Ağır Metallerin Zararlı Etkileri Nelerdir?

a)Lethal (Öldürücü) Etkiler

Ağır metallerin su organizmaları üzerine lethal etkileriyle ilgili birçok araştırma yapılmıştır. Suda yaşayan bir organizmayı öldürebilecek ağır bir konsantrasyonu hem metale hem de organizmaya bağlıdır. Örnek olarak Cyprinus carpio ve Oreochromis niloticus’taki Cu derişimleri verilebilir. 10ppm’lik Cu çözeltisinde Cyprinus carpio’nun tümü ilk 10 gün içerisinde ölmesine karşın Oreochromis niloticus’ta 20. gün sonunda balıklarda ölüm gözlenmemiştir.

Genel olarak Hg, Cd ve Cu en toksik metaller olup bunları Zn ve Pb, bunları da Cr, Ni ve Co izler. Toksisitenin bu sırası kesin olmayıp türlere göre değişim gösterir. Bazen bir metal düşük konsantrasyonlarda daha az zehirli olabilir. Farklı türlerin ağır metallere dayanıklılığı çok fazla değişim gösterir. Örneğin; bakır sitratın zehir etkisi, bir midye türü olan Elminus modestus ve Copepoda’lardan Acartia clauisi’de karşılaştırılmıştır. Elminus için zehirliliğin ortalama değeri yaklaşık olarak 10ppm olmasına karşın Acartia clauisi’de 3ppm’dir. Ağır metallerin zehirliliğini etkileyen faktörler çok çeşitlidir. Bu durum genel olarak tatlı su balıklarında çalışılmış ve çeşitli araştırıcılar tarafından bu faktörlerin neler olduğu belirtilmiştir.

Bir ağır metalin bir su organizması üzerindeki toksik etkisini arttıran veya azaltan birçok faktör vardır:
*Metalin suda bulunma şekli; bir metalin şelat (kompleks) şeklinin iyonik formdan (örneğin; Hg ve HgCl şeklinde) daha az toksik olup olmayacağı denge durumuna ve ne kadar kolay ayrılarak metalin organizmanın absorbsiyon sistemine verebileceğine bağlıdır. Yapılan bir araştırmada, bakır amonyum komplekslerinin alabalıklar üzerine bakır iyonuna benzer bir etki yaptığı, buna karşın bakır siyanür kompleksinin bakır iyonundan daha az zehirli olduğu belirlenmiştir. Hg bileşikleriyle yapılan bir çalışmada da organik Hg bileşiklerinin HgCl’den daha toksik olduğu belirlenmiştir.

*Bir metalin diğer bir metal üzerine antagonistik veya sinerjik etkisi; örneğin; tatlı su ıstakozunda Ca, Zn’nin absorbsiyon oranını azaltmaktadır. Yine Oreochromis niloticus üzerine yapılan çalışmalarda, Zn’nin Cd toksisitesini ve birikimini azalttığı görülür. Aynı tür üzerine yapılan başka bir araştırmada, Ca’nın Cd’nin birikim ve toksisitesini azalttığı belirlenmiştir, yani antagonistik bir etki yapmıştır. Crustaceae’lerde yapılan bir araştırmada Cu ve Hg’nin sinerjistik bir etki gösterdikleri saptanmıştır. Yani, bir metal vücut yüzeyinin geçirgenliğini arttırarak diğer bir metalin absorbsiyonunu arttırmıştır.

*Gel-git sırasındaki tuzluluk değişimleri; araştırıcılar tarafından yapılan araştırmalarda bir Antipoda türü olan Marinogammarus marinus’ta tuzluluğun azalmasıyla Cu toksisitesini arttığı bulunmuştur. Başka bir tür (Blanus balanoides) üzerinde yapılan çalışmalarda Cu toksisitesinin tuzluluğun azalmasıyla azaldığı gözlenmiştir.

b)Sublethal Etkiler

*Morfolojik Değişimler

Ağır metallerin bazı etkileri şekilde, renkte, yenebilen organizmaların tadında değişiklikler şeklinde ortaya çıkabilir. İstiridyelerin bakırı biriktirdikten sonra yeşile dönüşmesi buna bir örnektir. Tatlı su balıkları ve Crustaceae’lerde Cu, Zn ve Pb gibi metallerin çok yüksek olmayan konsantrasyonlarına bırakıldıktan sonra dokularında histolojik değişimlerin olduğu belirlenmiştir. Pseudoleunectes americanis ile yapılan bir çalışmada deniz suyundaki 1ppm’lik bakır konsantrasyonunun etkisinde uzun süre kalma sonucunda solungaçların görünümünde değişiklikler, böbreklere nekrosis etkileri ve karaciğerde yağlı metamorfizis gibi çeşitli etkilerin ortaya çıktığı saptanmıştır. 0,18ppm’de en belirgin etkiler solungaçlarda görülmüştür. Bu değişimlerden birisi de solungaç epitelindeki mukus hücreleriyle klor hücrelerinin yer değiştirmeleridir. Balığın yüksek konsantrasyonlara karşı direncinin artmasının solungaçlarda metali atabilen klor hücrelerinden kaynaklandığı belirlenmiştir.

*Engelleyici Etkiler

Ağır metallerin düşük konsantrasyonlarının en önemli ve kolayca ölçülebilen etkilerinden biri de büyüme üzerine olan etkileridir. Zn ve Cu gibi gerekli metaller organizmanın gelişimi için gereklidir. Ancak yüksek konsantrasyonlarda engelleyici etki yaparlar. Bu durum balık ve Crustaceae’lerden fitoplankton ve bakterilere kadar tüm organizmalarda aynı şekildedir. Bugula neritina ile yapılan çalışmalarda çok düşük Cu konsantrasyonlarında bile büyümenin engellendiği belirtilmiştir. Denizkestanesi larvalarıyla yapılan deneylerde 0,001ppm bakırın büyümeyi engellediği saptanmıştır. Büyümeyi engellemesine ek olarak ağır metallerin bazı sesil organizmaların tutunmalarını engelleme gibi diğer etkileri de vardır. Tatlı su balıklarından elde edilen veriler, metallerin beslenmeyi de engellediğini göstermiştir. Ayrıca eşeysel olgunluk ve yumurta bırakmayı da engellemektedir. Phoxinus phoxinus balığıyla yapılan bir deneyde, balık bakır içeren tatlı suya uzun süre bırakılmış ve 0,1ppm’de balıkların yarısının öldüğü gözlenmiştir. Balıkların eşeysel gelişimlerinin geciktiği ve yumurta bırakmalarının durduğu saptanmıştır. 0,033ppm’de balıklar hayatta kaldığı ve fiziksel görünümlerinde etkilenme olmadığı halde yumurtlamaları engellenmiştir.

*Davranış Değişikliği

Salmo salar ile yapılan deneylerde 0,002ppm Cu ve 0,003ppm Zn içeren suda balıkların bu metalleri belirleyebildikleri ve bunlardan kaçtıkları gözlenmiştir. Çevredeki değişikliklerden kaçamayan sesil organizmalar diğer organizmalara göre değişikliklere daha hoşgörülü olmaktadır. Duyarlılık organizmanın farklı metallere, permeabilitesine, beslenme alışkanlıklarına ve regülasyon veya zehir atma sisteminin etkinliğine bağlıdır. Aynı zamanda türlerin ağır metalleri regüle edebilme yeteneği larval evrede, ergin evreye oranla daha azdır ve Zn, Cu ve Co gibi yaşam için gerekli olan metallerin Pb ve Hg gibi gereksiz görülen metallere oranla daha iyi regüle edildiği bilinmektedir.

c)Temel Etkiler

Ağır metallerin gözle görülebilen etkileri örneğin; bir organizmayı öldürmesi veya büyüme oranını engellemesi şeklindedir. Ağır metallerin temel etkileri çok yüksek konsantrasyonlarda protein çökelticisi (protein sentezini inhibe etmesi) gibi işlev yapmalarına ek olarak enzim sistemlerini inhibe etmeleridir. Gökkuşağı alabalıkları yüksek konsantrasyonlarda ZnSO4 ile işleme sokulduklarında solungaçlarında doğal olarak hasar oluşmakta ve ölümün düzenli O2 değişiminin engellenmesi sonucu doku oksijensizliği nedeniyle ortaya çıkmaktadır. Crustaceae’lerde bakır gibi metallerin lethal etkilerinin nedeni, büyük oranda solunum enzimlerinin ve metalin solungaçlardan atılmasıyla ilgili enzimlerin inhibisyonuna bağlıdır.
Dokularda birçok metalin işlevi, enzimleri aktive etmektir. Ancak bunun kesinlikle sınırlı konsantrasyonlarda yapılması gerekir. Eğer konsantrasyon aşılırsa metal, daha önce aktive ettiği enzimi veya diğer enzimlerin katalitik işlev yapan SH gibi gruplarını bloke ederek inhibe etmeye başlar.

Uzun süre metalin etkisinde kaldıktan sonra balık ve Crustaceae’lerin dokularında histolojik değişimlerin besin tüketiminde işlev yapan sistemlerin inhibe olması sonucu açlığın oluşturduğu ikincil etkilerden ortaya çıktığı kabul edilmektedir. Aynı şekilde büyüme ve gelişme üzerine olan etkilerin protein sentezi ve hücre bölünmesinde işlev yapan enzimlerin inhibisyonu sonucu ortaya çıktığı belirlenmiştir.