Škodlivý účinok prvkov na ľudský organizmus - dusík

Dusík N patrí do piatej B skupiny periodickej sústavy prvkov, čiže medzi p prvky. Jeho valenčná vrstva má stavbu: 2s 2p . Je to biogénny prvok, ktorý je vo forme najrôznejších dusíkatých zlúčenín. Väčšina týchto dusíkatých zlúčenín je toxická a ich stav či už v ovzduší, vode alebo v pôde je pravidelne monitorovaný. Najčastejšie sa vyskytujúcimi dusíkatými zlúčeninami sú amoniak, oxid dusný, oxid dusnatý, oxid dusičitý, kyselina dusitá a dusičná a ich soli.

Zdroje týchto zlúčenín sú buď prirodzené alebo antropogénne. Za prirodzené zdroje sa pokladá bakteriálna, sopečná, búrková činnosť a iné procesy prebiehajúce v biosfére. Medzi umelé zdroje patria spaľovacie procesy, najmä spaľovanie fosílnych palív a automobilová doprava a využívanie priemyselných hnojív. V posledných rokoch prispelo k zníženiu emisíí z automobilovej dopravy používanie katalyzátorov. Znížil sa najmä podiel oxidu dusnatého a oxidu dusičitého, paradoxne sa však zvýšil podiel oxidu dusného, ktorý sa podieľa na skleníkovom efekte.

Oxid dusný N O je jeden s piatich oxidov dusíka. Nazýva s aj rajský plyn, v minulosti sa využíval ako narkotikum, dnes, napríklad, ako pohonný plyn v šľahačoch. V spodných vrstvách atmosféry nie je veľmi nebezpečný, keďže je skoro nereaktívny, vo vrchnejších vrstvách sa ale podieľa s oxidom uhličitým, metánom, hydrogenovanými fluorovodíkmi, halogénovými uhľovodíkmi, polyfluorovodíkmi a fluoridom sírovým na tvorbe skleníkového efektu. Len pre pripomenutie, skleníkový efekt spôsobuje hromadenie slnečného žiarenia premeneného na infračervené lúče v atmosfére, ktoré zapríčiňuje globálne otepľovanie, zmeny klímy, roztápanie ľadovcov a celkové zvyšovanie teploty ovzdušia o 1°C za rok.

Oxid dusnatý NO je pre ľudský organizmus nebezpečnejší ako oxid dusný, stále je však menej toxickejší ako oxid dusičitý. Oxid dusnatý je za normálnej teploty bezfarebný, paramagnetický, jedovatý a vo vlhkom prostredí leptajúci.

Priemyselne sa vyrába spaľovaním amoniaku
4NH + 5O 4NO+ 6H O

alebo oxidáciou vzdušného dusíka.
2N + O 2N O

Pri bežnej teplote sa na vzduchu oxiduje a mení na oxid dusičitý, táto reakcia však prebieha veľmi pomaly.
2NO+ O 2NO

Oveľa významnejšia je reakcia s ozónom, pri ktorej vzniká oxid dusičitý rýchlejšie.
V ovzduší reakciou s dažďom, čiže vodou vytvára kyselinu dusitú podieľajúcu sa na kyslých dažďoch.

Pre ľudí je oxid dusnatý nebezpečný najmä v tom, že dráždi dýchacie cesty a spôsobuje cyanózu. Cyanóza alebo sinavosť, sa vyznačuje modrofialovým sfarbením slizníc a kože. Vzniká, keď v krvi klesá stupeň nasýtenia hemoglobínu kyslíkom. Obzvlášť nebezpečná je pre ľudí so srdcovou slabosťou, vrodenými srdcovými chybami a pľúcnymi chorobami ako rozdutie pľúc, zápal pľúc alebo pľúcna bezozdušnosť. Sinavosť sa prejavuje na perách, ušiach, tvári, rukách a nohách. Tieto problémy však môžu nastať iba pri veľkých množstvách, ktoré sa bežne vo vzduchu nevyskytujú. Možné karcinogénne účinky oxidu dusnatého sa ešte len skúmajú.

Oxid dusičitý NO je v plynnom stave, pri laboratórnej teplote, asi 22°C červenohnedý, agresívny jedovatý plyn silných oxidačných vlastností, v kvapalnom stave je to žltohnedá látka, ktorá pri teplote -10°C tvorí bezfarebné kryštály zloženia N O (dimér). So studenou vodou tvorí zmes kyseliny dusičnej a dusitej,
2NO + H O HNO + HNO

s teplou vodou dáva kyselinu dusičnú a uvoľňuje sa oxid dusnatý.
3 NO + H O 2 HNO + NO

Kyselinu dusičnú môže vytvoriť aj reakciou s ozónom, kedy vzniká ako prechodný stav NO . V ovzduší sú tieto reakcie bežné a prejavujú sa ako kyslé dažde.
Oxid dusičitý podlieha cez deň fotolýze, čiže rozkladu slnečným žiarením. Týmto procesom vzniká oxid dusnatý a kyslíkový radikál. Kyslíkový radikál ihneď zaútočí na molekulový kyslík a vzniká tak jedovatý ozón. Rýchlosť tejto reakcie závisí od intenzity slnečného žiarenia.

Z hľadiska vplyvu na ľudské zdravie je za najnebezpečnejší považovaný najmä preto, že dráždi dýchacie cesty a aj oči. Príznakom otravy je dráždivý kašeľ, šok, kŕče, zástava dýchania až smrť. Pri dlhšom pôsobení môže spôsobiť edém pľúc, respektíve iné poškodenie pľúc a pri veľkom množstve aj cyanózu. Edém pľúc je vlastne stav, pri ktorom do pľúcnych alveol z krvných kapilár, ktorými sú alveoly husto popretkávané, nasiakne krvná plazma. Pľúca sa tak plnia tekutými súčasťami krvi a ich vzdušnosť klesá. Postihnutého trápi silný kašeľ a vykašliava bledoružovú penu. Nie je smrteľný, ale môže spôsobiť značné komplikácie.

V pľúcach s vodou vytvára oxid dusičitý zmes kyselín HNO a HNO , ktoré narúšajú normálnu funkciu pľúc.

Najnižšia priemerná koncentrácia oxidu uhličitého v ovzduší za jednu hodinu bola stanovená na 20 mg.m . Vedci sa však domnievajú, že polovičná hodnota by bola vzhľadom na astmatikov, bronchitikov, malé deti a starých ľudí, vhodnejšia. Bolo totiž dokázané, že dlhodobé vystavenie pôsobenia oxidu dusičitého môže viezť k nárastu respiračných ochorení, zhoršeniu chorôb srdca, k rozšírení ciev a tým aj k zníženiu krvného tlaku.

Otrava NO je nebezpečná vtom, že sa prejaví až neskôr, až po niekoľkých hodinách po nadýchaní daným plynom.

Oba oxidy dusíka, NO aj NO , sa rozpúšťajú vo vode a tým vzniká zmes kyselín, ktoré v ľudskom organizme spôsobujú vznik nitrátov a nitritov, ktoré ničia krvné častice. Príznakmi sú bolesť hlavy, rozšírené cievy (organizmus sa snaží zvýšiť krvný obeh), kolísanie krvného tlaku, malátnosť a dotyčný môže upadnúť až do bezvedomia.

Kyselina dusičná HNO je bezfarebná, silná kyselina veľkých oxidačných vlastností. Pre ľudí sú nebezpečné jej soli dusičnany (NO ) . Všetky sú rozpustné vo vode a sú, aj keď menej ako dusitany, toxické. Najviac sú ohrození kojenci do 1 roku a to najmä stopami dusičnanov v pitnej vode.

Dusičnany obsiahnuté v potrave sa ňou môžu dostať do čreva, kde sa redukujú na dusitany. Prostredníctvom oxidácie hemoglobínu, ktorý prenáša kyslík v tele, môže vystavenie dusitanom viesť k methemoglobinémii, teda k neschopnosti hemoglobínu prenášať kyslík. Organizmus malých detí ešte nie je schopný rozložiť methomoglobín dosť rýchlo. To môže viesť k nedostatočnému zásobovaniu tela kyslíkom. Takáto otrava sa prejavuje zmodraním pier, rúk a chodidiel, bolesťou hlavy a môže viesť až k uduseniu.

Dusičnany sa vo veľkom množstve používajú ako priemyselné hnojivá, známe pod menom liadky: čílsky liadok NaNO , draselný liadok KNO a amónny liadok NH NO . Intenzívnym hnojením a únikmi odpadových vôd zo žúmp či septikov sa dusičnany stali vážnou hrozbou všetkých studní a vrtov. V povrchových vodách je množstvo dusičnanov od 0 po 8 mg na liter, v znečistených od 50 do 150 mg na liter. V EÚ aj na Slovensku je limitnou hodnotou pre dusičnany v pitnej vode 50 mg na liter. Mnoho lekárov však považuje túto hodnotu za príliš vysokú najmä pre malé deti a odporúča maximálna limit 25 mg na liter vody. Do povrchových vôd sa dusičnany dostávajú z pôdy a aj keď už žiadne dusičnany do pôdy neunikajú, trvá ešte veľmi dlho, kým sa rozložia.

Dusičnany sa nachádzajú takmer vo všetkom ovocí a zelenine. Niektorí pestovatelia nepoužívajú umelé hnojivá a pestujú potraviny iba na prírodnej báze, je ich však ešte veľmi málo. Zelenina a ovocie majú to pozitívum, že okrem dusičnanov obsahuje aj mnoho ochranných látok, ktoré bránia premene na dusitany a nitrozamíny. Sú to hlavne vitamíny C, E alebo fenoly obsiahnuté aj v obilninách a klíčkoch. Dusičnany môžeme nájsť i v spracovaných mäsových výrobkoch, aby sa zachovala ich farba a mäkkosť, preto sa neodporúčajú podávať deťom do troch rokov.

Kyselina dusitá HNO je nestála kyselina. Jej soli dusitany (NO ) sú však stále do veľkej miery toxické. Vznikajú redukciou dusičnanov, sťažujú transport kyslíka krvou a spôsobujú otravu organizmu, cyanózu. V tráviacom trakte sa môžu premieňať na nitrozamíny, ktoré majú karcinogénny účinok.