Lyijy

Lyijy on historiallisesti erittäin kiinnostava myrkyllinen metalli. Sen tunnettu historia on ainakin 8000 vuotta. Sitä sulatettiin ja puhdistettiin Vähässä Aasiassa, nykyisen Turkin alueella, ja useita 6000–8000 vuotta vanhoja kaulakoruja, helmiä ja muita koristeita on löydetty kaivauksissa Lähi-idässä. Lyijyä käytettiin vesijohtoihin jo Mesopotamiassa noin 3000 eKr. Grönlannin jääkairaukset¹ ovat osoittaneet lyijyn käytön lisääntyneen jyrkästi, kun antiikin kreikkalaiset ja roomalaiset avasivat suuria kaivoksia Kreikassa, Galliassa ja Britanniassa.

Kiinnostavan teorian mukaan Rooman ylimystöllä oli krooninen lyijymyrkytys, koska he käyttivät lyijyä sisältäviä tinapikareita ja muita astioita. Tämä saattoi olla yksi syy heidän joskus irrationaaliseen käyttäytymiseensä ja myös heidän vaikeuksiinsa saada terveitä lapsia. Lyijyasetaattia käytettiin jopa viinin makeuttamiseen. Siten suuret lyijypitoisuudet ehkä jopa myötävaikuttivat Rooman valtakunnan tuhoon. Näyttöä suurista lyijypitoisuuksista onkin löydetty mm. Vesuviuksen vuoden 79 jKr. tulivuorenpurkauksen alle jääneiden uhrien luustosta. Toisaalta Rooman tuhoon vaikuttivat monet muutkin syyt, mm. isorokkoepidemia vuonna 165, ns. Antoniuksen rutto, ja keisarien alkoholismi.

Lyijyn käyttö vesijohdoissa on maailmanlaajuisesti edelleen melko suuri ongelma mm. juomavesien osalta, vaikka lyijyn myrkyllisyys onkin tiedetty jo antiikin ajoista. Roomalaisten puolustukseksi on sanottava, että keisari Augustus yritti kieltää lyijyn käytön vesijohtoihin. Nicander kuvasi lyijyn aiheuttaman anemian ja suolikoliikit jo vuonna 250 eKr. ja kaivostyöläisten lyijymyrkytykset tunnettiin hyvin. Silti Yhdysvalloissa vesijohtoveden lyijy aiheutti skandaalin Flintin kaupungissa Michiganissa vielä vuonna 2014. Kaupunki vaihtoi säästösyistä vedenhankinnan Detroitin kaupungin hyvin puhdistetusta vesilaitosvedestä paikalliseen Flintin jokeen. Samalla jäivät pois korroosionestokemikaalit, ja vanhoista putkista alkoi liueta suuria määriä lyijyä veteen. Tämä altisti noin 100 000 kaupunkilaista lyijylle, ja lapsilla todettiin jonkin verran kohonneita lyijypitoisuuksia.

Nykyajan massiivisin lyijyn käyttö alkoi, kun tetraetyylilyijyä lisättiin bensiinin nakutuksenestoaineeksi. Näin tehdään edelleen joissakin maissa. Vaikka mahdollisista vaaroista varoitettiin jo 1920-luvulla, kun autot eivät vielä olleet jokapäiväisiä, käytäntö jatkui 1980-luvulle saakka. Käännekohta oli havainto, että melko pienet veren lyijypitoisuudet lapsilla liittyivät älyllisen kehityksen viivästymiseen. Kun lyijyn käyttö bensiinissä lopetettiin, veren lyijypitoisuudet pienenivät nopeasti osoittaen tämän lähteen olennaisen merkityksen. Nakutuksenestoaineista saastunut ilma altisti lapset osin suoraan, osin ilmasta laskeutui vihannesten lehdille ja hedelmien ja marjojen pintaan lyijyä.

Vesijohtoveden lyijypitoisuus ei Suomessa ole ollut ongelma erilaisen tekniikan takia, lyijyn käyttö ymmärrettiin kieltää hyvin varhain. Lyijypigmenttien, kuten lyijyvalkoisen, käyttö sisämaaleissa on Suomessa kielletty jo 1920-luvulla.

Lyijyn tärkein toksinen vaikutus on hermostomyrkyllisyys, ensin kärsivät ääreishermot ja sitten keskushermosto. Lisäksi seuraa munuaismyrkyllisyyttä ja anemiaa. Kehityksen aikana herkin elin on kehittyvä keskushermosto, etenkin älyllinen kehitys kärsii. Älykkyysosamäärän heikkenemistä on nähty lapsilla, joilla on normaalia suurempi veren lyijypitoisuus (yli 5 mikrogrammaa desilitrassa tai 0,25 mikromoolia litrassa). Minkäänlaista kynnysarvoa ei ole voitu osoittaa. Tämä tarkoittaa sitä, että koko älykkyysosamäärän jakauma väestössä siirtyy lyijyn takia vasemmalle, heikentyneeseen älykkyyteen päin. Merkityksellisintä tämä on jakauman kummassakin päässä, normaalia harvemmilla lapsilla älykkyysosamäärä on korkea (esim. yli 120) ja lisääntyvällä määrällä se on matala (esim. alle 80). Tällä on merkittävä vaikutus koko väestön menestykseen nykyisessä tietotaidon maailmassa.

Sen jälkeen, kun lyijyä sisältävät nakutuksenestoaineet kiellettiin, lasten veren lyijypitoisuudet ovat pienentyneet alle 5 mikrogramman/dl (0,25 mikromoolia litrassa). Saanti ravinnosta on Euroopassa keskimäärin vähäistä, mutta vaihtelu maiden välillä on aika suuri. Jäljellä olevat lähteet joissakin maissa ovat vesijohdot ja vanhojen maalien pigmentit. Lyijyä sisältävillä luodeilla ja hauleilla ammutun riistalihan runsaan käytön on todettu näkyvän ihmisten veren lyijypitoisuudessa.

Slummeissa elävien lasten on todettu pureskelevan seinistä lohkeavaa lyijypitoista maalia – tätä heikosta ravitsemuksesta aiheutuvaa ilmiötä kutsutaan pica-oireeksi (pica = harakka). Joissakin maissa maaperä voi olla saastunut teollisuusympäristöissä. Satunnaisesti jopa lasten leluista on löydetty lyijyä sisältävää maalia. Näistä myrkytystä aiheuttavista ilmiöistä olisi syytä päästä eroon kaikkialla.

Kadmium

Kadmium on raskasmetalleista ainoa, joka kertyy olennaisessa määrin juurien kautta kasveihin. Siksi lannoitteiden kadmiumpitoisuutta on tärkeää valvoa. Suomessa tuotetussa fosfaatissa on hyvin vähän kadmiumia, aikaisemmin maahan tuoduissa fosfaateissa sitä oli melko paljon. Fosfaattilannoitteiden kaupan seuraaminen on tärkeää, jottei tilanne pääse huonontumaan. Jätevesilietteiden käyttöä peltoviljelyssä on tiukasti rajoitettu, joten tällä hetkellä sitä kautta ei aiheudu merkittäviä ongelmia. Kadmiumin puoliintumisaika² on kaikista raskasmetalleista pisin, noin 30 vuotta. Tämä tarkoittaa sitä, että kun olemme saaneet kadmiumia ruumiiseemme, hyvin vähän siitä lähtee elinaikanamme pois. Tästä seuraa aineen pitoisuuden jatkuva nousu, vaikka altistuisimme vain melko pienille määrille.

Työympäristön altistusten ohella tärkeät kadmiumin lähteet ovat elintarvikkeet ja tupakka. Japanissa seurasi kadmiummyrkytyksiä, kun riisipeltoja kasteltiin teollisuuden kadmiumilla saastuttamilla vesillä. Kadmium kertyy maksaan ja munuaisiin, ja vuosien kuluessa se voi aiheuttaa munuaisvaurion. Siksi sen pitoisuudet voivat olla suuria myös riistaeläinten kuten hirvien ja porojen munuaisissa. Saanti voikin olla ongelmallista riistaeläinten, kuten hirven maksan ja munuaisten käyttäjille; tätä käyttöä on ohjeistuksella rajoitettu. Saantiarvioiden mukaan metsästäjien välillä voi olla saannissa yli kymmenkertaisia eroja siitä riippuen, käyttävätkö he maksaa ja munuaisia vai eivät.

Suurina määrinä kadmium häiritsee myös luukudoksen aineenvaihduntaa ja voi aiheuttaa osteomalasiaa ja osteoporoosia, luuston pehmenemistä ja haurastumista. On myös väitetty, että kadmium myötävaikuttaisi verenpainetaudin syntyyn ja siten lisäisi sydän- ja verenkiertoelimistön sairauksien riskiä. Työaltistus kadmiumhuuruille voi aiheuttaa syöpää.

Suurimmassa osassa Eurooppaa kadmiumin saanti on aika lähellä siedettäviä rajoja, mutta erot eri maiden välillä ovat huomattavia. Lapsilla saannin ravinnosta on arvioitu olevan 30 % siedettävästä viikkosaannista, mutta joissakin maissa jopa keskiarvo ylittää arvioidut siedettävät pitoisuudet. Koska puoliintumisaika on pitkä, tiukka säätely on paikallaan.

¹ Jääkairauksissa jäästä porataan sylinterimäisellä kairalla paksuhkoja 4–6 m pitkiä tankoja, jotka viipaloidaan kuin makkara eri-ikäisten historiallisten näytteiden analysoimiseksi. Mitä syvemmällä viipale on, sitä vanhempi näyte se on, koska jäätä muodostuu jatkuvasti lumen kertyessä pinnalle ja muuttuessa paineen alla vähitellen jääksi. Lumessa on omalle ajalleen tyypillisiä saasteita. Eri merkkiaineilla voidaan määrittää viipaleen ikä. Äskettäin Etelänapamantereella porattiin 3 768 m:n syvyyteen, mikä vastaa puoli miljoonaa vuotta sitten ollutta tilannetta.

² Useimpien aineiden eliminaatio elimistöstä ulos noudattaa ensimmäisen asteen eliminaatiokinetiikkaa. Tämä tarkoittaa, että virtsaan erittyvä määrä on suorassa suhteessa elimistössä olevaan pitoisuuteen (ja useimmiten kokonaismäärään). Kun eliminaatio jatkuu ja pitoisuus elimistössä pienenee, eliminaatio hidastuu samassa suhteessa. Tällaisen eliminaation kuvaamiseksi käytetään puoliintumisajan käsitettä. Sillä ymmärretään sitä aikaa, jossa elimistössä oleva määrä puolittuu. Seuraavan puoliintumisajan jälkeen määrä on taas puolittunut edellisestä, eli vähentynyt neljännekseen alkuperäisestä, ja niin edelleen. Täten puoliintumisaika on tietyissä rajoissa vakio aineen määrästä riippumatta.