למה משמשת העופרת? איך היא מגיעה למים במכונות קפה? מה הסכנות וכיצד אפשר למנוע אותן?

עופרת היא מתכת המלווה את האנושות כבר אלפי שנים. צבעה אפרפר, היא רכה ונוחה לעיבוד: העופרת ניתכת כבר ב 327 מעלות – מה שאומר שאפילו להבה של נר יכולה להתיך אותה. העופרת היא מתכת צפופה יותר מרוב החומרים בטבע: ליטר עופרת הוא בעל מסה של יותר מ-11.3 ק"ג!

הסימול הכימי של העופרת, Pb נובע משמה הלטיני plumbum, וממנו התפתחה המילה שרברב plumber ודומותיה בלשונות רבות. אכן העופרת שימשה ומשמשת שנים רבות לצרכי שרברבות בהם ייצור צינורות והלחמות.

לעופרת שימושים רבים מאוד, החל ממשקולות (כמו משקולות האיזון הקטנות שנמצאות על גלגלי מכוניות), דרך ייצור צבעים, מצברים, אמצעי הגנה מקרינה רדיואקטיבית, תעשיית הדפוס ועוד.

מדוע העופרת רעילה?

כשהעופרת חודרת לגוף היא משבשת פעילותם של אנזימים רבים, וכתוצאה מכך את פעילות הגוף עצמו. רבים מהאנזימים מכילים כמויות קטנות של יוני מתכת, כמו ברזל, נחושת ומנגן. העופרת מחליפה את היונים המתכתיים הטבעיים שקיימים באנזימים, וכך משבשת או הורסת כליל את פעילותם. מכיוון שאנזימים מעורבים כמעט בכל תהליך ביוכימי בגוף, הרעלת עופרת משבשת מערכות רבות. בין השאר נפגעות מהרעלת עופרת מערכת העצבים (כולל ירידה במנת המשכל, עלייה במחלות נפש ובמחלות עצביות), מערכת השרירים, מערכת החיסון, הכליות, הלב, הפריון, השמיעה ועוד.

הרעלת עופרת אפשרית בשתי צורות: חשיפה חדה לכמות גדולה של עופרת הנכנסת לגוף (הרעלה אקוטית) וחשיפה מתמשכת לכמויות קטנות של עופרת (הרעלה כרונית). חלק מהנזק שנגרם עקב הרעלת עופרת הוא הפיך – כלומר הגוף מצליח להשתקם ברגע שהחשיפה לעופרת נפסקת, וחלק מהנזק הוא בלתי הפיך, כמו נזקים למערכת העצבים.

עקב כך מדינות רבות חוקקו חוקים ותקנות שנועדו לצמצם את החשיפה לעופרת – למשל איסור על שימוש בצבעים המכילים עופרת בצעצועים, איסור על שימוש בתוספי דלק המכילים עופרת (חלקיקי  העופרת נפלטים לאוויר בעת שריפת הדלק) ועוד. כמו כן נקבעו תקנות חמורות להימצאות עופרת במקורות מזון ובמי שתייה. עם השנים, ועם גילוי הבעיות בחשיפה ארוכת שנים לעופרת הורידו עוד ועוד את הסף המותר, עד 10 חלקים למיליארד עופרת (10 מיקרוגרם בליטר מים).

מהיכן יכולה עופרת להגיע למכונת קפה ולמים?

בשל רעילות העופרת אין מייצרים עוד צינורות מים מעופרת טהורה, ובכל זאת עופרת נמצאת מפעם לפעם במי שתייה. בעיירה פלינט (Flint) במדינת מישיגן בארצות הברית התגלתה ב-2014 הרעלת עופרת רבתי במי השתייה. רשויות הבריאות הבחינו בסימנים של הרעלות ובעיות נוירולוגיות אצל תושבי העיר, בעיקר ילדים. בדיקה מדוקדקת הראתה שהסיבה היא רמות עופרת גבוהות שנמצאו בבדיקות דם של התושבים. בדיקות נוספות העלו שמי השתייה בעיירה מכילים רמות גבוהות של עופרת. כיצד הגיעה פתאום העופרת למים? מתברר שמקור המים של העיר הוחלף, והמקור החדש הכיל ריכוז גבוה יותר של כלורידים. חומרים אלה זירזו את תהליכי הבלאי (קורוזיה) בצנרת הישנה של העיר, שהכילה ריכוז נמוך של עופרת, תהליך שגרם למתכת הרעילה לדלוף למים.

בין יתר שימושיה, העופרת משמשת גם כתוספת לסגסוגות מתכתיות רבות לצורך הקלת העיבוד המכני שלהם. לסגסוגת פליז (Brass), שהיא תערובת של נחושת ואבץ, יש יצרנים המוסיפים עד ארבעה אחוזים של עופרת לצורך זה. הפליז משמש רבות באינסטלציה, כך שגם צנרת פליז עשויה להכיל כמויות קטנות של עופרת. בנוסף, בהלחמה של צינורות משתמשים לעיתים בתערובת של בדיל ועופרת.

חלקי אינסטלציה שונים, המכילים מחברי פליז. צילום: שאטרסטוק
חלקי אינסטלציה הכוללים מחברי פליז (המחברים בצבע זהוב) | מקור: שאטרסטוק

כאשר מים חמים עוברים סמוך לחלקי פליז או הלחמה המכילים עופרת, מעט מהעופרת יכולה לעבור למים. גם ניקוי אבנית באמצעות חומצות עלול לגרום לנדידה של עופרת מהסגסוגות אל המים. אלה יכולות להיות סיבות להצטברות עופרת במים בתוך מכונות קפה. 

בשל כך יש מדינות המחייבות בחוק שימוש בפליז נקי מעופרת, כמו קליפורניה, שם נאסר משנת 2010 שימוש בפליז המכיל יותר מ-0.25 אחוז עופרת בצנרת שבאה במגע עם מים.

אנקדוטה מהעבר

הרומאים אהבו מאוד את השימוש בעופרת – בצנרת, בכלים לאכסון נוזלים – ואפילו כחומר משמר: הם גילו כי אם מרתיחים מיץ ענבים עם גוש עופרת נוצר בסוף נוזל מתקתק, שאותו כינו סאפא והוספתו ליין משמרת את המשקה ומונעת קלקול. יש שקיצרו את התהליך ופשוט הוסיפו מטיל עופרת לכל בקבוק יין כדי לשמר אותו. כך נגרמו ברומא הרעלות עופרת נרחבות, ויש היסטוריונים הקושרים בינן לבין שקיעתה של האימפריה הרומית.

8 תגובות

  • יעל

    עופרת בצנרת ביתית

    האם קיימת דרך ביתית לבחון אם יש במים שבצנרת הביתית עופרת (ללא שליחה למעבדה)?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    אין

    בריכוזים עליהם מדובר (חלקי מיליארד) אי אפשר לבדוק בשיטה ביתית. חייבים מעבדה וציוד מתקדם.

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • עופר

    Pb

    מרתק.
    רק שאלה קטנה, מדוע דווקא עופרת תופסת את מקום המתכות האחרות, ברזל,מנגן ונחושת , בגוף.
    האם זה קשור למספרה האטומי- 82 ולמספר האלקטרונים העודפים ?
    תודה!

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    לא דווקא עופרת

    רוב הרעלות המתכות במנגנון כזה.
    במתכות בהן הגוף משתמש (ברזל, אבץ מנגן נחושת וכו') - הגוף יודע להוביל למקום הרצוי, במתכות בהן הגוף לא משתמש / לא נתקל בדרך כלל במהלך החיים, מתרחשת הרעלה כזו.

  • עופר

    העדפה

    הבנתי (בערך) את סיבת ההרעלה . רק מה שלא הבנתי זה למה דווקא עופרת (או מתכות אחרות) תופסת את מקומן של הברזל,בדיל,נחושת ואבץ. למשל בהמוגלובין,חלבון שמחובר ליון ברזל, מדוע שהוא יעדיף את הקישור לעופרת על פני הברזל. מה רע לו ?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    שאלה טובה

    היי עופר
    שאלת שאלה טובה, שאין עליה הרבה מחקרים בספרות המדעית. כלומר – העובדה היא עובדה (מוצאים כי העופרת מחליפה יונים מתכתיים אחרים), הסיבה הכללית להתרחשות תהליכים היא תמיד אנרגטית – כלומר הקשר בין עופרת לשאר חלקי האנזים מועדף אנרגטית. לגבי הסיבה הספציפית מצאתי מאמר תיאורטי משנת 2006 המנסה להסביר מדוע זה ככה: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.200603037/abstract?syste....
    הטענה היא שליון 2+ של עופרת יש עדיין זוג אלקטרונים לא קושר שמשפיע על הקישור. אני הייתי מוסיף שבטח אחת מהסיבות ליכולת ההיקשרות הטובה של עופרת היא העובדה שהיא נמצאת בטבלה המחזורית בטור 4, בדיוק איפה שנמצא הפחמן עצמו. ליסודות באותו הטור תכונות דומות, כך שיכול להיות שגם לעופרת, בעלת האפשרות לעשות ארבעה קשרים – יכולות היקשרות מצויינות כמו לפחמן. העופרת באמת יוצרת בקלות יחסית תרכובות אורגנו-מתכתיות (ואנזימים הם גם כאלו תרכובות). למשל התוסף לדלק שהיה בעבר היה למעשה תרכובת אורגנו-מתכתית, ארבע-אתיל-עופרת, בו העופרת התנהגה בדומה לפחמן. למתכות אחרות 'קשה' יותר ליצור תרכובות אורגנו מתכתיות, מבחינת זמינות האלקטרונים שלהם לקשר. בנוסף לכל אלו – מסתבר שישנו מנגנון שיבוש נוסף של עופרת: היא נקשרת בעוצמה לגופרית, ובאנזימים רבים ישנה קבוצת S-H – מחומצת האמינו ציסטאין, קישור כזה של העופרת ישנה את המבנה המרחבי של האנזים וגם ישבש את פעילותו.
    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • טובה

    איזה מחבר לאינסטלצייה יש ללא עופרת

    והיכן ניתן לרכוש?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    שאלה טכנית

    היי טובה,
    כללית זאת שאלה טכנית - ולא מדעית, כך שקשה לי לענות. לכל 'מחבר' יש כתובת: יצרן או יבואן, ואת יכולה לפנות ספציפית אליהם בשאלה לגבי תכולת העופרת, אם בכלל, במחברים שלהם. בנוסף ישנם גם מחברי פלסטיק לצנרות.

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע