Важкі метали як представники екотоксикантів

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Зміст

Вступ

1. Загальні відомості про екотоксиканти

2. Важкі метали

3. Ртуть. Джерела забруднення і наслідки для людини

4. Свинець. Джерела забруднення і наслідки для людини

5. Кадмій. Джерела забруднення і наслідки для людини

6. Миш'як. Джерела забруднення і наслідки для людини

7. Дія важких металів та їх детоксиканти

Висновки

Список використаних джерел

Вступ

Забруднення природного середовища газоподібними, рідкими і твердими речовинами та відходами виробництва, що викликає деградацію середовища проживання і завдає шкоди здоров'ю населення, залишається найбільш гострою екологічною проблемою, що має пріоритетне соціальне і економічне значення. Забруднення об'єктів зовнішнього середовища представляє зростаючу загрозу для здоров'я людей і тварин та стан навколишнього середовища. Найбільшу небезпеку становлять пестициди, солі важких металів, радіонукліди, нітрати і продукти їх відновлення.

Неухильне зростання числа хімічних сполук, і в першу чергу синтетичних, які використовуються у виробництві, с/г, медицині і побуті, створює принципово нову за своєю небезпекою екологічну ситуацію для людства, стану довкілля, флори і фауни. У зв'язку з цим, проблема екотоксикологічної безпеки сучасної цивілізації набуває все більшого значення.

Промислові підприємства щорічно викидають в навколишнє середовище близько 20 тис. тонн різних забруднюючих речовин. З цієї кількості на частку енергетичної промисловості припадає близько 27% викидів, кольорової металургії 17,4, чорної металургії 14 і нафтопереробної промисловості 8,6%.

До числа найбільш небезпечних компонентів, що забруднюють природне середовище відносяться важкі метали та стійкі органічні забруднювачі. Вони порушують природну функцію біоти, і тому їх ще називають ксенобіотики, тобто чужі живому. Важкими називають метали, питома щільність яких не нижче величини даного показника для заліза (7.8 г/см3). Це перш за все ртуть, кадмій, свинець,вісмут, талій, сурма та ін.

1. Загальні відомості про екотоксиканти

Екотоксиканти - зазвичай токсична і стійка (персистентна) в умовах навколишнього середовища речовина, здатна накопичуватися в організмах до небезпечних рівнів концентрації. Присутність таких речовин в навколишньому середовищі викликає гибель організмів, що населяють його, зниження імунітету, алергічні реакції, зміна спадковості, порушення природного ходу природних процесів.

Особливу небезпеку становлять речовини, які мають високу хімічну стійкість. Подібні екотоксиканти називають персистентними. Причому до них відносять і речовини, що швидко розкладаються в навколишньому середовищі, але утворюють нові більш стійкі продукти. Речовини, які не які беруть участь в природному биотическом круговороті, вважають ксенобіотиками, тобто чужорідними для організмів. [1]

Залежно від ГДК в повітрі робочої зони все токсиканти поділяються на чотири класи.

1. Речовини надзвичайно небезпечні (ГДК р.з. <0,1 мг/м³): Пари ртуті, тетраетилсвинець, оксид кобальту, металевий кобальт, карбоніли кобальту і нікелю, бензопірен, гексахлоциклогексан, гідразин, чотирихлористий вуглець.

2. Речовини високонебезпечні (ГДК р.з. від 0,1 до 1,0 мг/м³): Оксиди азоту, сірчаний ангідрид, сірчана кислота, гідрид миш'яку, хлор, ванадій і його з'єднання, бензол, сірковуглець, фенол, деякі пестициди (2,4-Д і 2,4,5-Т).

3. Речовини помірно-небезпечні (ГДК р.з. від 1 до 10 мг/м³): Діоксид сірки, вольфрам, діоксан, дихлоретан, ацетонітрил.

4. Речовини малонебезпечні (ПДК р.з.> 10 мг/м³): Аміак, бензин, моно оксид вуглецю, етанол.

Токсиканти першого класу здатні тривалий час бути присутніми в біосфері. [2]

2. Важкі метали

Важкі метали відносяться до пріоритетних забруднюючих речовин, спостереження за якими обов'язкові у всіх середовищах.

Термін важкі метали, що характеризує широку групу забруднюючих речовин, отримав останнім часом значного поширення. У різних наукових і прикладних роботах автори по-різному трактують значення цього поняття. У зв'язку з цим кількість елементів, що відносяться до групи важких металів, змінюється в широких межах. У деяких випадках під визначення важких металів потрапляють елементи, пов'язані з крихким (наприклад, вісмут) або металоїди (наприклад, миш'як).

Зазвичай до важких металів відносять групу хімічних елементів, що мають щільність більше 7 г/см3. Для біологічної класифікації правильніше керуватися не щільністю,а атомною масою, тобто відносити до важких металів всі метали з відносною атомною масою понад 40 а.е.м. І хоча термін «важкі метали» невдалий, їм доводиться користуватися, так як він міцно увійшов в екологічну літературу. Набір важких металів багато в чому збігається з списком «мікроелементів». Під мікроелементами маються на увазі такі хімічні елементи, облігатні (обов'язкові) для рослинних і живих організмів, зміст яких вимірюється величинами порядку n*10^-2- n*10^-5%. Також їх називають «малі», «рідкі»,«розсіяні». Із пріоритетних металів найбільша увага приділяється чотирьом, так званим «Великою четвіркою», це - свинець, ртуть, кадмій і миш'як. [3]

Серед пріоритетних хімічних речовин, що забруднюють біосферу, особливе місце займають метали. Це обумовлено наступними причинами.

1. Швидкість вилучення металів із земної кори людиною вище, ніж геологічна швидкість їх вилучення. Основними антропогенними джерелами металів служать різні паливні установки, підприємства чорної і кольорової металургії, гірничодобувні підприємства, цементні заводи, хімічні підприємства, гальванічні виробництва і транспорт.

2. На відміну від органічних забруднюючих речовин, що підлягають процесам розкладання, метали здатні лише до перерозподілу між окремими компонентами географічної оболонки.

3. Метали порівняно легко накопичуються в ґрунтах, але важко і повільно з неї видаляються. Період напіввидалення з ґрунту цинку - до 500 років, кадмію - до 1100 років, міді - до 1500 років, свинцю - до кількох тисяч років.

4. Метали добре акумулюються органами і тканинами людини, теплокровних тварин і гідробіонтів.

5. Метали, особливо важкі, високотоксичні для різних біологічних об'єктів. [2]

Основний постачальник важких металів - підприємства кольорової металургії. Сильне забруднення свинцем і іншими важкими металами спостерігається навколо автострад. Частина техногенних викидів важких металів надходить в атмосферу у вигляді тонких аерозолів і переноситься на значні відстані, приводячи до глобального забруднення.

Механізми токсичної дії важких металів різні. Багато металів при певних концентраціях інгібують дію ферментів (мідь, ртуть). Деякі метали утворюють хелатоподібні комплекси зі звичайними метаболітами, порушуючи обмін речовин (залізо). Інші метали пошкоджують клітинні мембрани, змінюючи їх проникність і інші властивості. Деякі метали конкурують з необхідними організму елементами (Стронцій-90 може заміщати в організмі Ca, Цезій-137 - калій, кадмій може заміщати цинк). [3]

Деякі метали (ртуть, олово, миш'як, свинець) піддаються мікробіологічному алкілування. Металорганічні з'єднання представляють особливу небезпеку для організму внаслідок їх стійкості. Вони характеризуються великим періодом напіввиведення. В результаті відбувається кумуляція (накопичення), тобто токсикант надходить в організм швидше, ніж виводиться. Період напіввиведення ртуті для більшості тканин організму становить 70-80 днів, а кадмію - 10 років. [5]

3. Ртуть. Джерела забруднення і наслідки для людини

Ртуть - розсіяний елемент, що концентрується в сульфідних рудах. Невеликі кількості ртуті зустрічаються в самородному вигляді. Середній вміст ртуті (n*10^-6%): в земній корі 8, в гранітному шарі кори континентів 3,3, в ґрунті 1, в відкладеннях 4, в сумі солей Світового океану 0,43, в золі рослин 25, в живій фітомасі 0,5. Сумарна кількість ртуті в океані 206 млн. т. Загальна кількість елемента в атмосфері 300-350 т, причому концентрація ртуті над сушею на порядок вище, ніж над океаном. Час життя ртуті в атмосфері приблизно 10 діб. З водного середовища розчинні форми ртуті виводяться в донні відкладення, концентруючись в небіогенних глинистих мулах з періодом повного видалення n • 104 років. Ртуть міцно фіксується ґрунтом, утворюючи комплекси з гуміновими кислотами (період напіввиведення ртуті з ґрунту 250 років). [2]

З 1 м³ дощової води на Землю випадає 200 мкг ртуті, що за рік становить понад 100 000 т. Це в 15-20 разів більше тої кількості, яке видобуває людство.

Основні області застосування ртуті: електротехнічна і електрохімічна промисловості. Ртуть використовується в якості рідких електродів в ртутних випрямлячах струму. Інші застосування ртуті - лабораторні прилади, лікарські препарати, фунгіциди. Крім того, ртуть використовується при добуванні з руд благородних металів, зокрема золота; як легіруючої добавки, теплоносія, каталізатора в хімічній промисловості, при виробництві амальгам, засобів для запобігання гниття деревини. [4]

Ртуть - один з небагатьох елементів, рідкий при кімнатній температурі. Хоча її точка кипіння 357°С, ртуть дуже летюча, а тому і більш небезпечна. В одному кубометрі насиченого при 25°С повітря міститься 20 мг ртуті. При вдиханні пари ртуті добре адсорбуються і аккумулюються в мозку, нирках, яйцях. Гостре отруєння викликає руйнування легенів. У тканинах організму елементна ртуть перетворюється в іон, який з'єднується з молекулами, що містять сульфгідрильні групи (SH-групи), в тому числі і з макромолекул білків. Хронічне отруєння ртуттю полягає в постійному порушенні нервової системи, викликає втому, а при більш високих рівнях отруєння викликає характерний ртутний тремор, коли дрібна дрож кожні кілька хвилин переривається досить помітним трясіння.

Ртуть активно акумулюється планктонними організмами, які представляють їжу для ракоподібних, а останні поїдаються рибами. Щуки, виловлені в Балтійському морі біля шведського узбережжя, містили до 5,7 мг/кг метилртуті, і якщо цією рибою годували кішок, то вони вмирали від ртутного отруєння через 2-3 місяці. У печінці птахів з тих же районів виявляють ще великі концентрації ртуті: у яструба - до 25, боривітри - до 41 і крижні - до 80 мг / кг. [3]

Органічні сполуки ртуті, такі як хлоридиметил ртуті CH3HgCl, високотоксичні внаслідок їх летючості. У забрудненій воді, що містить ртуть, мікроорганізми легко переводять неорганічні сполуки ртуті в монометілртуть CH3Hg +.

В організмі риб велика частина ртуті знаходиться саме в цій формі, яка може зберігатися роками. В організмі людини час напіввиведення ртуті становить від кількох місяців до декількох років. Токсичний ефект може бути прихованим. Симптоми отруєння можуть проявитися лише через кілька років.

Найбільш відомі приклади масового отруєння ртуттю були викликані саме CH3Hg+. У 1953 р в Японії у 121 жителя узбережжя в бухті Мінамата було зафіксовано захворювання, що супроводжувалося ломотою в суглобах, порушенням слуху і зору. Це захворювання, яке увійшло в літературу під назвою «хвороба Мінамата», закінчилася смертю для майже третини хворих.

Надалі в 1959 р вдалося встановити, що ця хвороба викликається вживанням в їжу риби, отруєної ртуттю в формі хлориду CH3HgCl, що скидається хімічним підприємством прямо у води затоки. Концентрація ртуті була настільки велика, що риба гинула; птахи, які їли цю рибу падали прямо в море, а кішки які скуштували отруєної їжі пересувалися, «кружляючи і підстрибуючи, зигзагами». До 1954 р популяція кішок в цих місцях помітно знизилася. Однак до 1959 р ніяких вимірів ртутного забруднення вод затоки в цьому районі не проводилось (моніторинг був відсутній). І тільки завдяки старому японському звичаю зберігати висушену пуповину своїх новонароджених вдалося довести, що забруднення затоки ртуттю почалося ще в 1947 р Інтенсивне розслідування дозволило встановити, що на ацетиленовому виробництві ртутні відходи скидалися в річку, що впадає в бухту Мінамата. При цьому ртуть, про що спочатку і не підозрювали, мікробіологічними шляхом перетворювалася в метилртуть, яка через планктон, молюсків і риб в кінці кінців потрапляла в їжу.

У цьому циклі ртуть поступово концентрувалася і в кінці харчового ланцюга, дійшовши до людини, досягала токсичної концентрації. Подібного роду біоаккумуляція можлива тільки тоді, коли забруднююча речовина надходить в організм швидше, ніж виводиться з нього. Але аж до 1968 р скидання стоків в затоку не було призупинено. Особливо підкреслимо, що подібні речовини являють небезпеку для організмів внаслідок їх стійкості і ліпофільності (взаємодії з жирами), які зумовлюють великий період напіввиведення (час, протягом якого виділяється або руйнується половина засвоєного організмом речовини). Для більшості тканин організму людини період напіввиведення ртуті 70-80 днів. [3]

Дослідження показали, що бактерії в донному мулі озер і річок, в слизу, що вкриває тіло риб, а також в слизу риб'ячого шлунка здатні перетворювати неорганічні сполуки ртуті в метилртуть. Частина ртуті, що потрапила в затоку Мінамата, вже була в формі метилртуті, але набагато більша частка останньої все ж була утворена бактеріями.

Для людини хвороба Мінамата починається з оніміння кінцівках і особи, порушення чутливості шкіри і активності рук, наприклад, при листі. Потім порушується координація рухів, слабкість, тремтіння і невпевненість ходи, а також порушення мови, слуху, зору. І на заключній стадії - загальний параліч, деформація кінцівок, особливо пальців, утруднене ковтання, конвульсії і смерть. Трагічно і те, що діти, народжені у мало постраждалих матерів, гинули від церебрального паралічу і ставали ідіотами. [5]

Інший приклад, пов'язаний з отруєнням ртуттю. Ірак закупив у Мексики протравлене метилртуттю зерно в якості посівного матеріалу. Однак місцеве населення використовувало це зерно для випічки хліба. В результаті було госпіталізовано 6530 і 495 чоловік загинули (1971-1972 рр.) Симптоми були ті ж, що і при хворобі Мінамата. Прийому всього лише один грам ртутної солі призводить до летального результату.

Ртуть володіє широким спектром токсичних ефектів на теплокровних: порушення біосинтезу білків і окисного фосфорилювання в мітохондріях нирок і печінки; виникнення біохімічних зрушень в організмі; нейротоксическое, гонадотоксичного, генотоксичну, ембріотоксичну і тератогенну дію. Під дією токсичних концентрацій органічних сполук ртуті відбувається наростання інтенсивності процесів вільнорадикального окислення. Особливо чутливими до дії ртуті є ембріони. Незважаючи на достатню вивченість, екологічна небезпека ртуті і наслідків її дії є сьогодні серйозною проблемою в екотоксикології. [3]

4. Свинець. Джерела забруднення і наслідки для людини

Історія застосування свинцю дуже давня, що обумовлено відносною простотою його отримання і великий поширеністю в земній корі (1,6*10^-3%). Загальні запаси свинцю на планеті оцінюють в 100 млн. т, головним чином у вигляді сульфату. З цього природного джерела в навколишнє середовище надходить щорічно у вигляді силікатного пилу ґрунту, вулканічного диму, випарів лісів, морських сольових аерозолів і метеоритного пилу до 210 тис. т свинцю.

Свинець застосовується у виробництві кабелів; в хімічному машинобудуванні; для захисту від -випромінювання; для отримання тетраетилсвинцю і свинцевих пігментів; компонент різноманітних сплавів. Свинець і його оксиди використовуються у виробництві акумуляторів. Багато сполук свинцю використовуються для виготовлення фарб, мастик, лаків, сірників, піротехнічних виробів, пластмас (як стабілізатор), п'єзоелектричних елементів і т.д. З'єднання свинцю - Pb3O4 і PbSO4 - основа широко застосовуваних пігментів: сурику і свинцевого білила. Глазурі, якими стародавні люди покривали глиняний посуд, також є сполуками свинцю. Починаючи з часів Стародавнього Риму, металевий свинець використовують при прокладці водопроводів.

Обсяг сучасного виробництва свинцю складає більше 2,5 млн. т в рік. В результаті виробничої діяльності в природні водні об'єкти щорічно надходить від 500 до 600 тис. т свинцю. Через атмосферу на поверхню Землі осідає близько 400 тис. Т. В атмосферне повітря основна частина свинцю (близько 260 тис. Т) викидається з вихлопними газами автотранспорту, менша (близько 30 тис. т) - при спалюванні кам'яного вугілля. [4]

Щоденне надходження свинцю в організм людини варіюється від 70 до 400 мкг. Основне джерело надходження сполук свинцю в організм - їжа, переважно рослинна. Надходження свинцю в організм людини з питною водою ставлять лише кілька відсотків від тієї кількості свинцю, яке вводиться з їжею та повітрям. Основне джерело свинцю в воді - сплави, що використовуються при з'єднанні водопровідних труб. Є докази того, що вміст свинцю в хлорованій водопровідній воді більший, ніж в нехлорованій. [3]

Вплив свинцю і його сполук на людину призводить до зміни його нервової системи, що виявляється в головному болі, запаморочення, підвищеної стомлюваності, дратівливості, в порушенні сну, погіршення пам'яті. У робітниць свинцевих виробництв у віці 21-40 років зі стажем 6-20 років відзначені порушення менструальної функції. Порушення дітородної функції проявляється в більшій частоті передчасних пологів, викиднів і внутрішньоутробної смерті плоду, що пов'язано з проникненням свинцю в плід. Новонароджені діти повільно ростуть, висока їх смертність. У дітей з рівнем свинцю в крові від 250 до 550 мкг/л мають місце порушення в поведінці, розумова відсталість; при 600 мкг/л - дебільність. Порівняно недавно вчені США прийшли до висновку, що свинцева токсикація - причина агресивної поведінки школярів і зниження їх здатності до навчання.

Свинець негативно впливає на реакцію паличок очної сітківки. Тому підвищений вміст свинцю в організмі людини викликає погіршення сутінкового зору. Внаслідок цього положення водіїв і їх пасажирів стає небезпечним: на автодорогах в організм водія потрапляє більше залишків вихлопних газів. Для шофера порушення сутінкового зору може мати катастрофічні наслідки. У цьому випадку джерело свинцю етилований бензин, який містить в якості добавки тетраетилсвинець Pb (C2H5) 4.

Тетраетилсвинець розглядається як біоцид. Наприклад, зайці, не знаходячи бур'янів на інтенсивно оброблюваних сільськогосподарських угіддях, поїдають траву з узбіч автомагістралей. Однак така трава сильно забруднена свинцем і зайці стають його накопичувачами. І якщо навіть вони від цього не гинуть, то все ж стають не дуже моторними і гинуть під колесами автомашин, намагаючись перебігти дорогу. Розрахунки показали, що трьох таких зайців в один тиждень цілком достатньо, щоб людина могла захворіти в результаті свинцевого отруєння. [3]

У картині хронічного свинцевого отруєння виділяють наступні клінічні синдроми:

1. Зміни з боку нервової системи (астенічний синдром, енцефалопатії, рухові розлади, ураження зорових аналізаторів).

2. Зміни системи крові (ретикулоцитоз, анізоцитоз, мікроцитоз, свинцева анемія).

3. Ендокринні і обмінні порушення (ферментативні розлади, порушення обміну порфіринів, менструальної та дітородної функцій).

4. Зміни з боку шлунково-кишкового тракту (від нудоти, печії до свинцевих колік).

5. Зміни з боку серцево-судинної системи (аритмія, синусова брадикардія або тахікардія, вазоневроз).

6. Порушення функції нирок (ураження ниркових канальців, інтерстиціальні нефропатії, що ведуть до ниркової недостатності).[5]

Особливо слід відзначити, що маленькі діти значно легше, ніж дорослі акумулюють свинець і тому відносяться до групи високого ризику щодо свинцевих інтоксикацій.

5. Кадмій. Джерела забруднення і наслідки для людини

екотоксикант важкий метал здоров'я природний

Кадмій належить до рідкісних, розсіяних елементів. Він міститься у вигляді ізоморфної домішки в багатьох мінералах і завжди в мінералах цинку. Вміст у земній корі, ґрунті та природних водах коливається від n • 10-5 до n • 10-6%, в рослинах - n • 10-4% маси сухої речовини.

Кадмій застосовується в ядерній енергетиці для виготовлення компенсаційних і аварійних стрижнів атомних реакторів, в гальваностегії (антикорозійні і декоративні покриття). Він входить до складу деяких сплавів: для припоїв при виготовленні підшипників, друкарських кліше, електродів зварювальних машин, легкоплавких, дорогоцінних (з сріблом і золотом) і ін. Використовується у виробництві напівпровідників, нікель-кадміевих акумуляторів. Сполуки кадмію входять до складу ряду пігментів, каталізаторів, піротехнічних складів, стабілізаторів, лазерних матеріалів. [2]

Антропогенні джерела надходження кадмію в навколишнє середовище поділяють на дві групи: локальні викиди, пов'язані з промисловими комплексами, що виробляють або використовують кадмій, і дифузно розсіяні по Землі джерела різних ступенів потужності (теплові енергетичні установки, мотори, мінеральні добрива, тютюновий дим). Для довідки зазначимо, що в одній сигареті міститься приблизно 2 нг кадмію. Це означає, що у курця, що викурює одну пачку сигарет в день, в два рази в порівнянні з тими, що не курять, збільшений рівень кадмію в печінці та нирках. Антропогенна емісія кадмію в біосферу в кілька разів перевищує природну. Так, в повітряне середовище щорічно надходить близько 9000 т кадмію, причому 7700 т (тобто більше 85%) - в результаті діяльності людини. [4]

Особливо різко виражене забруднення кадмієм води водойм і ґрунту в районах розміщення гірничо-металургійних комбінатів і підприємств з видобутку і переробці цинкової руди. Забруднення повітря і поверхні ґрунту викликає кадмій, що міститься у вихлопних газах автомашин і тракторів.

Осідання кадмієвих аерозолів на ґрунті доповнюється внесенням кадмію в ґрунт сільськогосподарських угідь з мінеральними добривами: суперфосфатом, фосфатом калію і селітрою. Великий вміст кадмію в гної, обумовлений наступним ланцюгом переходів:

повітря ґрунт рослини травоїдні гній

Забруднення ґрунту кадмієм зберігається тривалий час після припинення його надходження. Так, в Англії, на території, що примикає до старовинних плавильних печей, що не функціонує з доби середньовіччя, концентрація кадмію виявилася в сотні разів вище фонових концентрацій. [2]

Щодня з їжею, водою і повітрям в організм надходить до 0,2 мг кадмію. При цьому велика частина надходить з їжею, менша з водою і повітрям. До характерних хвороб городян, пов'язаних з надходженням кадмію, відносяться гіпертонія, ішемічна хвороба серця, ниркова недостатність. Курці або зайняті на виробництві з використанням кадмію ризикують захворіти емфіземою легенів, а не курців - бронхіти, фарингітами і іншими захворюваннями органів дихання. Найбільш серйозним наслідком інтоксикації кадмієм є розвиток ниркової недостатності.

Особливо підкреслимо, що кадмій небезпечний в будь-якій формі. 30-40 мг можуть виявитися смертельними. Тому навіть пити лимонад з посуду, матеріал яких містить кадмій, загрожує небезпекою. З організму кадмій виводиться дуже повільно (приблизно 0,1% на добу), внаслідок чого може відбуватися хронічне отруєння. Найбільш ранні симптоми хронічного отруєння кадмієм - білок в сечі, дисфункція статевих органів, порушення нервової системи, гострі кісткові болі в спині і ногах. [3]

Відома історія, як цинковий рудник в Японії забруднив річку Дзінцу. Близько півтори сотні людей померли від атрофії кісткового скелета. Ця трагедія увійшла в історію отруєнь важкими металами під назвою «хвороба Ітаї-Ітаї» (японський еквівалент вираження «ох-ох»). Назва хвороби походить від болю в спині і ногах, що супроводжується декальцифікацією скелета (зазвичай у старих жінок), яке призводить до ламкості кісток (відомий випадок з 72 переломами в однієї людини). Хвороба протікає з деформацією скелета, зниженням зростання, важкими болями в попереку, в м'язах ніг, качиної ходою, легкістю виникнення переломів при самих незначних навантаженнях, наприклад переломи ребер при кашлі. Це захворювання призводить до смерті. В Японії воно могло виникнути через вживання води, забрудненої кадмієм, безпосередньо при питті або при споживанні в їжу зерна (особливо рису), яке при вирощуванні поливали водою протягом багатьох років.

У США випадки захворювання Ітаї-Ітаї мали місце в зв'язку зі споживанням цукрового горошку, який містив великі кількості кадмію. Кількість кадмію, що потрапляє в організм людини, залежить не тільки від споживання харчових продуктів, що містять кадмій, а й значною мірою від якості його дієти.

Зокрема, навіть дуже незначна недостатність заліза може помітно збільшити акумуляцію кадмію. Саме тому жінки, які в результаті менструацій регулярно втрачають разом з кров'ю залізо, більш схильні до отруєння кадмієм, ніж чоловіки.

Токсичні ефекти кадмію у водних об'єктах широко варіюють в залежності від виду організму, концентрації, температури середовища, жорсткості води і наявності інших металів. Встановлено, що до токсичної дії кадмію найбільш схильні водні організми в ембріональній стадії розвитку. [3]

6. Миш'як. Джерела забруднення і наслідки для людини

Миш'як - напівметал. Його вміст в земній корі (крім геохімічних зон) становить 1*10^-4-1*10^-3%.

В навколишньому середовищу миш'як знаходиться в вигляді різноманітних хімічно стійких форм. Його два головних стану окислення: As (III) і As (V). У природі поширений п'ятивалентний миш'як у вигляді різноманітних неорганічних сполук, хоча і тривалентний миш'як легко виявляється в воді, особливо в анаеробних умовах.

У природних умовах сполуки миш'яку надходять в навколишнє середовище при виверженні вулканів та вітрової ерозії ґрунту. Антропогенні джерела надходження миш'яку в навколишнє середу - видобуток і переробка миш'яковмісних руд, пірометалургія, спалювання природних видів палива - кам'яного вугілля, сланців, нафти, торфу, а також виробництво і використання суперфосфатів, що містять миш'як отрутохімікатів, препаратів і антисептиків. Металевий миш'як застосовується в сплавах (з міддю, свинцем); входить до складу деяких антифрикційних і друкарських сплавів. Хлорид миш'яку (III) використовується у виробництві фармацевтичних препаратів і для знищення личинок комарів. [4]

Забруднення водного середовища миш'яком можливо при тривалому контакті природних вод з відвалами на основі неутилізованих твердих миш'яковмісних відходів. Відходи, що складовані на відкритих майданчиках без спецзахоронення або замуровувані в глиняні траншеї і котловани, являють собою потужні джерела забруднення ґрунту, води і атмосферного повітря. Застосування миш'яковмісних пестицидів в сільському господарстві призводить до забруднення ґрунтів.

Миш'як вже довгий час є предметом токсикологічних досліджень. Ці дослідження ставилися через часті випадки його використання в якості засобу для вбивства і самогубства, через його вживання в якості пестициду в садах і виноградниках, як отруйної речовини шкірнонаривної дії в хімічному озброєнні.

Токсичні ефекти сполук миш'яку добре і досить давно відомі. Механізми токсичної дії миш'яку множинні. Це і порушення тканинного дихання і дегенеративні та некротичні процеси в тканинах і тератогенні ефекти (у жінок, піддавалися під час вагітності експозиції до миш'яку, часто народжуються діти з низькою вагою, мають місце різні каліцтва, а також висока частота викиднів).

Через значний час після контакту з миш'яком, може проявитися його канцерогенна дія. Причому крім виробничих умов, головні шляхи надходження миш'яку в організм людини - миш'яковмісні ліки, пестициди і питна вода. У разі сильного отруєння основною ознакою є сильне порушення шлунково-кишкового тракту, що супроводжується спазмами і діареєю, і ці ефекти проявляються майже негайно.

Описані випадки масового раку шкіри серед жителів провінції Кордоба (Аргентина) і острова Тайвань, де населення протягом 60 років використовувало питну воду з високим вмістом миш'яку. Миш'як включений в групу безумовних канцерогенів для людини, оскільки викликає рак легенів і шкіри. Реакція організму на важкі метали є двофазною (Рис. 3).

Мал. 3. Реакція організму на дію важких металів

Якщо організм отримує дуже мало металів, йому наноситься важкої шкоди. Це пояснюється тим, що в організмі міститься безліч ферментів, які можуть функціонувати тільки в присутності важких металів, хоча б в невеликій кількості. Однак якщо в організм потрапляє занадто багато того або іншого металу, то настає друга фаза, пов'язана з токсичною дією надлишкової кількості. [2]

Основні поразки, викликані миш'яком у людей, можна звести до наступних:

1) порушення тканинного дихання;

2) накопичення в організмі кислих продуктів обміну, тобто загальний ацидоз;

3) порушення гемодинаміки, розлад серцевої діяльності;

4) гемоліз і анемія;

5) дегенеративні та некротичні процеси в тканинах на місці контакту;

6) ембріо- і гонадотоксичні і тератогенні ефекти;

7) канцерогенна дія, яка проявляється через значний час після контакту з миш'яком, причому крім виробничих умов, головні шляхи надходження цього елемента в організм людини - миш'яковмісні ліки, пестициди і питна вода.

8) сполуки миш'яку володіють і мутагенну (кластогенного) ефектом - вони, не викликаючи генних мутацій, індукують як in vitro, так і in vivo хромосомні аномалії у різних об'єктів, в тому числі і у людей. [5]

7. Дія важких металів та їх детоксиканти

Більшість металів токсичні, оскільки вони блокують ферменти, є синергетики дії пестицидів і діоксинів, а також порушують баланс метаболічних рівноваг інших металів. Мішенями важких металів є гемвмісних білки і ферменти, системи пероксидного і вільнорадикального окислення ліпідів і білків, а також системи антиоксидантного захисту, ферменти транспорту електронів і синтезу аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ), білки клітинних мембран і іонні канали мембран. токсична дія багатьох важких металів проявляється в тому, що, маючи відповідний розмір і характер електронної конфігурації, вони можуть вбудовуватися замість біометалів в відповідні рецептори, блокуючи дію субстратів. [3]

Живі організми в якості відповідної реакції на потрапляння в них хімічних речовин виробляють механізми детоксикації, які або обмежують дію токсиканту або взагалі усувають його. Вважають, що важкі метали можуть переходити в організмі в менш токсичні форми. Це відбувається в результаті утворення нерозчинних сполук в кишковому тракті або за рахунок перенесення іона металу кров'ю в інші тканини, де він може бути іммобілізований. (Наприклад, свинець мобілізують в кістках). Крім того, печінка і нирки здатні перетворювати іони металів в менш токсичні форми. Прикладом може служити синтез цими органами білків з відносно невеликою молекулярної масою металлотіонінів, які завдяки високому вмісту сульфгідрильних груп пов'язують іони ТМ і виводять їх з організму.

Найбільш відомими детоксикантом (антидот) металів є димеркапрол CH2 (SH) CH (SH) CH2OH (виводить з організму ртуть, миш'як, талій), димеркаптобурштинову кислота HOOCCH (SH) CH (SH) COOH (Знешкоджує ртуть), пеніциламін (CH3) 2C (SH) CH (NH2) COOH (діє проти ртуті і міді), етилендіамінтетраоцтової кислота і її солі (Комплексони) (HOOCCH2) 2NCH2CH2N (CH2COOH) 2 (виводять важкі метали і радіоізотопи).[2]

Висновки

Всі компоненти біосфери тісно пов'язані і взаємообумовлені, і безконтрольне забруднення ґрунтів та інших суміжних середовищ чужорідними для живих організмів компонентами може загрожувати існуванню життя на Землі.

Небезпека забруднення довкілля важкими металами пояснюється тим, що вони накопичуються в кістках, тканинах, крові людини, отруюючи організм і викликаючи мутаційні зміни з непередбаченими наслідками.

Важкі метали не руйнуються, а лише переходять із однієї форми в іншу. Наприклад, входять до складу солей, оксидів, металоорганічних сполук, хелатів тощо.

Список використаних джерел

1. Ісидоров В.А. Введение в химическую эктоксикологию. - СПб:, 1999. - 144 с.

2. Мітрясова О.П. Хімічні основи екології. - К.: Перун, 1999. - 191 с.

3. Мур Дж., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах. М.: Мир, 1987. 286 с

4. Фрумин Г.Т. Экологическая токсикология - СПб:, 2013. - 179 с.

5. Шумейко В.М. Екологічна токсикологія. - К.: Столиця, 1998. - 204 с.

Размещено на Allbest.ru