Tính độc của kim loại nặng đã được khẳng định từ lâu nhưng không phải tất cả chúng đều độc hại đến môi trường và sức khoẻ của con người. Độ độc và không độc của kim loại nặng không chỉ phụ thuộc vào bản thân kim loại mà nó cịn liên quan đến hàm lượng trong đất, trong nước và các yếu tố hoá học, vật lý cũng như sinh vật. Một số các kim loại như Pb; Cd; Hg... khi được
tồn tại ở dạng tự do, khi ở dạng tự do thì độc tính của nó yếu hơn so với dạng liên kết, ví dụ khi Cu tồn tại ở dạng hỗn hợp Cu - Zn thì độc tính của nó tăng gấp 5 lần khi ở dạng tự do.
Độc tính của một số kim loại nặng (Trịnh Thị Thanh, 2002 [44]):
* Chì (Pb): là một nguyên tố không cần thiết cho cơ thể sinh vật, Pb có
thể thâm nhập vào cơ thể con người qua thức ăn, nước uống, hít thở hoặc thông qua da nhưng chủ yếu lượng chì (Pb) đi vào cơ thể con người là do khẩu phần ăn uống, chúng được tích tụ trong xương, ít gây độc cấp tính trừ liều lượng cao, nguy hiểm hơn là sự tích luỹ lâu dài trong cơ thể ở liều lượng thấp nhưng với thời gian dài. Triệu chứng thể hiện nhiễm độc chì là mệt mỏi, ăn khơng ngon, đau đầu, nó tác dụng lên hệ thần kinh trung ương và ngoại vi, Hiệu ứng sinh hoá quan trọng của Pb là can thiệp vào hồng cầu, nó can thiệp vào q trình tạo hợp chất trung gian trong quá trình hình thành Hemoglobin. Khi nồng độ Pb trong máu đạt 0,3 ppm thì ngộ độc bắt đầu và khi nồng độ >0,8ppm thì hụt hẳn Hemoglobin gây thiếu máu và làm rối loạn chức năng thận.
Ngoài ra Pb2+ đồng hình với Ca2+ nên có thể thay thế Ca2+ tạo phức trong xương (làm xương đen), nhưng nếu lượng Ca2+ cao lại đẩy Pb2+ ra và Pb2+ được tích luỹ ở mơ mềm.
*Cadmium (Cd): Cd thâm nhập vào cơ thể bằng nhiều cách khác nhau
và được tích tụ lại chủ yếu trong thận và có thời gian bán huỷ sinh học rất dài từ 20 - 30 năm.
Cd thường gắn liền với Zn nên có khả năng thay thế Zn. Trong cơ thể, Zn là thành phần thiết yếu của một số hệ thống enzim nên khi bị Cd thay thế sẽ gây ngộ độc Cd:
S S
Enzim Zn + Cd2+ → Enzim Cd + Zn2+
S S
Hậu quả cuả việc thay thế Zn gây biến đổi trao đổi chất dẫn đến thiếu máu, rối loạn xương tuỷ, cao huyết áp và ung thư. Thông thường lượng dư Cd sẽ liên kết với Protein và chuyển về tích luỹ ở thận khoảng 1 % cịn 99 % nhờ thận thải ra ngoài, khi bị độc Cd trước tiên sẽ bị suy thận, hỏng tuỷ xương và ảnh hưởng đến thần kinh. Ngoài ra nhiễm độc Cd có thể dẫn đến quái thai và thai chết ở giai đoạn non. Cadmium cịn có thể gây ung thư cho người tiếp xúc với nó ở mức độ thấp trong thời gian dài, đặc biệt là ung thư vú. Theo quy định của tổ chức sức khoẻ thế giới “WHO” lượng Cd được cơ thể người chấp nhận tối đa là 100mg/ngày hoặc tối đa là 1 mg/kg trọng lượng cơ thể.
* Arsen (As): Về mặt hoá học As là một á kim, về mặt sinh học As nằm
trong danh mục các hoá chất độc hại cần được kiểm soát. As được xếp cùng hàng với các kim loại nặng, As là chất độc có thể gây nên 19 bệnh khác nhau trong đó có ung thư da và phổi, bàng quang, ruột (Đỗ Mai Ái và cs[1], Willam Hartley và cs, 2004 [115]). Các triệu chứng cổ điển của nhiễm độc As là sậm màu da, tăng sừng hóa và ung thư, tác động đến hệ thần kinh ngoại biên và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe như chứng to chướng gan, bệnh đái tháo đường, cao huyết áp, bệnh tim, viêm cuống phổi, các bệnh về đường hô hấp…. As ở dạng vơ cơ có độc tính cao gấp nhiều lần As ở dạng hữu cơ, trong đó các hợp chất có chứa As thì hợp chất chứa As (III) độc tính cao hơn As (V), tuy nhiên trong cơ thể As (V) có thể bị khử về As (III) (Vũ Hữu Yêm, 2005 [59]:
As3+ tác động vào nhóm - SH của các enzim do vậy ức chế hoạt động của men.
SH ------ O S
{men} + As - O = {Men} As+ = O + 2OH-
SH ------ O S
Men pyruvate đehydrogenaz trong chu trình axit citric tạo phức với As3+ ngăn cản việc tạo thành ATP :
O- HS - CH2 S - CH2 - O - As + CH2 → O = As+ CH2 O- HS - CH2 S - CH (CH2)4 (CH2)4 C = O C = O Prôtêin Prôtêin
Acid dihydrolipoic - prơtêin Phức Prơtêin - As3+ (mất hoạt tính)