Jaką rolę odgrywa chlor w naszym organizmie i czy jest dla niego bezpieczny?

Podstawowe właściwości chloru

Chlor to pierwiastek chemiczny znany pod symbolem chemicznym Cl. Wywodzi się od łacińskiego słowa chlorum. Pochodzi od greckiego słowa khloros, które tłumaczy się jako zielonkawo-żółty.

Nazwa odnosi się do jego wyglądu - jest to zielonkawo-żółty gaz o bardzo nieprzyjemnym, drażniącym i duszącym zapachu.

Chlor jest pierwiastkiem z grupy 17 układu okresowego pierwiastków chemicznych i znajduje się w okresie 3.

Należy do grupy pierwiastków zwanych halogenami, która obejmuje również fluor, brom i jod. Grupa ta została nazwana ze względu na zdolność jej pierwiastków do tworzenia soli (z greckiego hals - sól, gennaó - tworzę).

Pod względem liczebności chlor jest drugim najliczniej występującym halogenem (po fluorze) i 21. najliczniej występującym pierwiastkiem chemicznym w skorupie ziemskiej.

Został odkryty w 1774 roku przez szwedzkiego chemika Carla Wilhelma Scheele, który poddał reakcji dwutlenek manganu z kwasem solnym. Carl Wilhelm Scheele błędnie uważał jednak, że nie był to czysty chlor, ale związek chloru z tlenem.

Fakt, że w wyniku reakcji powstał czysty pierwiastek chemiczny, został udowodniony dopiero w 1810 r. przez angielskiego chemika Sir Humphry'ego Davy'ego, który nadał mu również nazwę chlor.

Chlor jest bardzo reaktywnym pierwiastkiem. Jest rozpuszczalny w wodzie, cięższy od powietrza i bardzo trujący. W temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym nie jest wybuchowy. W niskich temperaturach lub pod ciśnieniem zamienia się w ciecz.

Ma silne właściwości utleniające, wybielające i dezynfekujące.

Z tego powodu jest obecnie stosowany jako środek dezynfekujący, np. w środkach dezynfekujących, do uzdatniania wody pitnej lub wody w basenach, a także jako środek owadobójczy.

Chlor jest również szeroko stosowany w przemyśle papierniczym, farbiarskim i tekstylnym.

Stosuje się go w produkcji wszechstronnego tworzywa sztucznego PVC (polichlorku winylu), w chemii organicznej jako środek utleniający lub w przemyśle farmaceutycznym do produkcji leków.

W przeszłości związki chloru były wykorzystywane na przykład do tworzenia obrazów znanych jako pierwsze fotografie lub w medycynie jako środek znieczulający (chloroform).

Podczas I wojny światowej wykorzystano silnie trujące działanie chloru gazowego i użyto go jako broni chemicznej (yperyt).

Tabelaryczne zestawienie podstawowych informacji chemicznych i fizycznych na temat chloru

Ze względu na swoją reaktywność, chlor nie występuje w formie jednoatomowej, ale zawsze w formie związanej lub jako dwuatomowa cząsteczka Cl2.

Najpopularniejszym związkiem chloru jest chlorek sodu, znany jako sól kuchenna.

W naturze chlor występuje głównie w wodzie morskiej, a także jako składnik minerałów, takich jak halit (NaCl), sylwinit (KCl), biszofit (MgCl2-6H2O), karnalit (KCl-MgCl2-6H2O) czy kainit (KCl-MgSO4-3H2O).

Czy chlor może stanowić zagrożenie dla zdrowia?

Z jednej strony chlor jako pierwiastek jest niezbędny ludzkiemu organizmowi do prawidłowego funkcjonowania wielu procesów fizjologicznych, z drugiej zaś stanowi niebezpieczne zagrożenie dla zdrowia.

Nadmierna ekspozycja na dwuatomową cząsteczkę chloru Cl2 powoduje zatrucie organizmu. Chlor dostaje się do organizmu poprzez wdychanie zanieczyszczonego powietrza, spożywanie skażonej żywności lub kontakt ze skórą.

Stopień narażenia na działanie chloru zależy od ilości chloru oraz czasu trwania i częstotliwości narażenia. Chlor działa drażniąco na drogi oddechowe, oczy i skórę.

Pierwszymi objawami zatrucia są kaszel, duszności, ból głowy, nudności, zawroty głowy, pieczenie oczu, łzawienie oczu, ból brzucha i osłabienie mięśni.

W cięższych zatruciach występuje zapalenie spojówek, zapalenie spojówek, nosa, gardła, krtani i oskrzeli, owrzodzenie rogówki, przyspieszenie akcji serca, obrzęk błon śluzowych i płuc prowadzący do niedoboru tlenu.

W łagodniejszych postaciach zatrucia występuje podrażnienie oczu i dróg oddechowych. Umiarkowane zatrucie charakteryzuje się objawami ogólnoustrojowymi. Ciężkie zatrucie może zagrażać życiu lub mieć długotrwałe lub trwałe konsekwencje.

Z drugiej strony, kiedy chlor jest korzystny lub niezbędny dla naszego zdrowia?

Chlor jest obecny w ludzkim organizmie w postaci soli, w których występuje w postaci ujemnie naładowanego anionu chlorkowego Cl-.

Sole zawierające anion chlorkowy nazywane są chlorkami.

Jak chlorki wpływają na nasze zdrowie?

Chlorki są niezbędnym składnikiem ludzkiego ciała. Odgrywają ważną rolę w trawieniu, funkcjonowaniu mięśni i nerwów, regulacji płynów ustrojowych oraz w utrzymywaniu równowagi kwasowo-zasadowej.

Całkowity płyn ustrojowy stanowi około 60% masy ciała człowieka i składa się z trzech składników - płynu wewnątrzkomórkowego (płynu wewnątrz komórek), osocza krwi i płynu tkankowego.

Osocze krwi i płyn tkankowy tworzą razem płyn pozakomórkowy, tj. płyn poza komórkami.

Płyny wewnątrzkomórkowe i zewnątrzkomórkowe są oddzielone błonami komórkowymi. Różnią się one zawartością wody, elektrolitów i białek, jednak różnice te są minimalne.

Elektrolity obecne w płynach ustrojowych obejmują dodatnio naładowane jony, takie jak sód, potas, wapń lub magnez, oraz ujemnie naładowane jony, takie jak chlorek, fosforan lub wodorowęglan.

Woda swobodnie przemieszcza się przez błony komórkowe, a elektrolity przez systemy transportowe.

Utrzymanie równowagi w objętości i składzie płynów ustrojowych, tj. wewnątrzkomórkowych i zewnątrzkomórkowych, ma kluczowe znaczenie dla istnienia komórek i ich normalnego funkcjonowania.

Zakłócenie tej równowagi powoduje wzrost lub spadek stężenia elektrolitów wewnątrz lub na zewnątrz komórek, a w konsekwencji rozwój niektórych zaburzeń.

Chlorek to najważniejszy i najliczniejszy anion w płynie pozakomórkowym, który w znacznym stopniu przyczynia się do utrzymania ogólnej równowagi płynów w organizmie.

Do 70% wszystkich ujemnie naładowanych jonów w organizmie to chlorki.

Ponadto chlorek przyczynia się również do utrzymania równowagi kwasowo-zasadowej w organizmie, tj. stosunku składników kwasowych do zasadowych.

Kwasowość środowiska wewnętrznego jest ściśle regulowana. Fizjologiczne pH krwi i innych płynów ustrojowych wynosi około 7,4.

Zmiany tej wartości pH wpływają na właściwości i aktywność białek, enzymów, transporterów czy kanałów błonowych.

Jeśli przeważają składniki kwaśne, mówimy o stanie kwasicy; odwrotnie, jeśli przeważają składniki zasadowe, mówimy o stanie zasadowicy.

Fizjologiczny poziom chlorków pomaga utrzymać pH na normalnym poziomie. Każdy znaczący spadek lub wzrost poziomu chlorków powoduje zaburzenia równowagi kwasowo-zasadowej.

Jakie są inne niezbędne funkcje chlorków dla ludzi?

• Jony chlorkowe są niezbędne do produkcji kwasu żołądkowego - kwasu solnego (HCl), który bierze udział w trawieniu pokarmu, a także działa jako środek zapobiegający przerostowi bakterii w przewodzie pokarmowym.
• W postaci kwasu żołądkowego biorą udział w aktywacji enzymu pepsynogenu w środowisku żołądka, który jest niezbędny do wchłaniania ważnych substancji z pożywienia.
• Przyczyniają się do utrzymania prawidłowego ciśnienia osmotycznego.
• Wspomagają skurcz mięśni, w tym mięśnia sercowego.
• Są niezbędne w przekazywaniu sygnałów w układzie nerwowym.
• Biorą udział w wymianie tlenu i dwutlenku węgla w czerwonych krwinkach.
• Wpływają również na poziom potasu w organizmie.

Jak organizm ludzki traktuje chlorki?

Aniony chlorkowe są wchłaniane do organizmu z pożywienia w przewodzie pokarmowym. Prawie cały chlor zawarty w pożywieniu jest wchłaniany do krwi.

Stężenie chlorków nie jest kontrolowane przez homeostazę, w przeciwieństwie na przykład do sodu lub potasu.

Ilość chlorku obecnego w organizmie zależy od obecności innych ważnych jonów. Stężenie chlorku zmienia się równolegle z rzeczywistą ilością tych jonów. Są to głównie jony sodu.

Ten ścisły związek między poziomem chlorków i sodu wynika głównie z faktu, że głównym źródłem obu jonów jest chlorek sodu (sól kuchenna).

Chlorek znajduje się głównie w płynie pozakomórkowym (stanowi do dwóch trzecich anionów obecnych we krwi). W niewielkim stopniu odkłada się w skórze, tkankach podskórnych i szkielecie.

Wartości referencyjne dla chlorków w surowicy krwi lub osoczu wahają się od 98 do 111 mmol/l.

Jeśli chodzi o regulację ich poziomu, nerki są głównym organem odpowiedzialnym za utrzymanie równowagi chlorkowej.

Ilość chlorków wydalanych z moczem zależy od stopnia filtracji w nerkach, a także od szeregu procesów transportowych zachodzących w komórkach nerek.

Wydalanie chlorków jest również ściśle związane z wydalaniem sodu.

Tempo wydalania chlorków z moczem odpowiada również dziennemu spożyciu chlorków w diecie, w tym spożyciu płynów. Waha się ono od około 110 do 250 mmol/dobę.

Oprócz utraty chlorków z moczem, znane są inne drogi ich wydalania z organizmu, takie jak kał lub pot.

Chociaż straty przez pot są znikome w normalnych warunkach, należy je wziąć pod uwagę w przypadku zwiększonej potliwości w wysokich temperaturach lub nadmiernej aktywności fizycznej.

Czy znasz źródło chlorków w żywności?

Chlorek spożywany jest głównie z pożywieniem, które w wystarczającym stopniu pokrywa dzienne zapotrzebowanie organizmu.

Jego głównym źródłem jest chlorek sodu, znany jako sól kuchenna. Jest on codziennie wykorzystywany w produkcji i przetwarzaniu żywności, a także do jej przygotowywania i aromatyzowania.

Nieodpowiednie spożycie chlorków w diecie jest stosunkowo rzadkie. Z drugiej strony, obecny trend zmierza w kierunku wysokiego lub nadmiernego spożycia soli, co może ostatecznie prowadzić do wysokiego ciśnienia krwi, chorób serca i nerek.

Całkowita ilość chlorków w diecie jest połączeniem

• niewielkiej ilości chlorku, który jest naturalnie obecny w diecie
• większych ilości chlorków, które są używane w postaci soli do przygotowywania żywności lub do jej aromatyzowania
• jeszcze większej ilości chlorków dodawanych do żywności podczas jej produkcji i przetwarzania w postaci soli.

Wśród produktów spożywczych stosunkowo bogatym źródłem chlorków są owoce, warzywa (pomidory, oliwki, sałata, seler), zboża (żyto), mleko, jaja, wodorosty, nieprzetworzone ryby i mięso.

Należy pamiętać, że przetwarzanie żywności, które zwykle obejmuje dodawanie soli, zwiększa proporcję zawartego w niej chlorku.

Jakie jest zalecane dzienne spożycie chlorków?

Według Europejskiego Urzędu ds. Bezpieczeństwa Żywności zalecenia dotyczące bezpiecznego i odpowiedniego dziennego spożycia chlorków są następujące.

Tabela dziennego spożycia chlorków według wieku

Co powoduje niedobór i nadmiar chlorków w organizmie?

Odchylenia od powyższych fizjologicznych poziomów chlorku we krwi lub moczu są uważane za stan chorobowy.

Mogą wystąpić dwie sytuacje - obecność nadmiernych ilości chlorku we krwi i moczu lub niedobór.

W porównaniu z innymi minerałami niezbędnymi dla organizmu, takimi jak sód czy potas, odchylenia poziomu chlorków we krwi nie wiążą się z poważnymi konsekwencjami zdrowotnymi.

Ocena poziomu chlorków jest przydatnym wskaźnikiem w diagnostyce zaburzeń kwasowo-zasadowych lub w określaniu niedoboru anionów w płynie pozakomórkowym.

Stężenie anionów chlorkowych we krwi zwykle podąża za stanem stężenia kationów sodu. Oznacza to, że jeśli stężenie sodu spada, stężenie chlorków spada. I odwrotnie, jeśli stężenie sodu wzrasta, stężenie chlorków wzrasta.

Niedostateczna ilość chlorków we krwi

Stan charakteryzujący się niewystarczającą ilością chlorków we krwi nazywany jest hipochloremią. O hipochloremii mówi się, gdy stężenie chlorków w surowicy krwi lub osoczu spada znacznie poniżej wartości referencyjnej 98 mmol/l.

Spadek ten jest zwykle spowodowany jedną z poniższych sytuacji:

• Gdy organizm ma niewystarczające spożycie chlorków w diecie.
• Upośledzone wchłanianie chlorków.
• W przypadku nadmiernego wydalania chlorków.
• Jeśli organizm nie jest w stanie efektywnie wykorzystać wystarczającej ilości chlorków.

Niedobór chlorków spowodowany nieodpowiednim spożyciem chlorków w diecie jest bardzo rzadki. Ten minerał jest obecny w wielu produktach spożywczych, a zwłaszcza w często używanej soli kuchennej.

Zmniejszone lub niewystarczające wchłanianie może być spowodowane określonymi chorobami metabolicznymi lub chorobami przewodu pokarmowego powodującymi zmniejszoną zdolność wchłaniania.

Zwiększone wydalanie chlorków występuje, gdy:

• Stany związane z silnymi nudnościami i wymiotami
• Nadmierne pocenie się
• Oparzenia
• Choroby nerek
• Stosowanie niektórych leków, takich jak leki zwiększające produkcję i wydalanie moczu lub kortykosteroidy
• Stany ciężkiej zasadowicy, w których w organizmie przeważają składniki zasadowe
• Choroby układu oddechowego, które charakteryzują się obecnością zasadowicy, takie jak astma, obrzęk płuc, przewlekła obturacyjna choroba płuc. W tych przypadkach występuje zmniejszona reabsorpcja chlorków w nerkach z powrotem do krwi.

Hipochloremia może być również spowodowana chorobami i zaburzeniami, w których organizm zatrzymuje zbyt dużo wody lub których bezpośrednią konsekwencją jest obniżony poziom sodu. W rzeczywistości poziomy chlorków i sodu są ze sobą ściśle powiązane.

Leczenie hipochloremii polega przede wszystkim na leczeniu przyczyny, tj. choroby lub zaburzenia. W niektórych przypadkach konieczne może być podawanie roztworów zawierających chlorki.

Nadmierne ilości chlorków we krwi

Przeciwieństwem hipochloremii jest stan, w którym występuje nadmierna ilość chlorków we krwi. Oznacza to znacznie więcej niż wartość referencyjna 111 mmol/l. Tym razem mówimy o hiperchloremii.

Hiperchloremia może wystąpić z wielu powodów. Do najczęstszych należą:

• Nadmierne podawanie chlorków, np. w postaci infuzji roztworu chlorku sodu, chlorku potasu, żywienia pozajelitowego (żywienie podawane do żyły)
• Podawanie hipertonicznych (silnie stężonych) roztworów.
• Nadmierna utrata wody z organizmu (odwodnienie). Może wystąpić z uderzeniami gorąca, nadmiernym poceniem się, niewystarczającym spożyciem płynów, sennością, nadmiernym oddawaniem moczu.
• Hiperchloremia związana z kwasicą metaboliczną, w której w organizmie przeważają składniki kwasowe. Występuje np. w chorobach nerek, gdy do krwi podawane są substancje kwasowe, w niektórych postaciach biegunki.
• Choroby nerek związane z zatrzymaniem chlorków
• Nadmierna utrata sodu przez przewód pokarmowy
• Zatrucie solami jodu lub bromu.

Przyczyną hiperchloremii mogą być również choroby i zaburzenia, które bezpośrednio prowadzą do podwyższonego poziomu sodu.

Leczenie hiperchloremii również polega przede wszystkim na wyeliminowaniu jej przyczyny, co może obejmować np. podawanie soli alkalicznych, wspomaganie pracy nerek i inne.

Nieprawidłowy poziom chlorków w moczu

Oprócz nieprawidłowego poziomu chlorków we krwi, niezależnie od tego czy mówimy o ich zwiększonej czy zmniejszonej ilości, możemy spotkać się również z odchyleniami od ich fizjologicznego poziomu w moczu.

Poziom chlorków w moczu uznawany za prawidłowy mieści się w przedziale 110-250 mmol na dobę.

Poziomy chlorków mogą się nieznacznie wahać poza tym zakresem, w zależności od ilości soli i płynów przyjmowanych dziennie przez daną osobę.

Przyczyn wahań poziomu chlorków w moczu może być kilka.

Tabelaryczne podsumowanie najczęstszych przyczyn obniżonego i podwyższonego poziomu chlorków w moczu