Spoorelementen komen van nature meestal in lage concentraties voor in het milieu en in onze voeding. Sommige ervan zijn essentieel voor de mens, d.w.z. dat ze (in lage concentraties) nodig zijn voor een goede gezondheid. Bij een te hoge blootstelling kunnen zowel essentiële als niet essentiële elementen negatieve gezondheidseffecten veroorzaken.
Spoorelementen zijn chemische elementen die van nature meestal in lage concentraties (sporen) voorkomen in het milieu, onze voeding en in alle levende organismen. Vaak wordt de term ‘zware metalen’ gebruikt om te verwijzen naar dit soort elementen, maar zoals hieronder wordt uitgelegd is dat niet altijd juist.
Voor sommige spoorelementen is aangetoond dat ze essentieel zijn voor levende organismen, waaronder de mens. Dit wil zeggen dat ze een functie vervullen die noodzakelijk is voor het organisme om gezond te kunnen functioneren. Een tekort aan een dagelijkse inname van een essentieel element veroorzaakt (ziekte)symptomen. Wanneer de dagelijkse inname van dit element terug voldoende is, zullen deze symptomen weer verdwijnen. Voorbeelden van essentiële elementen voor de mens zijn Kobalt (Co), chroom (Cr), koper (Cu), ijzer (Fe), jood (I), molybdeen (Mo), seleen (Se), zink (Zn).
Een aantal andere van deze spoorelementen zijn niet essentieel en hebben dus geen (gekende) biologische functie, zoals aluminium (Al), arseen (As), cadmium (Cd), kwik (Hg) en lood (Pb). Het is belangrijk te weten dat zowel niet essentiële elementen als essentiële elementen toxisch kunnen zijn wanneer ze in een te hoge concentratie voorkomen.
Via het milieu kunnen spoorelementen in voeding en voeder terecht komen en zo zorgen voor een verhoogde blootstelling bij de mens. Indien gezondheidseffecten optreden ten gevolge van een verhoogde blootstelling aan spoorelementen zijn deze meestal het gevolg van een chronische (d.w.z. langdurige) blootstelling. Acute schade is eerder zeldzaam en meestal verbonden aan een accidentele blootstelling in een werkomgeving (vb. inademen van metaaldampen).
Hoewel de term zware metalen vaak gebruikt wordt als synoniem voor spoorelementen, is dit wetenschappelijk gezien niet juist. Heel wat spoorelementen bezitten niet de typische eigenschappen van metalen (bv. hoge elektrische en thermische geleidbaarheid, glans,…) en zijn chemisch gezien eigenlijk metalloïden, zoals bv. arseen (As) of seleen (Se).
Daarnaast zijn ‘zware metalen’ in de strikte zin van het woord, metalen met een hoog soortelijk gewicht (m.a.w. een hoge massadichtheid). en moet hun soortelijk gewicht in principe een grenswaarde overschrijden om ze als ‘zwaar’ te kunnen bestempelen. Deze grenswaarde verschilt echter van bron tot bron en kan gaan van >3 g cm-3 tot >7 g cm-3 en hoger waardoor het niet eenduidig te bepalen is of een metaal ‘zwaar’ is of niet. Bij Sciensano verkiezen wij daarom het gebruik van de term spoorelementen boven de term ‘zware metalen’. Tot de groep van spoorelementen behoren dus zowel:
De term spoorelementen berust op het onderscheid tussen macro-elementen en micro-elementen (spoorelementen) zoals dat in heel wat wetenschappelijke disciplines wordt gemaakt.
Spoorelementen zijn die elementen die meestal in lage concentraties (sporen) aanwezig zijn in het milieu, in onze voeding en in alle levende organismen. Ze staan in contrast met de macro-elementen die in veel hogere concentraties voorkomen.
Afhankelijk van de wetenschappelijke discipline gaat het om andere elementen.
Zo zijn in de aardwetenschappen de macro-elementen de 8 steenvormende elementen (O, Si, Al, Fe, Na, Mg, Ca and K) die samen meer dan 90% van de aardkorst uitmaken. De andere natuurlijk voorkomende elementen maken elk <0.1% uit van het totaal en worden beschouwd als spoorelementen.
In de levenswetenschappen daarentegen zijn spoorelementen degenen die in levende organismen aanwezig zijn in concentraties <0.01% of <100 mg kg–1. Macro-elementen zijn hier de hoofdbestanddelen van biomoleculen nl. C, O, H, N, P, S, Mg, Ca and K, en aanwezig in concentraties die afhangen van het bestudeerde organisme.
Spoorelementen zijn natuurlijke bestanddelen van de aardkorst. Hierdoor zijn ze (meestal in lage concentraties) alom aanwezig in het milieu, in levende organismen en in onze voeding.
De mens wordt hoofdzakelijk blootgesteld aan spoorelementen via inname van voedsel, inademing, of via contact met de huid. De mate waarin iemand blootgesteld wordt via één of meerdere van deze wegen is afhankelijk van het element in kwestie en van de omstandigheden: bijvoorbeeld iemand kan blootgesteld worden op de werkplek, of gewoon via omgevingsvervuiling. In geval van cadmium (Cd) kan ook rookgedrag mee de blootstelling bepalen, vermits dit element in hoge concentratie aanwezig is in tabak.
Een ongewenst neveneffect van onze geïndustrialiseerde samenleving, waarin spoorelementen gebruikt worden in allerhande nuttige toepassingen (zoals lood in waterleidingen, koper in elektrische bedradingen, arseenverbindingen in pesticiden of houtbeschermingsmiddelen, cadmium en nikkel in Ni-Cd batterijen ), is de vervuiling van bodems, sedimenten, water en voeding met spoorelementen.
Primaire contaminatiebronnen zijn mijn- en smelteractiviteiten, de verbranding van fossiele brandstoffen en vulkaanuitbarstingen. Bijkomende contaminatie is o.a. afkomstig van gemotoriseerd verkeer, bepaalde landbouwactiviteiten (bv. pesticiden, houtbeschermingsmiddelen, onzuiverheden in meststoffen, mest van de intensieve dierproductie bij vooral varkens en kippen), de chemische industrie (bv. batterijen, pigmenten en verven), elektriciteit en elektronica (bv. kabels, connectoren en halfgeleiders). Daarnaast kunnen o.a. het storten van afval (waarin spoorelementen aanwezig zijn) en het gebruik van zuiveringsslib voor een verspreiding van spoorelementen in het milieu zorgen.
Het nut van de talrijke toepassingen van spoorelementen, en het gebruik van producten die spoorelementen bevatten, gaan dus hand in hand met een mogelijk verhoogde menselijke blootstelling (bijvoorbeeld via het drinken van vervuild water of het eten van plantaardige of dierlijke producten waarin deze elementen zich hebben opgestapeld). Lokaal kunnen ook natuurlijk aanwezige concentraties van bepaalde elementen een schadelijk niveau bereiken.
Omwille van een toegenomen bezorgdheid over de mogelijke gezondheidsrisico’s van bepaalde spoorelementen, wordt het gebruik van sommige van deze elementen tegenwoordig strikter gereguleerd en wordt er gezocht naar mogelijke alternatieven (bv. het gebruik van kunststof i.p.v. lood voor waterleidingen, het vervangen van kwikthermometers door digitale thermometers).
Om de gezondheid van de consument te beschermen werden op Europees niveau maximumgehaltes vastgesteld voor bepaalde spoorelementen in bepaalde levensmiddelen. De maximumgehaltes zijn opgenomen in de VERORDENING (EG) Nr. 1881/ 2006 VAN DE COMMISSIE van 19 december 2006 tot vaststelling van de maximumgehalten aan bepaalde verontreinigingen in levensmiddelen (met meerdere wijzigingen: EU 488/2014 (Cd), EU 2015/1005 (Pb), EU 2015/1006 (Asi)).
In België ziet het Federaal Agentschap voor de Veiligheid van de Voedselketen (FAVV), samen met een netwerk van erkende laboratoria, erop toe dat de maximaal toegelaten gehalten niet overschreden worden.
