Почему тяжелые металлы опасны для здоровья. Вред загрязнителей экологии для здоровья человека. Соединения тяжелых металлов
Все загрязнители экологии, пагубно воздействующие на здоровье человека, условно делятся на 3 группы :
- видимые загрязнения,
- токсичные металлы,
- супертоксиканты.
Принято считать, что относящиеся к первой группе взвешенные вещества ежегодно уносят свыше 16 000 жизней россиян. Люди умирают от силикоза и других заболеваний. В то же время концентрация свинца в организме современного россиянина в 100 раз выше уровня содержания этого токсичного металла в организме жителя предыдущих веков. Также, по расчётам специалистов, из-за промышленных выбросов принадлежащего к третьей группе загрязнителей бензпирена от рака ежегодно должны умирать всего 45 граждан РФ . Однако в одном только экологически неблагополучном Екатеринбурге смертность от рака вдвое выше фонового показателя. Из чего экологи делают вывод, что проживание в подобного рода городах равнозначно курению (относительный коэффициент онкологического риска (К онк) для курильщика составляет 2 — 3 единицы ).
А. П. Константинов досконально изучил проблему влияния экологии на здоровье человека и поделился выводами с читателями журнала «Экология и жизнь » (ecolife.ru).
Вред видимых загрязнений
Итак, к первой группе опасных для здоровья человека загрязнителей экологии относятся все видимые загрязнения: взвешенные частицы (пыль и аэрозоли) и кислые газы (диоксид серы, оксиды азота, угарный и углекислый газы). Источниками видимых загрязнений являются:
- выбросы металлургических заводов,
- выбросы ТЭС,
- выхлопные газы автомобилей.
Вред взвешенных веществ
Среди взвешенных веществ наибольшую опасность для здоровья представляют аэрозоли . Поскольку эти 0,2 — 5 -микрометровые частицы намного мельче пыли, они могут сутками висеть в воздухе, при случае проникая в организм человека. Если пыль, имеющая свойство быстро оседать на землю, и попадает в организм человека, то задерживается в верхних дыхательных путях. А вот аэрозолям свойственно проникать в нижние отделы дыхательных путей и накапливаться в лёгких. Поэтому систематическое вдыхание взвешенных частиц может спровоцировать развитие болезней дыхательных путей .
Вред кислых газов
Виновники появления кислотных дождей — сернистый газ (диоксид серы), оксиды азота, угарный газ (оксид углерода) и углекислый газ — также могут вызвать проблемы со здоровьем. Все эти кислые газы, за исключением углекислого, способны спровоцировать нарушение функций внешнего дыхания (к примеру, уменьшение объёма лёгких). Кроме того, им под силу понизить иммунитет , в результате чего организм человека остаётся беззащитным перед всеми недугами: от простуды до рака.
Вред тяжёлых металлов
Вторая группа опасных для здоровья загрязнителей экологии — токсичные металлы — ещё более опасна. Под понятие токсичных сегодня подпадают 13 металлов , среди которых наиболее распространены и опасны свинец, кадмий, ртуть и мышьяк. Совсем недавно в эту группу экологи записали и алюминий . При этом эксперты не запрещают пользоваться алюминиевой посудой, поскольку она покрыта сверхпрочной защитной плёнкой оксида алюминия. Однако экологи не рекомендуют в алюминиевой кастрюле готовить щи и кипятить молоко, так как кислая и щелочная среда разрушает ту самую оксидную плёнку.
Возвращаясь к более опасным для здоровья металлам, отметим, что накопление ртути в организме приводит к повреждению нервных клеток. У человека проявляются такие симптомы как резкая смена настроения (от крайней степени возбуждения до полной апатии), дрожь в руках. Канцерогенные металлы: мышьяк и кадмий — могут десятилетиями накапливаться в организме и в конечном итоге привести к возникновению онкологического заболевания .
Опасность свинца для здоровья человека
Самый распространённый в воздухе, почве и пищевых продуктах России свинец , накапливаясь в организме человека, способен послужить катализатором развития рака . Сам он онкологию не вызывает, зато во сто крат усиливает действие канцерогенных соединений. При наличии достаточных запасов свинца в организме канцерогенные металлы во в 5 раз меньшем, чем допустимо санитарными нормами, объёме уже способны вызвать рак. Также залежи свинца в организме крайне негативно влияют на детскую нервную систему : ребёнок становится агрессивным, неуправляемым, быстро утомляется и отстаёт в интеллектуальном развитии.
Обнаружив тесную взаимосвязь между экологией и здоровьем, развитые страны запретили на своих территориях обогащённый свинцом этилированный бензин , перенесли первичную переработку руд цветных металлов (горно-обогатительные комбинаты, шахтные печи для плавки медных руд и т.д.) в страны третьего мира.
Органические супертоксиканты и здоровье
К третьей группе вредных для здоровья загрязнителей экологии относятся 12 органических супертоксикантов . Наибольшее распространение среди них получили обладающие высокой канцерогенной активностью бензпирен и диоксины. Являясь мутагенами, оба этих супертоксиканта могут способствовать рождению неполноценных детей .
Опасность бензпирена для здоровья человека
И бензпирен, и диоксины возникают при неполном сгорании органики (когда недостаёт окислителя и температура горения не превышает 1000° C ). Наибольшее количество бензпирена содержится в выбросах небольших угольных котельных, немного меньше — в выбросах угольных ТЭС. Однако он образуется при неполном сгорании абсолютно всей органики: дерева, мазута, бензина, газа, табака, угля и т.д. Наибольшую концентрацию бензпирена получают вместе с дымом курильщики и заодно с пищей любители жареных и копчёных блюд.
Вред диоксинов
Диоксины по степени опасности превосходят не только бензпирен, но и радиацию. Для них не существует ПДК: любая доза может оказаться роковой.
Открытию этих супертоксикантов поспособствовала обработка американцами джунглей дефолиантом («оранжевым реагентом») во время войны во Вьетнаме. Деревья тогда потеряли листву, а солдаты обеих армий — здоровье. У возвратившихся с фронта американцев заметно участились случаи онкологических заболеваний и рождения детей с уродствами.
Последствия отравления токсинами сродни последствиям радиоактивного переоблучения: раковые опухоли, мутации, преждевременное старение организма. Отравление диоксинами из-за способностей этих супертоксикантов резко снижать иммунитет прозвали химическим СПИДом. И действительно на его фоне быстро растут раковые заболевания , особенно саркомы . При лёгком отравлении диоксинами человек утрачивает способность к длительным физическим и интеллектуальным усилиям.
В мирных условиях диоксины образуются при неполном сгорании хлорсодержащей органики (пластмасс на основе поливинилхлорида) и в процессах «хлорной химии». Из поливинилхлорида изготавливают линолеум, обложки для тетрадей, авторучки, изоляцию для кабеля и проводов. При сгорании 1 кг поливинилхлорида образуется до 50 мкг диоксинов. Так что лучше держаться подальше от мест сжигания пластмасс: мусоросжигательных заводов, свалок, печей для плавки лома цветных металлов, в которые нередко попадают провода с изоляцией. Если на Западе основными источниками диоксинов в настоящее время являются МСЗ, то в России — предприятия по производству бумаги и поливинилхлорида. Кроме того, в нашей стране нет приборов для отслеживания диоксинового загрязнения.
Какой из загрязнителей экологии опаснее для здоровья?
Исследовав влияние различных групп загрязнителей на здоровье человека, А. П. Константинов пришёл к выводу, что к значительному росту заболеваемости в сильно загрязнённых городах привели не высокие концентрации какого-то отдельно взятого вещества, а образование сложнейших смесей химических загрязнителей. Вредные вещества усиливают действие друг друга: кислые газы снижают иммунитет → бензпирен, диоксины, мышьяк и кадмий способствуют возникновению онкологических заболеваний → свинец ускоряет процесс развития рака...
Источник:
А.П. Константинов. Экология и здоровье: опасности мифические и реальные // Экология и жизнь № 8, 2012 г.
В Российской Федерации утвержден и действует
ГОСТ 17.4.02─
83, в соответствии с которым химические элементы, в том числе и тяжелые металлы по степени токсичного действия, подразделены на три класса опасности.
При попадании в организм человека в больших количествах тяжелые металлы начинают накапливаться в почках и печени. Коэффициент концентрации (К к) их определяется отношением его реального содержания в почве (Ср) к фоновому (Сф):
К к = Ср / Сф.
Необходимо отметить, что тяжелые металлы играют важную роль в биосфере. Металлы, присутствуя в живых организмах в ничтожно малых количествах, выполняют весьма важные функции, входя в состав биологически активных веществ. Соотношение концентраций металлов в организмах выработалось на протяжении всего хода эволюции органического мира. Значительные отклонения от этих соотношений вызывают отрицательные, а часто губительные, последствия для живых организмов. Находясь преимущественно в рассеянном состоянии, они могут образовывать локальные аккумуляции, где их концентрация в сотни раз превышает среднепланетарные уровни. Наконец, являясь одним из главных природных ресурсов, непременным условием поддержания и развития современной цивилизации, металлы образуют группу наиболее опасных загрязнителей биосферы.
К тяжелым металлам относится более 40 химических элементов периодической таблицы Д.И. Менделеева, масса атомов которых составляет от 45 и выше атомарных единиц. Эта группа элементов при содержании в организме в микрофазе активно участвует в биологических процессах, входя в состав многих ферментов. Поэтому группу «тяжелых металлов» в некоторых случаях можно отнести к понятию «микроэлементы». Для экзогенных повышенных концентраций элементов термин «микроэлементы» непригоден, в таких случаях обычно применяют термин «тяжелые металлы». Таким образом, под термином «тяжелые металлы» понимают такие элементы, как свинец, цинк, кадмий, ртуть, молибден, марганец, никель, олово, кобальт, титан, медь, ванадий и т.д.
Источники поступления тяжелых металлов делятся на природные (выветривание горных пород, минералов, эрозийные процессы, вулканическая деятельность) и техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, влияние автотранспорта и т.д.). Часть техногенных выбросов, поступающих в окружающую среду в виде аэрозолей, переносится на значительные расстояния и тем самым вызывает глобальное загрязнение.
Интенсивная хозяйственная деятельность создает зоны местного загрязнения тяжелыми металлами или охватывает значительные площади сельскохозяйственных угодий, например, при химизации сельского хозяйства. По количеству содержания примесных элементов в почве определяются уровни их накопления в растениях. Существует тесная положительная корреляция между содержанием элемента в растении и его подвижностью в почве. По степени уменьшения коэффициента накопления тяжёлые металлы образуют следующий ряд: кадмий > никель > цинк > медь>свинец > кобальт . Значение коэффициента накопления для различных растений заметно варьирует, что связано с почвенными условиями и биологическими особенностями возделываемых аграрных культур. Хотя пестициды содержат в своём составе тяжёлые металлы: цинк, медь и железо, – они не представляют большой опасности для природной среды из-за малообъёмного их расходования на проведение защитных мероприятий.
Оценка уровня загрязнения почв ТМ основывается на сопоставлении данных их фонового и валового содержания на незагрязненных почвах, не вызывающего отрицательного биологического эффекта и повышения ПДК.
По абсолютному содержанию ТМ в растениях их можно разделить на 3 группы: элементы повышенной концентрации –Cr, Mn, Zn; средней –Cu, Ni, Pb, Cr; низкой – Hg.
При выборе вида растений для проведения детоксикации необходимо учитывать два фактора:
· толерантность различных видов растений по отношению к избытку содержания токсичных веществ в почве и размеры их накопления;
· воздействие не только на живые организмы, обитающие в почвенной толще, но и на культивируемые сельскохозяйственные растения. Высокая концентрация тяжелых металлов, находящихся в лабильном состоянии в почвенном растворе, способствует их поступлению через корневую систему в вегетативные органы возделываемых растений, что отрицательно сказывается на их состоянии. При большом накоплении тяжелых металлов в клетках сначала растения начинают вянуть, а затем погибают.
Показателем негативного воздействия многих элементов и соединений на живые организмы является их токсичность.
Токсичность и канцерогенность ─ это свойства элементов и соединений, отрицательно влияющие на живые организмы и приводящие к уменьшению продолжительности жизни. Количество, при котором химические ингредиенты становятся опасными для окружающей среды, зависит не только от степени загрязнения ими биосферы, то также от химических особенностей этих ингредиентов и от деталей их биохимического цикла. Для сравнения степени токсилогического воздействия химических ингредиентов на различные организмы пользуются молярной токсичностью, на которой основан ряд токсичности, отражающий увеличение молярного количества металла, необходимого для проявления эффекта токсичности при минимальной молярной величине, относящейся к металлу с наибольшей токсичностью.
Глобальный перенос токсикантов происходит через атмосферу и большие реки, несущие воды в океаны, землю, а ложи рек, морей и океанов служат резервуаром для их накопления. Факторами окружающей среды, влияющими на токсичность, являются температура, растворенный кислород, рН, жесткость и щелочность воды, присутствие хелатообразующих агентов и других загрязнителей в воде. Устойчивость живого организма по отношению к токсикантам может быть достигнута:
1) при уменьшении их поступления;
2) увеличении коэффициента его выделения;
3) переводе токсиканта в неактивную форму в результате его изоляции или осаждения.
Токсичность тяжелых металлов для живых организмов определяется как свойствами и уровнем концентраций элементов, так и их миграционной способностью в различных компонентах экосистемы, а также степенью накопления их в органах и тканях. В настоящее время из 92 встречающихся в природе химических элементов 81 обнаружен в организме животных и человека. При этом многие микроэлементы признаны эссенциальными, то есть жизненно необходимыми. В то же время большинство из них относится к тяжелым металлам, а при высоких концентрациях они проявляют сильную токсичность. Практически каждый элемент в зависимости от концентрации может оказывать положительное или отрицательное воздействие на живые организмы, к которым относится и канцерогенез.
Канцерогенез ─ это способность металла проникать в клетку и реагировать с молекулой ДНК, приводя к хромосомным нарушениям клетки. Канцерогенными веществами являются никель, кобальт, хром, мышьяк, бериллий, кадмий. Различие в канцерогенной активности определяется биодоступностью металлопроизводных: наиболее потенциально активные соединения содержат ионы канцерогенных металлов, способные легко внедряться в клетки и воздействовать на молекулу ДНК.
По мнению Б.А. Ягодина, для комплексной оценки влияния тяжелых металлов для каждого элемента необходимо различать четыре уровня концентрации:
– дефицит элемента, когда организм страдает от его недостатка;
– оптимальное содержание, способствующее хорошему состоянию организма;
– терпимые концентрации, вызывающие начальную депрессию организма;
– губительное содержание для данного организма концентраций.
Кадмий.
Установлено, что кадмий в ничтожно малых количествах способен стимулировать остроту зрения, активизирует сердечно-сосудистую деятельность, регулирует содержание сахара в крови, но самое незначительное отклонение его от ультрамикродоз отрицательно сказывается на деятельности головного мозга. Он повышает кровяное давление и может быть причиной инсульта и развития онкологических заболеваний. При систематическом потреблении пищи с очень высоким
(1 – 2 мг/кг) содержанием кадмия у больных буквально рассыпаются кости от неосторожного резкого движения, иногда даже глубокой вздох может стать причиной перелома ребра. Повышенное содержание кадмия блокирует сульфогидрильные группы ферментов, нарушает обмен железа и кальция, нарушает синтез ДНК. Избыток кадмия в пище вызывает респираторные заболевания и почечную дисфункцию. В настоящее время установлены мутагенные и терратогенные свойства данного элемента. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) считает предельно-допустимым количеством поступление кадмия 1 мг/кг массы тела в сутки. По чувствительности к кадмию растения располагаются в следующем порядке: томаты < овес < салат< луговые травы < морковь < редька < фасоль <горох <шпинат.
Цинк.
Цинк обнаруживается во всех тканях организма животного, но больше накапливается в костях. Высокое содержание цинка отмечено в коже, волосяном и шерстяном покровах животных. Он ─
составная часть ферментов карбоангидразы, участвующей в связывании и выведении из крови диоксида углерода карбоксипептидазы поджелудочной железы и дегидрогеназы глютаминовой кислоты. Клиническими признаками недостатка цинка у детей и подростков является задержка роста и полового созревания, сухая, шерховатая кожа, долго незаживающие раны, повышенная восприимчивость к инфекциям, сонливость, депрессия, жидкий стул. Пониженное содержание цинка в крови может стать причиной ишемической болезни сердца. Установлено, что потребность в цинке возрастает при беременности, лактации и в подростковый период быстрого роста. Патологии, возникающие при избытке цинка в жизнеобеспечивающих средах, связаны большей частью со вторичным дефицитом кальция и других жизненно необходимых элементов. Избыточное поступление цинка в организм человека и животных сопровождается падением содержания кальция в крови и костях, а также нарушением усвоения фосфора, что приводит к развитию остеопороза. Высокие концентрации цинка могут представлять мутагенную и онкогенную опасность. Вдыхание паров оксида цинка вызывает повышение температуры, боли в суставах и мышцах, озноб, кашель и др. (цинковая лихорадка). Среднее содержание цинка в организме человека составляет
1,4 – 2,3 г. Дневная норма поступления в организм –
10 – 5 мг.
Медь. Медь относится к группе жизненно необходимых для организмов элементов. В организме животного медь необходима для нормальной пигментации, формирования нервной ткани, воспроизводительной функции, а также участвует в синтезе гемоглобина, в процессах кроветворения. Повышает клеточную проницаемость. Входит в состав или является активатором ряда ферментов, оказывает влияние на процессы углеводного обмена, активность половых гормонов. Однако при высоких уровнях содержания обладает широким спектром токсичного действия с многообразными клиническими проявлениями. Решающую роль в механизме токсичного действия меди играет способность ионов блокировать SH-группы белков, в особенности ферментов, вызывает отравления. Острая интоксикация ионами Cu 2+ сопровождается выраженным гемолизом эритроцитов. Интоксикации соединениями меди могут сопутствовать аутоиммунные реакции и нарушение метаболизма моноаминов. При малых концентрациях (6–15 мг/кг) меди в почве возможна анемия и заболевание костной системы, а избыток – более 60 мг –поражает печень и вызывает желтуху. Суточное потребление меди человеком должно составлять около 2 мг. Клинические признаки недостатка меди вызывают остеопороз, депигментацию волос и кожи, нарушение деятельности центральной нервной системы. Одной из причин гипертонического криза человека является повышенное содержание меди в сыворотке крови, но в то же время медь способствует заживлению ран, помогает при варикозных расширениях вен.
Молибден . Особо важная роль молибдена заключается в том, что он активизирует процессы связывания атмосферного азота клубеньковыми бактериями, живущими на корнях бобовых культур. Усиливает восстановление нитратного азота до аммония, а без последнего невозможен синтез белковых веществ в урожае. Нижним пределом содержания молибдена для большинства растений считается 0, 01 мг/кг сухого вещества, а для бобовых – 0,40 м/кг. Содержание молибдена ниже этих величин считается недостаточным. При недостатке молибдена в растениях нарушается азотный обмен, в тканях накапливается большое количество нитратов. Он является составной частью фермента ксантинооксидазы, который играет важную роль в обмене пуринов, а также нитратной редуктазы и бактериальной гидрогеназы животного организма. При избытке молибдена в корме у животных наблюдается сильная диарея, ухудшается общее состояние, прекращается рост, снижается молочная продуктивность, а иногда увеличивается ломкость костей. Содержание молибдена в расчете 3–10 мг/кг корма опасно для здоровья животных.
Кобальт
.
Положительно влияет на азотофиксирующую систему, увеличивает содержание хлорофилла в растениях. Особенно он необходим для бобовых культур и дает больший эффект на окультуренных почвах при содержании этого элемента около 1,0 – 1,1 мг/кг почвы. Очень важно применение кобальта для повышения диетической ценности продукции. Кобальт входит в состав витамина В 12 . При недостатке этого витамина снижается формирование гемоглобина крови, белков, нуклеиновых кислот и, как следствие, животные заболевают сухоткой, авитаминозом. Малая концентрация кобальта в почве (
2 – 7 мг/кг) приводит к анемии, эндемическому зобу и недостаточному синтезу или к отсутствию витамина В 12 . При недостатке кобальта у животных появляется тяжелая анемия, потеря аппетита, прогрессирующее истощение. Кобальт долго не задерживается в организме, поэтому отравление этим веществом происходит крайне редко.
Марганец. Исследованиями установлено положительное воздействие марганца на фотосинтез, он увеличивает содержание сахаров и хлорофилла. Марганец усиливает интенсивность дыхания растений, улучшает отток сахаров, способствует передвижению фосфора из старых листьев к молодым, а также к репродуктивным органам. Он повышает водоудерживающую способность тканей, уменьшает транспирацию, влияет на плодоношение растений. Марганец концентрируется в костях, печени, почках, поджелудочной железе, гипофизе животных, реагирует и активизирует ряд ферментативных процессов, связанных с обменом белков, жиров, углеводов. При недостатке и избытке марганца в человеческом организме возникают некоторые заболевания. Так, атеросклерозу сопутствуют повышенное содержание в крови марганца и железа, а сахарный диабет, наоборот, сопровождается падением концентрации марганца в крови. Содержание марганца в природных водах колеблется от сотых долей до 1 – 2 мг/л.
Хром и литий – вещества,относящиеся к необходимым микроэлементам для активной жизнедеятельности организма. Ежедневная и достаточная доза хрома обычно для большинства здоровых людей составляет 0,05 – 0,2 мг. Устранение хрома из рациона животных приводит к накоплению глюкозы в крови и моче. Подобная картина свойственна сахарному диабету, когда в организме не вырабатывается инсулин. Клиническим признаком дефицита хрома считается нарушение утилизации глюкозы. Избыток хрома в организме человека вызывает рак легких, злокачественные образования желудочно-кишечного тракта, дерматиты.
Литий регулирует психическую деятельность человека, снимает стрессовое состояние и лечит маниакально-психозные нарушения, шизофрению. Этот элемент принимает участие в метаболизме азотсодержащих веществ, белков и нуклеиновых кислот, способствует увеличению содержания общего и белкового азота, важнейших аминокислот, а также значительно влияет на метаболизм биоколлоидов протоплазмы.
Ртуть . Ртуть обладает широким спектром и большим разнообразием клинических проявлений токсичного действия в зависимости от количества и свойств соединений, в виде которых она попадает в организм, а также пути поступления. В основе механизма действия ртути лежит блокада биологически активных групп белковой молекулы (сульфгидрильных, аминных, карбоксильных) и низкомолекулярных соединений с образованием обратимых комплексов, характеризующихся нуклеофильными лигандами. По степени токсичности различают следующие формы соединений ртути:
- металлическую (элементарную);
- неорганические соединения;
- органические соединения.
Металлическая ртуть представляет большую опасность для человека из-за паров. Острые отравления парами выражаются общей слабостью, головной болью, болями при глотании, металлическим вкусом во рту, повышенной температурой, катаральными явлениями со стороны дыхательных путей (ринит, фарингит, реже бронхит). Затем развивается геморрагический синдром. Присоединяются болезненность десен, резко выраженные воспалительные изменения полости рта, желудочные расстройства, признаки поражения почек, реже воспаления легких. Отмечают нейротоксичность от паров ртути, особенно страдают ею высшие отделы нервной системы.
Неорганические соединения ртути малолетучи, поэтому опасность большей частью представляет поступление во внутрь организма с пищей и водой, а также через кожу. При воздействии на человека даже незначительно превышающих санитарную норму концентраций паров ртути или её солей в течение нескольких месяцев, а иногда и лет возникает хроническое отравление ─ меркуриализм. При хронических отравлениях в первую очередь поражается центральная нервная система, следствием чего является быстрая утомляемость, головные боли, ослабление памяти. Постепенно развивается усиливающееся при волнении дрожание (ртутный тремор) пальцев рук, затем век, губ, в тяжелых случаях ─ ног и всего тела.
Наиболее опасны ртутьорганические соединения, поскольку их токсичное действие проявляется и становится заметным лишь спустя нескольких недель. При этом характерны эмоциональные и психические расстройства. Появляется возбудимость, раздражение, неспособность сосредоточиться, боязливость, чувство усталости, повреждения рассудка, носовые кровотечения, поражения глаз. У взрослых людей при попадании во внутрь организма около 350 мг ртути возможен летальный исход. Метил-ртуть относится к соединениям с ярко выраженным терратогенным действием (уродство).
Величина ПДК, установленная ВОЗ для ртути при поступлении в организм с пищей, равна 5 мкг на 1 кг массы тела за неделю.
Селен. В отдельных районах страны кислые почвы содержат избыточное количество селена, на которых растет ядовитая растительность, опасная для животных. В таких кормах селен замещает серу в аминокислотах–метионине и цистине. Последние, не включаясь в белковый обмен животных, способствуют выпадению волос и ногтей, шерсти и копыт. Такое явление наблюдается при избытке этого микроэлемента в растениях, его содержание не должно превышать 5∙10 –6 %. Ежесуточного поступления селена с кормом для животных до 2 мг вполне достаточно, чтобы вызвать признаки хронической интоксикации. Селен ─ единственный элемент, который при высоком содержании в растениях может вызвать внезапную смерть животных и человека. Известны случаи массовой гибели овец в течение одной ночи, которые паслись в пределах селеновой геохимической аномалии. Из-за высокого содержания селена смертельно ядовитым является гриб бледная поганка, который по уровню своего действия превосходит укус гюрзы. Селен – в высшей степени токсичный элемент и принадлежит к числу биофилов, который обязательно присутствует в любом организме. У животных, не получивших селена, разрушаются красные кровяные тельца. Значительная концентрация его в сетчатке глаза говорит о том, что он необходим для восприятия света.
Мышьяк . Ядовитое высокотоксичное вещество, который вызывает у человека рак легких, кожные болезни, заболевание крови (белокровие). Ингибирует различные ферменты, отрицательно действует на метаболизм.
Никель способствует респираторным заболеваниям, астме, нарушению дыхательной защитной системы, появлению рака носа, легких, врожденные пороки, ингибитор оксидаз, обладает мутагенным свойством.
Ванадий приводит к раздражению дыхательных путей, к астме, нервным расстройствам, а также изменению формулы крови.
Таллий вызывает нарушение общего обмена веществ, он сильно токсичен по отношению к растениям и животным.
Избыток бериллия способствует появлению дерматитов, язв, вызывает воспаление слизистых оболочек.
В окружающем нас мире содержатся большое количество различных химических элементов. Но самые опасные из них, несомненно, это – тяжёлые металлы. Они непосредственно влияют на организм человека, изменяя его функции и свойства.
Тяжёлые металлы – группа химических элементов со свойствами металлов и значительным атомным весом либо плотностью.
К тяжёлым металлам относятся ртуть, свинец, кадмий, кобальт, медь, цинк, железо. Нашему организму отнюдь не безразлично количественное содержание микроэлементов, т. к. в зависимости от концентрации вещество может быть и полезным и вредным.
Кобальт. Даже его малая концентрация в организме приводит к анемии, эндемическому зобу, недостаточному синтезу или вообще отсутствию витамина В12, так как при большой концентрации этого металла угнетается выработка вышеназванного витамина. А без В12 прекратится рост, нарушится нормальное кроветворение, созревание эритроцитов, синтез лабильных метильных групп, накопление в эритроцитах соединений, которые содержат сульфгидрильные группы и образование холина, метионина, креатина, нуклеиновых кислот. Так же без него прекратит нормально функционировать печень и нервная система.
Медь. При малых концентрациях возможны анемия и заболевания костной системы, а избыток этого элемента таблицы Менделеева поражает печень, вызывая желтуху.
Цинк, так же называется «двуликим Янусом». Является стимулятором деления клеток и заживления поражённых тканей, а так же способствует образованию раковых клеток.
Но цинк , как и магний, хром и ванадий снижают уровень холестерина в крови, кадмий повышает кровяное давление, а недостаток меди сказывается на эластичности сосудов.
Кадмий – как бомба замедленного действия. Он рассеивается в окружающую среду вместе с суперфосфатом и фунгицидами (противогрибковые элементы) и является спутником широко применяемого цинка и всегда присутствует в изделиях, содержащих цинк. В организме человека этот химический элемент накапливается в почках, при его избытке развивается болезнь «итай-итай» – искривление и деформация костей, сопровождающиеся сильными болями, необычайной хрупкостью и ломкастью костей.
Ртуть – при вдыхании паров концентрируется в мозге, в результате чего возникают нервно-психические нарушения, головокружения, постоянные головные боли, снижается память, расстраивается речь, возникает скованность и общая заторможенность. Наиболее тяжёлые случаи заканчивались полной слепотой, параличом, безумием и смерть. Достаточное количество ртути попадает в окружающую среду самым обычным способом – при разбивании медицинских ртутных термометров. Так же она выделяется в атмосферу при выплавке руд цветных металлов, производстве цемента и сжигании угля. Но интересен тот факт, что РТУТЬ ОБНАРУЖЕНА В МОЛЕКУЛАХ ДНК. Пока не известно, участвует ли она в передаче наследственной информации, но это вполне возможно.
Свинец, – поступивший при дыхании, в 10–100 раз токсичнее того, который поступает через желудок. Он поступает в кровь и соединяется с эритроцитами, что приводит к отравлению крови и всего организма. Так при сгорании одного литра горючего в воздух попадает 200–400 милиграммов свинца. Но каким бы он путём ни поступал в организм, он всё равно скапливается в костях.
Железо – неоходимый для организма элемент, но избыток его ионов вызывает зашлаковывание организма на клеточном уровне. Оно содержится в гемоглобине крови, в тканях и тканевых ферментах и депонировано (накоплено) в печени, селезёнке и костном мозге. Для усвоения железа необходимы: медь, кобальт, марганец, витамин С, а оно, в свою очередь, нужно для правильного метаболизма витаминов группы В, для роста, сопротивления заболеваниям и предупреждения усталости. Избыточная же его доза – 200 милиграмм и больше – может оказать токсическое действие, угнетает антиоксидантную (противоокислительную) систему организма. Чтобы обеспечить организм этим элементом таблицы Менделеева, лучше всего регулярно употреблять в пищу овощи и фрукты, продукты животного происхождения: ветчину и помидоры.
Увеличение концентрации тяжёлых металлов в окружающей среде увеличивает число мутаций, передающихся по наследству. Мутанты подвержены порокам физического и умственного развития. Если проследить за мутацией, например, рыб, станет очевидно, что у многих из них в загрязнённых водоёмах нарушается генофонд.
Таким образом, мы понимаем, что, как говорится в одной из пословиц, «всё хорошо в меру». При злоупотреблении любым из вышеперечисленных веществ может развиться либо болезнь, либо произойдёт мутация, поэтому мы должны беречь себя и соблюдать все положенные нормы по употреблению того или иного элемента.
Что такое тяжелые металлы?
Тяжелыми металлами называют более 40 химических элементов. Причем, однозначного списка этих элементов нет: иногда в их число включают все элементы таблицы Менделеева с атомным весом более 50, в другом варианте тяжелыми считаются металлы, у которых плотность равна или больше плотности железа (8 г/кв.см.).
Чаще всего в список тяжелых металлов попадают олово, вольфрам, теллур, сурьма, ртуть, свинец, висмут, галлий, мышьяк, железо, цинк, молибден, кадмий, хром, марганец, кобальт, никель, медь, германий, таллий.
В описании полезных свойств многих продуктов и БАДов можно увидеть утверждение: «Выводит тяжелые металлы из организма», что должно дополнительно привлечь потребителей.
Но на самом деле небольшое количество тяжелых металлов, измеряемое микрограммами, необходимо организму для нормальной работы, их вовсе не нужно выводить «подчистую». Например, цинк, хром, медь, хром (и не только) можно найти в перечне суперполезных для здоровья микроэлементов .
Проблема состоит в том, что эти вещества должны присутствовать внутри нас именно в микродозах , и даже незначительное превышение их содержания может привести к нежелательным последствиям, включая летальный исход.
Поэтому выводить избыток тяжелых металлов нужно обязательно!
Опасно для жизни!
Самыми опасными для здоровья и жизни человека являются ртуть, свинец, мышьяк и кадмий, которые, к сожалению, часто попа дают в наш организм из загрязненной внешней среды.
Ртуть
В количестве 1-5 мкг/сутки она должна поступать в организм, регулируя некоторые важнейшие для организма биохимические реакции.
Однако при избыточном попадании ртути в организм наступают тяжелые последствия. Особенно опасно ее летучее соединение – хлорид метилртути, которое попадает в эритроциты крови, вызывая тяжелую анемию, повреждая печень, могут полностью отказать почки.
При отравлении ртутью нарушаются слух и зрение, появляются язвы и высыпания по всему телу. Проникая в мозг, ионы метилртути вызывают серьезные нарушения в работе центральной нервной системы, вплоть до паралича и смерти.
Токсичными парами ртути заполняют люминесцентные лампы, ртутью заполняют термометры, и при неправильной утилизации ртутьсодержащих отходов она может попасть в организм. Соединения ртути входят в состав сельскохозяйственных пестицидов, а затем накапливаются в продуктах питания.
Свинец
В организме человека содержится около 2 мг свинца, в этом количестве он стимулирует процессы роста и регенерации тканей, участвует в кальциевом обмене, регулирует уровень гемоглобина в крови. Норма поступления этого элемента в организм 15-20 мкг/сутки.
Но уже при регулярном попадании в организм более 1 мг свинца проявляются первые неприятные симптомы, а 10 г считаются смертельной дозой. Хроническое отравление свинцом постепенно нарушает работу почек и нервной системы, вызывает анемию, заболевания костей и зубов. Появляются головные боли, ухудшается память, у мужчин снижается потенция.
Самый частый источник загрязнения воздуха свинцом – выхлопные газы автомобилей. Он также попадает в организм с водопроводной водой и растительной пищей.
Мышьяк
В количестве от 12 до 15 мкг/сутки мышьяк необходим организму, он является регулятором фосфорно-кальциевого обмена, входит в состав минеральных вод, которые полезны при болезнях ЖКТ, он содержится в мумие, знаменитом лечебном веществе.
Однако попадание в организм избыточного количества мышьяка или его токсичных соединений мешает усвоению витаминов А,С и Е, некоторых микроэлементов и аминокислот. При длительном избытке мышьяка в организме могут развиться онкологические заболевания гортани, печени, кожи, крови. Поражается костный мозг, ЖКТ, нервная система, легкие, почки.
Избыток мышьяка в организме связан с попаданием его в сельскохозяйственную продукцию с пестицидами и гербицидами, с курением или злоупотреблением виноградными винами.
Кадмий
В норме его содержание в организме от 1 до 5 мкг, он выполняет важные функции, которые до конца еще не исследованы. Например, кадмий оказывает существенное влияние на углеводный обмен, активирует некоторые ферменты, участвует в обмене других минеральных элементов.
Беда в том, что кадмий при малейшем превышении нормы становится сильнейшим ядом для организма, а это часто происходит при потреблении недостаточно чистой воды, при курении или работе на вредном производстве.
Кадмий поражает центральную нервную систему, нарушает фосфорно-кальциевый обмен, разрушая кости, вызывает анемию. При хроническом отравлении кадмием увеличивается риск рака мозга, поражается бронхолегочная система.
Как избавиться от лишнего?
К сожалению, отравление солями тяжелых металлов сложно диагностировать, они маскируются под многие хронические болезни, их часто принимают за последствия усталости или возрастные проблемы. Для точного диагноза нужны лабораторные исследования.
К счастью, опасное для жизни количество тяжелых металлов накапливается в организме долго, и мы имеем возможность очиститься изнутри, не дожидаясь трагических последствий.
Для этого предназначены энтеросорбенты. СИСТЕМА ОЧИЩЕНИЕ – мощный природный энтеросорбент на основе активных веществ морского животного и растительного мира.
О том, как работают основные компоненты СИСТЕМЫ ОЧИЩЕНИЕ – и , читайте на сайте.
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ГОРОДА МОСКВЫ «ШКОЛЫ №2098»
МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИМЕНИ
ГЕРОЯ СОВЕТСКОГО СОЮЗА Л.М.ДОВАТОРА
Тема работы
«Влияние тяжелых металлов на организм человека»
Захарова Маргарита, Копылова Дарья, 11класс
Научный руководитель:
Молодцова Ольга Викторовна,
учитель химии ГБОУ «Школы № 2098
Москва, 2016
Введение............................................................................................................3-4 стр.
1.1.Влияние солей тяжёлых металлов на организм человека……………...5-6 стр.
1.2.Токсичность и концентрация тяжёлых металлов………………………5-6 стр.
1.3. Биологическая роль тяжёлых металлов………………………………...6-7 стр.
1.4. Как оградить себя от воздействия тяжёлых металлов…………………..7 стр.
1.5. Использование сплавов металлов при изготовлении тары для баночных консервов………………………………………………………………….….7- 9 стр.
Практическая часть………………………………………………………….9-10 стр.
Заключение…………………………………………………………………10-11 стр.
Список литературы…………………………………………………………....11 стр.
Введение
Тяжёлые металлы, элементы периодической системы химических элементов, Д.И. Менделеева, их более 40. Тяжелые металлы являются сильнейшими по отрицательному действию на живые организмы и наиболее распространенными химическими загрязнителями. Пищевые продукты и питьевая вода способствуют поступлению в организм почти всех химических элементов, в том числе и тех, что в определенных концентрациях, являются токсичными. В настоящее время под токсикантами окружающей среды понимают такие вредные вещества, которые распространяются в окружающей нас среде далеко за пределы своего первоначального местонахождения и в связи с этим оказывают скрытое вредное воздействие на животных или растения, а в конечном итоге , на человека. Это могут быть природные ядовитые вещества, например те, что рассеиваются при извержении вулканов, однако, подлинные токсиканты – это, как правило, те ядовитые вещества, которые сам человек неосмотрительно включает в круговорот веществ природы. К ним относятся пестициды и тяжелые металлы. Группа "тяжелых металлов" во многом совпадает с понятием "микроэлементы". Отсюда свинец, цинк, кадмий, ртуть, молибден, хром, марганец, никель, олово, кобальт, титан, медь, ванадий являются тяжелыми металлами.
В связи с развитием промышленности, транспорта, использования минеральных удобрений, количество тяжелых металлов в окружающей среде становится опасным для человека. В настоящее время все острее стоит проблема, связанная с отравлением людей тяжёлыми металлами.
Цель
работы:
Определить способы попадания тяжелых металлов в организм человека
Определить влияние тяжелых металлов на жизненные процессы в живых организмах.
Задачи:
Изучить теоретический материал об основных тяжелых металлах, выявить степень их опасности.
Проанализировать весь собранный теоретический материал о тяжелых металлах, их свойствах, применении, способах поступления в организм человека, последствиях их воздействия.
Предложить пути решения проблемы попадания тяжелых металлов и их соединений в процессе употребления консервированных продуктов
Влияние тяжелых металлов на организм человека.
Тяжелые металлы являются протоплазматическими ядами, токсичность которых возрастает по мере увеличения атомной массы. Их токсичность проявляется по-разному. Многие металлы при токсичных уровнях концентраций ингибируют деятельность ферментов (медь, ртуть). Некоторые из них образуют хелатоподобные комплексы с обычными метаболитами, нарушая нормальный обмен веществ (железо). Такие металлы, как кадмий, медь, железо, взаимодействуют с клеточными мембранами, изменяя их проницаемость. Тяжелые металлы и их соединения могут поступать в организм человека через легкие, слизистые оболочки, кожу и желудочно-кишечный тракт. Механизмы и скорость проникновения их через разные биологические барьеры и среды зависят от физико-химических свойств указанных веществ, химического состава и условий внутренней среды организма. В результате взаимопревращений между поступившими в организм металлами или их соединениями и химическими веществами различных тканей и органов могут образоваться новые соединения металлов, обладающие иными свойствами и по-другому ведущие себя в организме. При этом в разных органах, вследствие особенностей обмена, состава и условий среды, пути превращения исходных соединений металлов могут быть различными. Отдельные металлы могут избирательно накапливаться в определенных органах и длительно задерживаться в них. В результате накопление металла в том или ином органе может быть или первичным, или вторичным. Постоянное поступление свинца в организм вызывает его острое отравление. Характерный признак отравления - появление каймы (полоски лиловато - аспидного цвета) по краю десен, землянисто – бледная окраска кожных покровов, усталость, тошнота, рвота, боли в животе, повышение кровяного давления. В тяжелых случаях наблюдается свинцовая анемия, поражение центральной нервной системы, заболевания головного мозга.
При поступлении даже в небольших количествах в организм человека ртуть накапливается в различных органах, вызывая нарушение их функций. У беременных женщин ртуть, попадая в плод, вызывает мертворождение, выкидыши, уродства развития. Влияние ртути может проявиться во втором и последующих поколениях. Кадмий его хроническое воздействие даже незначительных концентраций может привести к серьезным заболеваниям нервной системы и костных тканей.
Токсичность и концентрация тяжёлых металлов.
Возросшая нагрузка на организм, обусловленная широким производством вредных для человека химических продуктов, попадающих в окружающую среду , изменила иммунобиологическую реактивность жителей городов, включая детское население. Это приводит к расстройствам основных регуляторных систем организма, способствуя массовому росту заболеваемости, генетическим нарушениям и другим изменениям, объединенных понятием - экологическая патология.
Биологическая роль тяжёлых металлов.
МЕДЬ. Она участвует в процессе фотосинтеза и усвоении растениями азота, способствует синтезу сахара, белков, крахмала, витаминов. В малых дозах медь совершенно необходима всему живому. В значительных количествах она ядовита , как и ее соединения, особенно для низших организмов. В печени человека содержится 0, 0004мг меди на 100 г веса, а в крови взрослого примерно 0, 001 мг/л. Медь участвует в процессах кроветворения и ферментативного окисления входит в состав нескольких ферментов - лактазы, оксидазы и других. В организме некоторых низших животных содержание меди выше. Гемоцианин - пигмент крови моллюсков и ракообразных.
