Effecten van lood op het milieu

door Deni Greene

Dit artikel is een uittreksel uit het interim-rapport (“Revising Australian Guidelines for Lead”, juli 1993) aan de NHMRC, van het RMIT (Royal Melbourne Institute of Technology) consultancy-team, waarvoor Deni Greene de leidinggevende onderzoeker is. Het eindrapport wordt eind juli ’93 verwacht.

Lood verplaatst zich naar en door ecosystemen. Atmosferisch lood wordt afgezet in vegetatie, grond en wateroppervlakken. De chemische en fysische eigenschappen van lood en de biogeochemische processen binnen ecosystemen zullen van invloed zijn op de verplaatsing van lood door ecosystemen. Het metaal kan alle componenten van het milieu beïnvloeden en kan zich door het ecosysteem verplaatsen totdat een evenwicht is bereikt. Lood accumuleert in het milieu, maar in bepaalde chemische milieus zal het zodanig worden getransformeerd dat de oplosbaarheid (b.v. de vorming van loodsulfaat in de bodem), de biologische beschikbaarheid of de toxiciteit worden vergroot. De effecten van lood op het niveau van het ecosysteem worden gewoonlijk gezien als een vorm van stress (US EPA 1986).

In het algemeen zijn er drie manieren bekend waarop lood ecosystemen ongunstig kan beïnvloeden. Populaties van micro-organismen kunnen worden weggevaagd bij loodconcentraties in de bodem van 1000 delen per miljoen (ppm) of meer, waardoor de snelheid van de afbraak van materie wordt vertraagd. Populaties van planten, micro-organismen en ongewervelden kunnen worden aangetast bij loodconcentraties van 500 tot 1.000 ppm, waardoor meer loodtolerante populaties van dezelfde of andere soorten hun plaats kunnen innemen. Hierdoor verandert het type van het aanwezige ecosysteem. Bij alle atmosferische concentraties van lood kan de toevoeging van lood aan vegetatie en dierlijke oppervlakken het normale biochemische proces verhinderen dat de calciumpool in grazende dieren en afbrekende organismen zuivert en opnieuw zuivert (UNEP 1991).

Blootstellingsroutes voor lood in het milieu

De belangrijkste bronnen van lood dat in een ecosysteem terechtkomt, zijn atmosferisch lood (hoofdzakelijk afkomstig van auto-emissies), verfspaanders, gebruikte munitie, meststoffen en pesticiden en lood-zuur-batterijen of andere industriële producten. Het transport en de distributie van lood uit belangrijke emissiebronnen, zowel vaste als mobiele, vindt hoofdzakelijk plaats via de lucht (UNEP 1991). Hoewel het meeste lood dat in de lucht wordt geloosd in de buurt van de bron terechtkomt, wordt ongeveer 20 procent op grote schaal verspreid. Studies hebben aangetoond dat de metingen van lood in Groenland de afgelopen eeuw zijn gestegen en gedaald met de stijging en daling van het gebruik van alkylgelode benzine in de Verenigde Staten Eurazië en Canada (Isotopisch bewijs voor de bron van lood in Groenlandse sneeuw sinds het eind van de jaren zestig; K. J. R. Rosman, W. Chisholm, C. F. Boutron, J. P. Candelone & U. Görlach; Nature 362, 333 – 335; 25 maart 1993). De grootte van de looddeeltjes zal bepalen hoe ver zij zich van de bron verplaatsen.

Effecten van lood op de bodem

Het is bekend dat lood zich ophoopt in de bodem, vooral in grond met een hoog organisch gehalte (US EPA 1986). Lood dat op de grond wordt afgezet, wordt overgebracht naar de bovenste lagen van het bodemoppervlak, waar het vele jaren kan worden vastgehouden (tot wel 2000 jaar). In ongestoorde ecosystemen houdt organisch materiaal in de bovenste laag van het bodemoppervlak atmosferisch lood vast. In gecultiveerde bodems wordt dit lood met de bodem vermengd tot een diepte van 25C1ll (d.w.z. binnen de wortelzone). Atmosferisch lood in de bodem zal zich blijven verplaatsen naar de voedselketens van micro-organismen en grazers, totdat een evenwicht is bereikt.

Gezien de chemie van lood in de bodem, suggereert de US EPA (1986) dat de ongelijke verdeling van lood in ecosystemen andere metalen kan verdringen van de bindingsplaatsen op het organisch materiaal. Het kan de chemische afbraak van anorganische bodemfragmenten belemmeren en lood in de bodem kan beter oplosbaar worden, waardoor het gemakkelijker beschikbaar is om door planten te worden opgenomen.

Effecten van lood op planten

Planten op het land hebben de neiging lood uit de bodem op te nemen en het grootste deel daarvan in hun wortels vast te houden. Er zijn aanwijzingen dat ook het gebladerte van planten lood kan opnemen (en het is mogelijk dat dit lood naar andere delen van de plant wordt verplaatst). De opname van lood door de wortels van de plant kan worden verminderd door de toediening van calcium en fosfor aan de bodem. Sommige plantensoorten hebben het vermogen hoge concentraties lood te accumuleren (UNEP, WHO en ILO 1991).

De poriën in de bladeren van een plant laten kooldioxide binnen dat nodig is voor de fotosynthese en geven zuurstof af. Loodverontreiniging bedekt het oppervlak van het blad en vermindert de hoeveelheid licht die het blad bereikt. Dit heeft tot gevolg dat de groei van de planten wordt belemmerd of dat zij sterven doordat de fotosynthese vermindert, de ademhaling wordt geremd, de verlenging van de plantencellen wordt gestimuleerd en de wortelontwikkeling wordt beïnvloed 0; door voortijdige veroudering te veroorzaken. Er zijn aanwijzingen dat lood de populatiegenetica kan beïnvloeden. Al deze effecten zijn waargenomen in geïsoleerde cellen of in hydroponisch gekweekte planten in oplossingen van ongeveer 1-2 ppm lood in het bodemvocht, d.w.z. de loodgehalten die worden ervaren door ecosystemen in de buurt van smelterijen of bermen).

Lood in de lucht kan direct via neerslag of indirect via opname uit de bodem op planten worden overgebracht. Het patroon en de mate van loodaccumulatie worden in hoge mate beïnvloed door de groeistatus van de vegetatie; d.w.z. actieve groeiperioden in het voorjaar in vergelijking met perioden van geringe groei in de herfst en de winter.

Effecten van lood op micro-organismen

Er zijn aanwijzingen dat lood in de concentraties die af en toe in de buurt van wegbermen worden aangetroffen (d.w.z. 10.000-40.000 ppm drooggewicht), populaties van bacteriën en schimmels op bladoppervlakken en in de bodem kan wegvagen. Dit kan aanzienlijke gevolgen hebben, aangezien veel van deze micro-organismen een essentieel onderdeel vormen van de afbrekende voedselketen. De getroffen micro-organismenpopulaties zullen waarschijnlijk worden vervangen door andere van dezelfde of andere soorten, hoewel deze minder efficiënt kunnen zijn in het afbreken van organisch materiaal. Er zijn ook aanwijzingen dat micro-organismen lood beter oplosbaar kunnen maken en daardoor gemakkelijker door planten kunnen worden opgenomen. Dat wil zeggen, bacteriën scheiden organische zuren uit die de pH in de onmiddellijke nabijheid van de plantenwortel verlagen.

Effecten van lood op dieren

Lood tast het centrale zenuwstelsel van dieren aan en remt hun vermogen om rode bloedcellen te synthetiseren. Bloedconcentraties van lood van meer dan 40 µg/dl kunnen bij huisdieren waarneembare klinische symptomen veroorzaken. Calcium en fosfor kunnen de intestinale absorptie van lood verminderen (US EPA 1986). In het rapport van de US EPA wordt algemeen gesteld dat een regelmatig dieet van 2-8 mg lood per kilogram lichaamsgewicht per dag, gedurende een langere periode, bij de meeste dieren de dood tot gevolg zal hebben. Grazende dieren worden direct beïnvloed door de consumptie van door lood in de lucht verontreinigd voeder en voeder en enigszins indirect door de opname van lood via plantenwortels. Ongewervelde dieren kunnen ook lood accumuleren op niveaus die giftig zijn voor hun predatoren.

Loodafschot en loodgewicht kunnen ernstige gevolgen hebben voor individuele organismen en ecosystemen bedreigen (WHO 1989). Na drie tot tien dagen opname van loodhagel door watervogels bereikt het gif de bloedbaan en wordt het afgevoerd naar belangrijke organen, zoals het hart, de lever en de nieren. Op de 17e tot 21e dag raakt de vogel in coma en sterft. Na de opname van loodhagel is loodtoxicose waargenomen bij Eksterganzen, Zwarte zwanen, verscheidene eendensoorten (waaronder Zwarte eend en Muskuseend) en Hardkopeenden (OESO 1993).Organisch lood wordt veel gemakkelijker opgenomen door vogels en vissen (WHO 1989). Aquatische organismen nemen anorganisch lood op door een overdracht van lood uit water en sedimenten; dit is een relatief langzaam proces. Organisch lood wordt snel door waterorganismen uit water en sediment opgenomen. Waterdieren ondervinden de gevolgen van lood bij waterconcentraties die lager zijn dan voorheen veilig werd geacht voor in het wild levende dieren. Deze concentraties komen vaak voor, maar het effect van lood uit de lucht op specifieke plaatsen met hoge loodgehalten in het water is niet duidelijk (US EPA 1986).