and sulphides. It is an essential element necessary for the
formation of vitamin B12. It is also indispensable for regular growth of animals, plankton, and plants life. For the
general population the diet is the main source of exposure
to cobalt. The toxic effect due to environmental exposure
has not been detected so far with the exception of cardiomyopathy in beer drinkers. Contaminated soils in the
vicinity of industrial emittors pose a particular threat to
children.
S∏owa kluczowe: kobalt, pierwiastek Êladowy niezb´dny
dla ˝ycia ekosystemu
Key words: cobalt, essential life element in ecosystem
Kobalt jako pierwiastek zosta∏ zidentyfikowany
w 1786 r. przez szwedzkiego chemika T.O. Bergmana
[1]. Metal ten w skorupie ziemskiej wyst´puje w minera∏ach siarczkowych i arsenkowych, m.in. w kobaltynie – CoAs i smaltynie – CoAs2 oraz w minera∏ach
tlenkowych ˝elaza, miedzi i niklu (0,004%). Na skal´
przemys∏owà otrzymywany jest z kobaltonoÊnych rud
miedzi i ˝elaza [2].
Wietrzenie ska∏ i gleby, erupcje wulkaniczne, po˝ary lasów – to g∏ówne, naturalne êród∏a emisji kobaltu
do powietrza atmosferycznego oraz wody. Jego st´˝enie w powietrzu w USA szacuje si´ na 0,4–2,0 ng/m3
[3].
Dodatkowym êród∏em zanieczyszczenia sà emitory
antropogeniczne m.in. wydobywanie i przetwórstwo
rud kobaltonoÊnych, procesy produkcji twardych
spieków, stopów, stellitów, spalanie odpadów zawierajàcych Co, próby nuklearne.
ObecnoÊç Co w glebie zale˝y od lokalnych procesów geochemicznych, stosowania nawozów fosforowych zawierajàcych Co. W Polsce zawartoÊç w ziemi
ocenia si´ na 0,11–6,76 mg/1 kg11, w innych krajach
st´˝enia te dochodzà do 1000 mg/kg11 [3]. Z gleby Co
przenika do roÊlin, dla których stanowi niezb´dny
czynnik wzrostu [1, 3]. RoÊlinne produkty spo˝ywcze
stanowià g∏ówne êród∏o Co w diecie. Jego obecnoÊç
np. w warzywach zale˝y od wielu dodatkowych uwarunkowaƒ, m.in. od wilgotnoÊci gleby, pH, mikroflory.
Co stanowi równie˝ niezb´dny element wzrostu dla
wielu organizmów morskich, m.in. planktonu, ma∏˝y.
Jego st´˝enie w wodach morskich jest zró˝nicowane,
zale˝ne od szerokoÊci geograficznej [4].
Co jest niezb´dny do syntezy witaminy B12 (kobalaminy) Jej pochodne stanowià ko faktor licznych reakcji m.in. w przemianach kwasów t∏uszczowych,
Nades∏ano: 27.11.2012
Zatwierdzono do druku: 12.05.2012
140
Medycyna Ârodowiskowa - Environmental Medicine 2012, Vol. 15, No. 4
Henryka Langauer-Lewowicka, Krystyna Pawlas: Rola kobaltu w ekosystemie – prawdopodobieƒstwo niepo˝àdanego dzia∏ania
aminokwasów, nukleotydów [5]. Znaczne niedobory
witaminy B12 wywo∏ujà u ludzi chorob´ Addisona
Biermera (niedokrwistoÊç), u zwierzàt prowadzà do
zaburzeƒ rozwojowych. Objawy te obserwowano
u owiec i byd∏a w Australii i Nowej Zelandii. Gleba
tych obszarów zawiera∏a tylko Êladowe iloÊci kobaltu.
Zastosowanie suplementacji witaminowej zapobiega∏o skutecznie uprzednio stwierdzonym zaburzeniom
rozwojowym u zwierzàt hodowlanych. Prawid∏owy
rozwój ptaków jest równie˝ uzale˝niony od dostatecznej poda˝y Co w pokarmach.
ObecnoÊç kobaltu w organizmie populacji generalnej jest uzale˝niona od jego zawartoÊci w ˝ywnoÊci
i wodzie pitnej. Dodatkowym czynnikiem mogà byç
êród∏a antropogeniczne. Kobalt zawarty jest w grzybach, zielonej cebuli, szpinaku, pomidorach, kapuÊcie
(0,2 ppm). LiÊciaste warzywa zawierajà 0,2–0,6 ppm
(suchej substancji), jab∏ka, marchew, ziemniaki, ry˝ –
0,05 ppm, produkty zwierz´ce – 0,1–0,4 ppm. St´˝enie
Co w produktach ˝ywnoÊciowych zale˝y od szerokoÊci
geograficznej, geologicznej struktury i rodzaju diety.
Dzienny dowóz Co w diecie szacuje si´ na 1,7–
100 µg. Ca∏kowità zawartoÊç Co w organizmie cz∏owieka ocenia si´ na 1,2–1,5 mg, niezale˝nie od wieku
[6].
Kobalt obecny jest we wszystkich tkankach, narzàdach i p∏ynach ustrojowych. Wydalany jest z moczem
(0,4–1,2 mg/l) i ka∏em. Wy˝sze st´˝enia wyst´pujà
u palàcych papierosy, za˝ywajàcych witaminy zawierajàce Co, jak równie˝ u osób z protezami chirurgicznymi i implantami stomatologicznymi [6, 7].
W populacji generalnej nie obserwowano dotàd
objawów toksycznego dzia∏ania kobaltu w wyniku nara˝enia Êrodowiskowego. Wyjàtek stanowià kardiomiopatie, z zejÊciem Êmiertelnym w∏àcznie, u piwoszy
w latach 60. ub wieku, kiedy to dodawano do piwa
siarczan kobaltu w charakterze stabilizatora piany.
Najprawdopodobniej zmiany te by∏y nast´pstwem synergistycznego dzia∏ania alkoholu, niedoborów ˝ywieniowych i kobaltu. U niektórych piwoszy wyst´powa∏a niedoczynnoÊç tarczycy [8, 9]. Przypuszcza si´,
˝e kobaltowe nanoczàsteczki sà odpowiedzialne za jego toksyczne dzia∏anie [10].
W odniesieniu do populacji generalnej podwy˝szone ryzyko zdrowotne mo˝e dotyczyç osób zatrudnionych w sektorze rolnictwa, stykajàcych si´ ze Êrodkami u˝yêniajàcymi z zawartoÊcià kobaltu. Aktualnie
brak doniesieƒ wskazujàcych na niepo˝àdane dzia∏anie Co w tej grupie.
Do grupy podwy˝szonego ryzyka zalicza si´ przede
wszystkim ma∏e dzieci, w szczególnoÊci mieszkajàce
w pobli˝u wysypisk, na których sk∏adowane sà odpady zawierajàce Co oraz w pobli˝u emitorów przemys∏owych. Ubranie cz∏onka rodziny zanieczyszczone
w pracy py∏em Co, mo˝e w mieszkaniu stanowiç zagro˝enie zw∏aszcza dla niemowlàt. Poniewa˝ kobalt
pozostaje na powierzchni ziemi nieskoƒczenie d∏ugo,
mo˝e to stanowiç êród∏o nieuÊwiadamianego nara˝enia dla mieszkaƒców tych terenów, uprzednio zanieczyszczonych przez zak∏ady przemys∏owe. Niebezpieczeƒstwo zwi´kszonego wch∏aniania Co wià˝e si´ ze
sposobem zachowania si´ dziecka, które bierze do ust
brudne przedmioty, ziemi´, piasek, nie ma wykszta∏conych nawyków higienicznych. Wi´ksza wra˝liwoÊç
na kobalt zw∏aszcza u niemowlàt, zwiàzana jest z niedojrza∏oÊcià bariery hematoencefalicznej oraz procesów wydalania [3].
Badania doÊwiadczalne wskazujà na mo˝liwoÊç
przenikania rozpuszczalnych zwiàzków Co przez ∏o˝ysko do p∏odu. W mleku kobiecym st´˝´nia Co sà
bardzo niskie – rz´du pars per billion [11].
W piÊmiennictwie brak danych nt. skutków inhalacyjnego nara˝enia dzieci, natomiast mo˝e dochodziç
do skórnej sensybilizacji, czego dowodem sà pozytywne testy na Co u dziewczàt noszàcych bi˝uteri´. Radioaktywny kobalt, emitowany w czasie prób nuklearnych, mo˝e spowodowaç znaczny spadek masy cia∏a
u dzieci.
Znaczny wzrost cz´stoÊci wyst´powania cukrzycy
oraz chorób nowotworowych odnotowano u psów,
natomiast u ludzi nie obserwowano tego typu zmian.
W populacji generalnej, w wyniku nara˝enia komunalnego na Co nie odnotowano dotàd niepo˝àdanych skutków zdrowotnych, natomiast kontakt zawodowy mo˝e prowadziç do zmian chorobowych u osób
pracujàcych w st´˝eniach przekraczajàcych normatyw higieniczny [12].
Py∏y metalicznego kobaltu i trudno rozpuszczalne
sole kobaltowe zalicza si´ do czynników rakotwórczych [13]. Sproszkowana mieszanina kobaltu i wolframu wywo∏uje choroby p∏uc, astm´ oskrzelowà
i zw∏ókniajàce zapalenie p´cherzyków p∏ucnych
o przebiegu ostrym bàdê podostrym lub przewlek∏ym
pod postacià rozlanego, post´pujàcego w∏óknienia
Êródmià˝szowego, okreÊlane nazwà choroby wywo∏anej przez metale twarde. Co dzia∏a równie˝ kardiotoksycznie, a tak˝e uczulajàco [12].
Dla zawodowego nara˝enia na dymy i py∏y kobaltu
proponuje si´ wartoÊci NDS 0,02 mg/m3 [14].
W odniesieniu do populacji generalnej nie obserwowano dotàd niepo˝àdanego wp∏ywu komunalnego
nara˝enia na kobalt. Wi´kszego zainteresowania wymagajà jednak lokalne zagro˝enia grup podwy˝szonego ryzyka ze wzgl´du na dzia∏anie uczulajàce tego metalu. Wg danych literaturowych, st´˝enie Co we krwi
u nienara˝onych zawodowo nie mo˝e przekraczaç
0,5 µg/l, a dopuszczalne wydalanie z moczem powinno byç ni˝sze od 2 µg/l (lub µg/g kreatyniny) [8].
Medycyna Ârodowiskowa - Environmental Medicine 2012, Vol. 15, No. 4
Henryka Langauer-Lewowicka, Krystyna Pawlas: Rola kobaltu w ekosystemie – prawdopodobieƒstwo niepo˝àdanego dzia∏ania
Aktualne ustalenia przyj´te w Unii Europejskiej
nie uwzgl´dniajà normatywu higienicznego (NDS)
dla kobaltu w odniesieniu do powietrza komunalnego.
PIÂMIENNICTWO
1. Hamilton E.J.: The geobiochemistry of cobalt. Sci Total Environ, 1994; 150: 7-39.
2. Bielaƒski A.: Chemia ogólna I nieorganiczna. PWN Warszawa
1973.
3. Toxicological Profile for Cobalt. US Departament of Health
and Human Services Agency for toxic Substances and Diseases
Registry 2004.
4. Schrauzer G.N.: Cobalt in: E. Merian (ed) Metals and their
Compounds in the Environment, Occurance, Analysis and Biological Relevance VCH, Weinheim 2-8-1, 2-8-11.
5. Choroby wewn´trzne. Stan wiedzy na rok 2011, red: A. Szczeklik ISBN 978-83-7430-288-3.
6. Legget R.W.: The biokinetics of inorganic cobalt in human body Sci.Total Environ 2008; 389: 259-269.
7. Hjalmarsson L., Smedberg I., Wennerberg A.: Material degradation in implant-retained cobalt-chrom and titanium frameworks. J. Oral Rehabilitation 2011; 38: 61-71.
8. Loeuwerys R., Lison D.: Health risk associated with cobalt
exposure – an overview. The Sci. Total Environ 1994; 150: 1-6.
143
9. Simonsen L.O., Brown A.M. Harbak H., Kristensen B.I. Bennekou P.: Cobalt uptake and binding in human blood cells. Blood
cells, Molecules and diseases 2011; 45: 266-276.
10. Papis E., Gormati R., Ponti J., Prati M., Sabbioni E., Bernardini G.: Gene expression in nanotoxicology: A search for biomarkers of exposure to cobalt particles and ions. Nanotoxicology
2007; 1(3): 198-203.
11. Byczkowski J.Z., Gearhart J.M., FisherJ.W.: Occupational exposure of infants to toxic chmicals via brest milk. Nutrition 1994;
10 (1): 43-48.
12. Marek K., Choroba wywo∏ana przez metale twarde. W : Choroby zawodowe red. K. Marek PZWL Warszawa 2001: 98 ISBN
83 – 200 -2572 – 9.
13. Medycyna pracy Valentin H., Klosterköller W., LehnertG.,
i wspólp. PZWL Warszawa 1985; 242, ISBN 83-200-0953-7.
14. Sapota A., Darago A.: Kobalt i jego zwiàzki nieorganiczne
w przeliczeniu na Co. Dokumentacja dopuszczalnych wielkoÊci
nara˝enia zawodowego. Zatwierdzone przez Komisje ds. NDS
i NDN: 3. 032010.
Adres do korespondencji:
prof. dr hab. med. Henryka Langauer-Lewowicka
41-200 Sosnowiec, skr. poczt.115
tel.dom. 32 292 49 65
tel. s∏. 32 266 08 85