Plumbul din alimente. Contaminarea cu plumb a alimentelor

Din multitudinea de substante chimice poluante din mediu, ce au diferite surse, fac parte si metalele, care prezinta prin potentialul lor to...

Din multitudinea de substante chimice poluante din mediu, ce au diferite surse, fac parte si metalele, care prezinta prin potentialul lor toxic un mare pericol nu numai pentru mediu ci si pentru sanatatea animalelor si a oamenilor, ca urmare a participarii lor in lantul trofic alimentar. Unul dintre cele mai periculoase elemente care ajung uneori în alimente este plumbul. Astfel putem vorbi despre o clasificare a metalelor in trei grupe principale:

• metale esentiale, cunoscute sub denumirea de oligoelemente sau microelemente ce sunt absolut necesare organismului: crom, fier, fluor, iod, cobalt, selenium, zinc, staniu;
• metale semiesentiale, care exista in orice organism, dar care nu au functii clar determinate: aluminiu, bariu, brom,  siliciu, arseniu;
• metale neesentiale, care nu influenteaza functionarea organismului si de obicei sunt toxice daca exista intr-o concentratie ridicata: plumb, cadmiu, mercur.

Plumbul – caracteristici

Plumbul este un element chimic cu caracter metalic situat in grupa a patra principala. Se gaseste in stare naturala sub forma de minerale: galena (Pb S), ceruzit (Pb Co3). Este un metal cenusiu, stralucitor, care in prezenta aerului isi pierde luciul, de consistenta moale si are o reactivitate chimica redusa, cu o rezistenta buna la acizi. 

Plumbul este un metal greu, de culoare gri-argintie cu densitatea foarte mare. Este un metal dens, ductil, foarte moale, extrem de maleabil, care are o conductivitate electrică slabă în comparaţie alte metale. Plumbul este foarte rezistent la coroziune, şi de aceea este utilizat la construcţia recipientelor pentru substanţele corozive. 

Faptul ca nu este un constituent al materiei vii, plumbul este considerat un element neesential in alimentatia atat a omului cat si a animalelor dar si un contaminant major al mediului inconjurator.

Proprietăţile fizice al plumbului sunt prezentate în tabelul de mai jos.

Proprietatea	Valoarea
Starea de agregare	solidă
Densitatea	11,34 g/cm³
Temperatura de topire	327,46 °C
Temperatura de fierbere	1749 °C
Electronegativitatea	2,33 (scara Pauling)

 Plumbul si toate combinatiile sale produc intoxicatii grave numite saturnism. La astfel de intoxicatii sunt expusi muncitorii tipografi si cei care vin permanent în contact cu acestea. Plumbul intrat în organism se elimină foarte greu. 

Ca antidot în intoxicatiile cu plumb se administreaza lapte. Cantitatile cele mai mari de plumb se intrebuintează însa, pentru fabricarea aliajelor de plumb: pentru lagare (81%Pb, 13%Sb, 5%Sn, 1%Ca), pentru literele de tipar (50%Pb, 25%Sb, 25%Sn), aliajuri pentru lipit etc. Din plumb se confectionează, de asemenea, conducte de apă, placi si îmbracaminte de protectie fată de radiatiile gama, atunci cand se lucrează cu substante radioactive etc.

Prin încalzirea plumbului topit într-un curent de aer se obtine oxidul de plumb. Dacă incalzirea plumbului are loc deasupra temperaturii de topire, se obtine “litarga”, de culoare rosie-portocalie, iar daca temperatura de incalzire este mai înaltă rezultă ”masicotul” de culoare galbenă. 

Sursele principale de poluare cu cupru le constitue utiljele si instalatiile, apoi sarurile de cupru ce sunt utilizate pe larg in agricultura, indeosebi ca aditivi furajeri cu efect stimulativ asupra sporului de crestere in greutate si in practica veterinara.

Formele sub care cuprul este folosit sunt multiple ca, de exemplu, sulfatul de Cu (piatra vanata); zeama Bordeleza (solutie 1-3% sulfat Cu), utilizat pentru tratamentul viei si a pomilor fructifericontra infectiilor fungice; pentru distrugerea melcilor, gazed intermediare pentru viermele de galbeaza; pentru tratamentul afectiunilor micotice ale membrelor si a gastritelor parazitare la ovine, oxiclorura si oxidul de cupru – alte saruri cu proprietati antifungice ce inlocuiesc sulfatul de cupru; naftanatul de cupru – substanta conservanta pentru materialul lemnos.

Contaminarea cu plumb a alimentelor

Sursele de contaminare cu plumb a produselor alimentare sunt multiple :

• Insecticidele care conţin plumb, ca arseniatul de plumb, utilizat în pomicultură şi viticultură, ;
• Utilajele, recipientele şi conductele confecţionate din plumb sau acoperite cu staniu plumbifer;
• Aliajele bogate în plumb (pînă la 70-80% plumb) cu care se lipesc ustensilele de bucătărie, vasele din tablă şi falţul longitudinal al cutilor de conserve;
• Foiţele de staniol cu conţinut de 1-10% plumb, folosit la ambalarea alimentelor;
• Smalţul vaselor de pământ, obţinut artizanal prin topirea la temperaturi înalte a unui amestec de dioxid de siliciu (nisip) cu oxizi de plumb (litargă);
• Mediul poluat (aer, apă, sol) din zonele industrializate (industria metalurgică, fabricile de acumulatoare, industria termoenergetică care foloseşte combustibilii fosili), şi cu intensă circulaţie de autovehicule (tetraetilul de plumb folosit ca aditiv în benzină);
• Surse accidentale.

Plumbul si toate combinatiile sale produc intoxicatii grave numite saturnism.

Căile de contaminare cu plumb:

• Impurităţile din sol, apă, aer ajunse pe suprafaţa produselor vegetale vor fi absorbite de plante şi diseminate sau concentrate în anumite zone : tuberculi (arsen, seleniu, molibden, stibiu, crom), frunze (seleniu, plumb, stibiu, mercur, molibden) sau fructe (molibden, nichel), astfel produsele vegetale din zonele poluate cu plumb sau de la marginea şoselelor pot concentra de 8-10 ori mai mult plumb faţă de produsele vegetale din zonele nepoluate.
• Procesele de coroziune de la nivelul utilajelor şi ambalajelor rămâne şi astăzi o problemă importantă cu toate eforturile care s-au făcut în scopul asanării ei. Majoritatea ţevilor din instalaţiile sanitare sunt făcute încă din plumb. Apele cu duritate mare corodează aceste ţevi neglijabil datorită formării unei pelicule izolatoare de săruri insolubile de plumb, problematice sunt apele cu duritate mică care pot coroda ţevile făcînd să crească concentraţia de plumb de 10-30 ori (1-4 ppm). Apele bogate în dioxid de carbon cresc coroziunea, concentraţia de plumb ajungînd la 4-8 ppm fapt care a determinat interzicerea fabricării capetelor de sifon din acest material şi utilizarii ţevilor de plumb în instalaţiile de înbuteliere a apelor minerale şi carbogazoase. Soluţiile de clorură de sodiu şi acizi alimentari (tartric, lactic, citric, acetic, maleic, galic) accelerează procesul de solubilizare a plumbului din înăditurile sau chiar simplele lipituri ale utilajelor care prelucrează alimentele acide (bere, sucuri, vin, ţuică), concentraţia plumbului ajungînd în timp scurt la 5-10 ppm. Folosirea staniului plumbifer ca material de protecţie a ambalajulor de fier sau cupru constitue o altă sursă, iar mărirea concentraţiei de plumb în acest aliaj (pînă la 30%) convenabilă tehnologic şi economic duce la o contaminare puternică cu plumb (5-100 ppm) a alimentelor acide sau bogate în sare. În consecinţă se solicită ca materialul de cositorire folosit pentru protecţia ambalajelor, rezervoarelor sau utilajelor din industria alimentară să nu depăşască 0,5 sau maximum 1% plumb, iar staniul folosit la cositorirea tablei destinate confecţionării cutiilor de conserve să conţină plumb sub 0,4%.
• La glazurarea oalelor de pământ obţinută prin topirea nisipului (dioxidul de siliciu) cu oxizi de plumb la temperatura de 1200 grade C, nu se respectă proporţia de nisip/oxizi de plumb în sensul creşterii concentraţiei de oxizi şi obţinerea unei glazuri mai strălucitoare la temperaturi de ardere mai mici, dar care este mai puţin stabilă la coroziunea acidă datorită excesului de oxizi nelegaţi de siliciu uşor solvabili în alimentele acide. De exemplu s-au găsit 7-8 ppm în iaurt, 20-30 ppm în alimentele preparate prin adaos de oţet.
• Poluarea accidentală are ca origine de obicei: utilizarea unor aditivi alimentari care conţin plumb (talc, diverse soluţii acide, acizi organici, etc.); Arseniatul de plumb pesticid stabil şi insolubil, cu remanenţă mare , folosit în concentraţii destul de mari 125 mg/m2 în agricultură, la stropirea strugurilor. Mustul obţinut din aceşti struguri conţine 10-20 ppm plumb provenit din arseniat, dar vinul pierde acest metal din soloţie prin cuplare cu proteine (decantare) şi insolubilizare ulterioară. De aceea folosirea arseniatului de plumb este interzisă la noi în ţară ca şi în multe alte ţări; Combustia materialului lemnos obţinut la demolări şi care a fost vopsit cu vopsea pe bază de plumb; Vânatul care conţine alice de plumb; falsificarea boielei de ardei roşu cu diverşi oxizi de plumb;

Doze ale plumbului admise în produsele alimentare

Într-un document OMS se menţionează că aportul alimentar de plumb măreşte mult mai mult plumbemia decît poluarea aeriană din care cauză se acordă o atenţie deosebită acestei căi. Pentru metale grele comitetul mixt FAO/OMS de experţi pentru aditivi alimentari a recomandat să se renunţe la noţiunea de “doză zilnică admisibilă” şi să se introducă aceea de “doză săptămînală tolerabilă temporar”. 

Cantitatea de plumb ingerată admisă de FAO/OMS ca doză tolerabilă este de 3mg/zi.Limitele admise de plumb în alimente, conform normelor Ministerului Sănătăţii din ţara noastră (în mg/kg) sunt:

• 0,1 în grăsimi alimentare, băuturi alcoolice nedistilate şi băuturi alcoolice industriale;
• 0,2 în lapte;
• 0,3 în băuturi alcoolice naturale distilate şi băuturi răcoritoare;
• 0,4 în brînzeturi topite;
• 0,5 în carne, peşte sărat, ouă, pâine şi produse de panificaţie, suc de roşii, compoturi, nectaruri, suc pasteurizat de fructe, produse de cofetărie;
• 0,6 în brânzeturi;
• 0,75 în marmeladă, gemuri, dulceţuri, sirop;
• 1 în mezeluri, conservede carne şi legume, bulion de roşii, sosuri picante, must de struguri concentrat, legume şi fructe deshidratate, supe concentrate, produse zaharoase, cacao, ciocolată;
• 1,5 în conserve de peşte, pastă de tomate, pastă şi concentrate de fructe.

Conţinutul de plumb admis în conservele alimentare variază în funcţie de legislaţia fiecărei ţări, astfel:

• în Marea Britanie doza admisă pînă în 1975 a fost de 2mg/kg, fiind apoi redusă la 1 mg/kg.;
• în Elveţia conţinutul de plumb a fost limitat la 0,5;
• în Japonia la 0,4.

Codex  alimentarius afixat limita maximă admisă la 0,3 ppm, dar unii autori consideră că nu trebue depăşită limita de 0,1 ppm. Există o orientare generală de a reduce cantitatea de plumb în băuturile nealcoolice la limita de maximum 0,2 mg/kg deoarece acestea sunt consumate de copii, bătrîni şi bolnavi.

Contaminarea mediului cu plumb

Principala cauză a contaminării cu plumb a mediului este folosirea lui ca materie primă pentru bateriile cu plumb şi aditiv pentru benzină. Se mai foloseau şi pesticide cu plumb dar s-a redus numărul lor în ultimii ani. La începutul anilor 70 se foloseau între 2 şi 4g de Pb la 4l de benzină. Pb a fost identificat în toate mediile marine şi în toate solurile. Sursa majoră de contaminare a omului, nonindustrială, sunt alimentele şi apa. 

Furnituri de apa potabilă pentru majoritatea oraselor Statelor Unite conţin cantităţi scăzute de Pb. Fructele, legumele, carnea, cerealele, fructele de mare, băuturile uşoare şi vinul pot conţine cantităţi semnificative de plumb. Fumul ţigărilor conţine de asemenea cantităţi mici de plumb.
Plumbul poate ajunge în apă (apa potabilă) prin coroziunea ţevilor. Aceasta este cel mai probabil să se întâmple când apa este puţin acidă.

De aceea, sistemele publice de tratare a apei sunt obligate să efectueze ajustări de pH în apă cu scopul de a îi îmbunătăţi potabilitatea. Din câte se cunoaşte, plumbul nu are funcţii esenţiale în corpul uman, poate doar dauna după asimilarea lui prin hrană, aer sau apă.

Contaminarea cu plumb a alimentelor

Plumbul a fost detectat în toate alimentele analizate chiar dacă acestea cresc departe de zonele industriale. Analize recente arată că nivelul natural de Pb din peştele marin este de 0.3 ppb.  Aceşti peşti sunt liberi din punct de vedere geografic, de aceea pot fi luaţi ca indicatori ai contaminării mediului. Niveluri crescute de Pb s-au detectat în alimente comune consumului zilnic. 

În general, plantele ce se dezvoltă în zone industriale sau în zona autostrăzilor conţin un nivel crescut de Pb. De exemplu fasolea şi porumbul care creşte în mediul rural conţin un nivel de 0.04-0.26ppm, acelaşi produs crescut în zona autostrăzilor conţine o cantitate de 10 mai mare. Pentru produsele din animale nivelul cel mai mare de plumb s-a găsit în oraşe,  produsele marine conţin cel mai ridicat nivel de Pb 0.2-2.5ppm. 

În medie totalul de Pb ingerat din mancare este aproximativ 0.2-0.4mg/zi , iar din apă în medie de 0.01mg/zi. Analiza tonului arată că procesarea lui în conserve creşte considerabil nivelul Pb în acesta.

Efectele plumbului asupra sănătății

Iniţial manifestările sunt necaracteristice: indispoziţie, astenie, slăbire, dureri articulare şi musculare, diferite tulburări digestive. Dacă aportul se menţine, tulburările se accentuează, plumbul acţionînd asupra:

• Tubului digestiv şi se manifestă prin : anorexie, vărsături, colici abdominale, ulcer gastric;
• Sistemului nervos manifestat prin : irascibilitate, insomnie, ameţeli, cefalee, tulburări de dezvoltare intelectuală, exagerarea reflexelor, pareze (sau chiar paralizie), tulburări senzoriale;
• Sistemului osteo-articular;
• Aparatului cardiovascular şi renal
• Sistemului endocrin cu impact negativ asupra fertilităţii.
• Mecanismelor imunologice şi umorale

Efectele plumbului pentru sanatatea umana. Plumbul este o otravă cumulativa, copii pana la 6 ani, fatul si femeile gravide sunt cele mai expuse categorii. Plumbul poate ajunge la fat prin placenta mamei si poate produce afectarea grava a sistemului nervos si al creierului.

Efectele plumbului asupra  aparatului renal. Boala renala este de mult asociată cu expunerea la plumb, expunerea la niveluri ridicate de plumb provoaca leziuni renale. Expunerea de durată chiar la niveluri reduse de plumb provoacă afectiuni cronice de rinichi.

Efectele plumbului asupra  sistemul cardiovascular. Expunerea la plumb este asociata cu hipertensiunea arteriala si studii au gasit legaturi între plumb boala coronara, pulsul neregulat si infarct. Persoanele care sunt expuse la plumb au un risc mai mare de disfunctie cardiaca în zilele în care nivelul de ozon si particule fine din aer este mai mare.

Efectele plumbului asupra sistemul reproductiv. Disfunctii privind numarul, motilitatea ti morfologia spermatozoizilor sunt asociate cu intoxicatia cu plumb la barbati. La femei, plumbul poate afecta prin iminenta de avort, nastere prematură si greutate mică la nastere. S-a observat ca femeile gravide cu o concentratie de plumb în sange de 0,014 mg/dl sunt de expuse patru ori mai mult la nastere prematură decât cele care au o concentratie de 0,008 mg/dl. Riscul de malformatie creste odată cu expunerea la plumb.

Efectele plumbului asupra sistemul nervos. Plumbul produce degenerare la nivelul celulei nervoase si afectează difert adultii si copii, la adulti este afectat sistemul nervos periferic iar la copii cel central. La adultii care au fost expusi la plumb în timpul copilariei s-a constatat un volum mai scazut al creierului.

Existenta plumbului în sangele copiilor este corelat cu scaderea inteligentei, scaderea atentiei, scaderea abilitatilor la scris si la calculat, probleme emotionale si sociale.