Vylučování těžkých kovů výkaly

Bc. Eva Jarošová

Master's thesis

The excretion of heavy metals through feces

Abstract:

Celosvětovým problémem pro životní prostředí se stala kontaminace těžkými kovyzejména těmi, které se snadno přenáší potravním řetězcem a pro většinu lidí je nejvýznamnějšícestou expozice půda-plodina-člověk.V této práci je popsána problematika těžkých kovů v životním prostředí předevšímzinku a kadmia, které jsou předmětem této diplomové práce. Diplomová práce je rozdělenádo několika částí, z níž první obsahuje popis těžkých kovů a jejich zdroje v životním prostředí.Druhá část je věnována kontaminaci půdy těžkými kovy a jejich možnému odstranění remediací,pomocí hyperakumulátorů. Následující část této práce popisuje vliv těžkých kovů na zdraví,toxické působení kadmia a zinku. A naopak následky nedostatku zinku v lidském těle. Popisujecesty vstřebávání kovů do těla a způsoby jejich následného vylučování z těla.V práci je popsán vlastní experiment, jehož cílem bylo vyhodnotit kolik procentvybraných těžkých kovů Cd a Zn se vyloučí z organismu výkaly. Tento experiment trval 6 týdnů,bylo pozorováno působení zinku a kadmia podávaného laboratorním potkanům (Ratttusnorvegicus var. alba). Zinek a kadmium přijímali potkani přidáním rozemleté rostliny, kteráakumuluje těžké kovy Zn a Cd z půdy k základní krmné směsi pro hlodavce ST-1. Bylyporovnávány 2 skupiny potkanů. První kontrolní skupina 00 dostávala standartní směs prohlodavce ST-1 s obsahem 10,5 mg/ Zn za týden. Každá krmná denní dávka (25 g/den)obsahovala 1,75 mg Zn. Druhá skupina P0 dostávala též ST-1, ale doplněnou Cd/Znhyperakumulující rostlinou (Arabidopsis halleri) s obsahem 123 mg zinku za týden (20,5 mg/denv jedné dávce) současně s 2,46 mg Cd za týden (0,41 mg/ denní dávka). K pokusu byla vybránaskupina tvořená z 12 potkaních samců ve stáří 3 týdnů o hmotnosti 150 g. Potkani zatíženíkadmiem a zinkem (sk. P0) přijali o 259 g méně potravy, vyloučili o 82 g výkalů více, nežkontrolní nezatížená skupina 00. Potkani skupiny 00 přijali (mg/den) 1,75 a vyloučili Zn (mg/den)1,23, což odpovídá 69 % vyloučeného Zn výkaly. Potkani skupiny P0 přijali 14,80 (mg/den) Zna vyloučili 11,56 (mg/den) Zn, to je 78 % vyloučeného Zn výkaly. Skupina P0 přijala 0.30(mg/den) Cd, a vyloučila 0.21 (mg/den) Cd výkaly, což činní 70 % Cd. Hypotéza: vylučovánízinku výkaly nepřesáhne 60 % byla vyvrácena.

Abstract:

Contamination by heavy metals has become a worldwide environmental problem, stemming from the heavy metals transferable by food chain. For humans, the most frequent way of exposition is soil-plant-man.This thesis describes the issue of heavy metals in the environment, mainly zinc and cadmium, the two elements in the center of this paper. The thesis is divided into several parts, out of which the first one describes the heavy metals and their sources in the nature. The second part is dedicated to the soil contamination by these metals and its possible elimination via remediation by hyperaccumulators. The chapter that follows is focused on the effect of the heavy metals on our health, or, more specifically, on the toxicity of both high amount of cadmium and zinc in human body and their absence. It also describes the ways of absorbing the metals and their excretion. The thesis describes an experiment performed by author, which aimed at evaluating the percentage of zinc and cadmium excreted from the organism. The experiment was executed throughout a period of six weeks and it was based on observation of the effects of the two elements that were fed to the laboratory rats (Rattus norvegicus, var. alba).Zinc and cadmium were contained in a pulverized plant that is known for accumulating heavy metals and being a basic ingredient for rodent food marked ST-1. Two groups of rats were compared: the control group, labeled 00, was being fed the classic ST-1 food containing 10,5 mg of zinc per week. Each daily feeding unit of 25 g contained 1,75 mg of zinc. The second group, P0, was also being fed the ST-1 food, however, it was supplemented by the hyper-accumulating plant (Arabidopsis halleri) with zinc levels of 123 mg weekly (i.e., 20,5 mg per daily dosis) together with 2,46 mg of cadmium per week (0,41 mg per day).A group of 12 male rats weighing 150 g and aged 3 weeks was selected for this experiment. The individuals with higher intake of the heavy metals ate 259 g less of the food, however, despite the lower amount of food consumed, they excreted 82 g more of feces compared to the control group. The rats from group 00 received 1,75 mg and discharged 1,23 mg of zinc per day, which amounts to 69 % of zinc excreted. On the other hand, the rats from group P0 received 14,8 mg and discharged 11,56 mg of zinc per day, which equals 78% of zinc excreted. The latter group also consumed 0,3 mg and excreted 0,21 mg of cadmium daily, a total ratio of 70 %. We can therefore conclude that the hypothesis about the ratio of zinc excretion being lower that 60 % has been disproved.

Keywords

vylučování, výkaly, zinek, kadmium, těžké kovy

Keywords

heavy metals, excretion, feces, zinc, cadmium

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 4. 2019

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Ivana Jankovská, Ph.D.
• Reader: Petr Kunc, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Care of Biosphere / Sustainable Biosphere Development