Тежките метали са основните неорганични екотоксиканти
Групата на тежките метали включва, с изключение на благородни и редки метали, тези метали, които имат плътност над 8 хиляди кг/м3 (живак, олово, мед, цинк, никел, кадмий, кобалт, антимон, бисмут, калай, ванадий, полуметален арсен и др.). Много от тях са широко разпространени в околната среда и могат да причинят болести при хората.
Основният доставчик на тежки метали е предприятията за цветна металургия. Около магистралите се наблюдава замърсяване с тежко олово и други тежки метали. Част от техногенните емисии на тежки метали навлизат в атмосферата под формата на фини аерозоли и се транспортират на значителни разстояния, което води до глобално замърсяване.
Механизмите на токсичното действие на тежките метали са различни. Много метали при определени концентрации инхибират действието на ензимите (мед, живак). Някои метали образуват хелатоподобни комплекси с общи метаболити, нарушавайки метаболизма (желязото). Други метали увреждат клетъчните мембрани, променяйки тяхната пропускливост и други свойства. Някои метали се конкурират с елементите, необходими за организма (Стронций-90 може да замести Са в тялото, Цезий-137 - калий, кадмий може да замести цинка).
живак
Живакът се използва широко в електрическата промишленост и производството на прибори, при производството на хлор, като легираща добавка, топлоносител, катализатор в синтеза на пластмаси, в лабораторната и медицинската практика, в земеделието.
Основните източници на замърсяване на околната среда от този елемент са: пирометалургични процеси на производство на метали, изгаряне на органични горива, отпадъчни води, производство на цветни метали, бои, фунгициди и др.
Токсичният ефект на живака зависи от вида на съединението: алкилживачните съединения са по-токсични от неорганичните. Най-токсичните късоверижни алкилживачни съединения са метилживак и етилживак. Те се натрупват повече в тялото, разтварят се по-добре в липидите и по-лесно проникват в биологичните мембрани. Чувствителността на нервната система към метил и етил живак е по-висока, отколкото към други съединения.
Изпускането на живак в околната среда от човешки дейности е значително. Общите (естествени и антропогенни) емисии на живак в атмосферата са над 6000 тона годишно, като по-малко от половината - 2500 тона идват от природни източници.
Живачните съединения навлизат във водната среда, където се натрупват активно от планктонните организми, които осигуряват храна за ракообразните, а последните се ядат от риби, които се ядат от птици, в черния дроб на които живакът се намира в големи количества.
Живакът може да попадне в човешкото тяло с храна от растителен и животински произход, морски дарове, атмосферен въздух и вода. В индустриална среда приемът на живак в тялото през дихателните пътища под формата на пари или прах е от първостепенно значение. При всички пътища на прием живакът се натрупва предимно в бъбреците, далака и черния дроб.
Живакът има широк спектър от токсични ефекти върху топлокръвните животни: нарушаване на биосинтеза на протеини и окислително фосфорилиране в митохондриите на бъбреците и черния дроб; появата на биохимични промени в тялото; невротоксични, гонадотоксични, генотоксични, ембриотоксични и тератогенни ефекти. Под въздействието на токсичните концентрации на органични живачни съединения интензивността на процесите на окисляване на свободните радикали се увеличава. Ембрионите са особено чувствителни към действието на живака. Органичните съединения, добре свързващи се с протеините, лесно проникват през кръвно-мозъчните и плацентарните бариери и се натрупват в мозъка, включително плода, където концентрацията им е 1,5-2 пъти по-висока от тази на майката. Мозъчната тъкан съдържа 5-6 пъти повече метилживак от кръвта.
Основните прояви на хронично излагане на ниски концентрации на живак са следните: повишена нервност, отслабване на паметта, депресия, парестезия в крайниците, мускулна слабост, емоционална лабилност, нарушена координация на движенията, симптоми на бъбречно увреждане. Тези симптоми могат да бъдат придружени от признаци на увреждане на сърдечно-съдовата система - необичайно повишаване на кръвното налягане, тахикардия, промени в електрическата активност (ЕКГ).
Болест на Минамата - интоксикация с живак с хранителен произход, причинена от консумацията на риба и други водни организми, уловени от водни обекти, замърсени с живак (Япония)
В много страни по света има подобна клинична картина на интоксикация с хранителен живак, причинена от употребата на зърно от семена, печени изделия от тях, обработени с органични живачни съединения, както и месо от добитък, получило това зърно с фураж. Латентният период на тези заболявания, в зависимост от дневната доза метилживак в човешкото тяло, варира от 1-2 дни до няколко седмици.
Има съобщения за защитни ефекти на цинк и селен при поглъщане на живак. Защитният ефект на селена (включително тези, съдържащи се в рибните продукти, например в рибата тон) се наблюдава в деметилирането на живака с образуването на нетоксичен комплекс от селеноживак. Токсичността на неорганичните живачни съединения се намалява от аскорбинова киселина и мед с увеличения им прием в организма, а органичните съединения - от протеини, цистеин, токофероли. Пиридоксинът, особено когато се прилага в излишък, повишава токсичността на живака.