Тяжелые металлы. Тяжелые металлы (ТМ) – элементы, масса атомов которых составляет более 50 а.е

Тяжелые металлы (ТМ) – элементы, масса атомов которых составляет более 50 а.е. или металлы с плотностью более 5 г/см³. Их более 40: свинец, цинк, кадмий, ртуть, молибден, марганец, никель, олово, кобальт, титан, медь, ванадий. Многие ТМ в небольших количествах необходимы для жизнедеятельности животных, растений и человека, поэтому называются микроэлементами: медь, цинк, марганец, кобальт.

Важнейший источник поступления ТМ – газопылевые выбросы при высокотемпературных процессах (черная и цветная металлургия, обжиг цементного сырья, сжигание минерального топлива). Часть из них находится в газообразной форме (сурьма, мышьяк, кадмий, цинк), часть в составе пыли (сульфиды, сульфаты, оксиды металлов). Затем происходит их оседание на растительный и почвенный покров. Этот процесс может происходить также с осадками, где некоторые металлы присутствуют в растворимой форме. Максимальное техногенное воздействие испытывают верхние гумусовые горизонты почв. В них удерживается основная часть металлов. Из верхнего горизонта ТМ с почвенными растворами мигрируют вглубь почвенного профиля, могут достигать подземных вод. Из почвы ТМ поступают в растения, могут накапливаться в токсичных концентрациях в сельхозкультурах и попадать в организм животных и человека.

Кроме того, источником загрязнения ландшафтом могут служить орошение водами с повышенным содержанием ТМ, внесение осадков бытовых сточных вод в почвы в качестве удобрения, длительное внесение в почву удобрений и пестицидов, содержащих ТМ.

Кадмий. Применяется в ядерной энергетике, электронной и радиотехнической промышленности, а также при производстве аккумуляторов, различных сплавов и красок; кадмий добавляют в пластик в качестве стабилизатора. Кадмий попадает в окружающую среду с отходами цветной металлургии и при производстве минеральных удобрений.

Клинические симптомы профессионального отравления соединениями кадмия – легочная патология, нарушения функции почек. Описано массовое отравление кадмием жителей Японии, получившее название «Итай-Итай». Причина – загрязнение риса сточными водами. Кадмий замещает кальций в костях, болезненность и ломкость костей. Проявляется не сразу, а через 10 лет.

Влияние ртути на людей, контактирующих с ней в профессиональной деятельности, проявляется через психические нарушения (головные боли, утомляемость, тревожность, раздражительность). Органические соединения ртути легко проникают в кору головного мозга, поступая туда с кровью, чем вызывают умственные расстройства. Заболевания мозга, сопровождающиеся нарушением психики и интеллекта.

Профессиональные группы населения, контактирующие с ртутью: производство люминесцентных ламп, хлора (используется в качестве катода металлическая ртуть), измерительных приборов (термометров, барометров, манометров). До конца XIX – начала XX вв. использовалась при производстве фетра, зеркал и позолоченных поверхностей. Психические нарушения (головные боли, утомляемость, тревожность, раздражительность). Органические соединения ртути легко проникают в кору головного мозга, поступая туда с кровью, чем вызывают умственные расстройства. Заболевания мозга, сопровождающиеся нарушением психики и интеллекта.

Для непрофессиональных групп населения воздействие ртути описывается по болезни Минамата. В районе залива Минамата и Ниигата в 1950-е гг. сбрасывались сточные воды заводов по производству ацетатальдегида и винилхлорида, где ртуть использовалась в качестве катализатора. Ртуть накапливалась в виде токсичной метилртути в промысловой рыбе, крабах, устрицах. При употреблении таких продуктов возникали симптомы поражения ЦНС, паралич, потеря слуха, зрения, разума. С признаками отравления ртутью насчитывалось 1300 человек, 200 из них умерли. У родившихся детей – ДЦП.

Аналогичный случай произошел в канадской провинции Онтарио, где местные индейцы были отравлены ртутью, используемой при отбеливании бумаги. Установлено, что около 10 т ртути попало в системы двух местных рек за 8 лет. Рыба, добываемая индейцами, содержала ртути больше, чем ПДК. Содержание ртути в теле индейцев достигало 600 мкг/г, что является нижним пределом, при котором происходит отравление организма. После нескольких лет судебного разбирательства компания выплатила индейским племенам 8 млн долларов компенсации.

При интоксикации свинцом наблюдаются повышенная возбудимость, слабость, утомляемость, снижение памяти, гиперактивность (нарушение концентрации внимания), депрессия, раздражительность, бессонница, иррациональное поведение. Головные боли, поражения периферической нервной системы (боли в конечностях), потеря или снижение аппетита. Аппетит подавляется до такой степени, что от истощения может наступить смерть. Предполагается, что гибель различных полярных экспедиций – от Франклина (1845 г.) до Седова (1910 г.) была спровоцирована использованием консервов, банки с которыми были закрыты с применением свинцового припоя. Получены сведения о высоком содержании свинца в костях и волосах обнаруженных останков полярников.

Никель. Никель и его соединения, поступающие в организм с пищей, как правило, нетоксичны. Но при избыточном поступлении металла развивается дерматит, а некоторые соединения Ni являются канцерогенами. При длительном, в течение 10–40 лет, профессиональном контакте с сульфидом или оксидом никеля, могут образовываться карциномы легких и носоглотки. На производствах с использованием никеля у 10–13% рабочих отмечаются аллергические реакции в виде кожных сыпей. У женщин аллергические реакции на Ni наблюдаются в 3–5 раз чаще, чем у мужчин. Описана даже т.н. «аллергия кухарок», которая развивается у поваров и домохозяек, контактирующих с никелированной посудой.

Основные проявления избытка Ni: 1) повышение возбудимости центральной и вегетативной нервной системы; 2) отёки лёгких и мозга; 3) аллергические реакции кожи и слизистых оболочек верхних дыхательных путей (дерматит, ринит); 4) тахикардия; 5) анемии.

Мышьяк. Его соединения используются в медицинских целях более 2000 лет. В настоящее время неорганические соединения As в незначительных количествах входят в состав общеукрепляющих, тонизирующих средств, содержатся в лечебных минеральных водах и грязях, а органические соединения используются как противомикробные препараты.

Отравление As происходит при употреблении загрязненной пищи и воды, вдыхании соединений As в виде пыли в производственных условиях, применении некоторых медикаментов. Органы-мишени – костный мозг, ЖКТ, кожа, лёгкие и почки. Доказана канцерогенность мышьяка. Высокий уровень смертности от рака лёгких зарегистрирован среди рабочих, занятых на производстве пестицидов, добыче золота, выплавке сплавов мышьяка.

Основные проявления избытка As: 1) раздражительность, головные боли; 2) нарушение функций печени; 3) кожные аллергические реакции, экзема, дерматит, зуд, язвы, депигментация кожи; 4) поражение системы дыхания (аллергозы, прободение носовой перегородки, опухоли); 5) поражение сосудов, в основном, нижних конечностей.

Вольфрам. Риск повышенного содержания W в организме наблюдается у работников металлургических предприятий, а также у лиц, контактирующих с карбидом вольфрама. Хроническое поступление вольфрамовой пыли в организм может приводить к развитию клинического синдрома ­– «болезни тяжелых металлов». Наиболее частые симптомы – кашель, нарушение дыхания, астма, изменения в лёгких. Все случаи «болезни тяжелых металлов» возникают в результате комбинированных воздействий и их солей (W, Co и др.). Установлено, что при совместном воздействии на организм, W и Cо взаимно усиливают негативное влияние на бронхо-лёгочную систему человека. Сочетание карбидов W и Co может вызвать контактный дерматит и местное воспаление.

Висмут относится к токсичным ультраэлементам. В то же время входит в состав препаратов для лечения кожных заболеваний. При отравлении солями Bi поражаются почки, ЦНС, печень, кожа и слизистые оболочки. Длительный прием препаратов Bi может вызвать симптомы «висмутовой» энцефалопатии.

Основные проявления избытка Bi: 1) ухудшение памяти, бессонница; 2) слабость сердечной деятельности, аритмия; 3) появление тёмной каймы вокруг дёсен, пигментация слизистой оболочки десен и полости рта; 4) стоматит, фарингит, нарушение глотания; 5) слюнотечение, тошнота, рвота, боли в животе.

Таллий обладает выраженной токсичностью, которая обусловлена нарушением ионного баланса главных катионов организма – Na⁺ и K⁺. Поскольку ионные радиусы Na⁺ и Tl⁺ близки, они обладают сходными свойствами и способны замещать друг друга в ферментах. Но скорость проникновения таллия через клеточную мембрану в 100 раз выше, чем у щелочных металлов. Это вызывает резкое смещение равновесия Na/K.

При остром отравлении таллием в первую очередь поражается периферическая нервная система, ЦНС, гладкая мускулатура, печень, почки, кожа и волосы. Основные проявления избытка Tl: 1) сильные боли по типу невралгий, позднее возможно наступление паралича; 2) бессонница; 3) истерия; 4) расстройства зрения; 5) спутанность сознания; 6) тахикардия; 7) выпадение волос из-за нарушения синтеза кератина.

Бериллий относится к токсичным химическим элементам. Повышенное содержание Be в пище способствует образованию фосфата бериллия. Систематически «отнимая» фосфаты у важнейшей части костей, фосфата кальция, бериллий ослабляет и разрушает костную ткань. Установлено, что даже небольшое количество Be в составе костей приводит к их размягчению – бериллиоз.

По современным представлениям, бериллий – это токсичный, канцерогенный и мутагенный элемент. Основные проявления избытка Bе: 1) поражения легочной ткани; 2) поражения кожи – экземы, дерматоз (при контактах); 3) литейная лихорадка (раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей); 4) нарушение функций миокарда, печени.

Дата добавления: 2015-08-09