Поступление загрязняющих веществ в организм человека

Поступление жизненно необходимых химических соединений и токсичных веществ в организм человека осуществляется тремя путями: ингаляционным, через желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) и кожные покровы.

Быстрее всего токсичные вещества поступают в организм ингаляционным путем при вдыхании воздуха, загрязненного газообразными и пылеобразными химическими соединениями. Через дыхательные пути токсичные соединения поступают в виде молекул и микрочастиц (аэрозолей). В виде молекул в легкие проникают пары летучих и газообразных веществ (аммиака, оксидов серы и азота, пары ртути, низших углеводородов, простых эфиров и др.), в виде аэрозолей – большинство химических элементов в форме оксидов, солей, гидроксидов и кислот (Астафьева, 2006).

Через ЖКТ поступают токсичные вещества, содержащиеся в пище и питьевой воде. В процессе движения пищи по ЖКТ токсичные вещества растворяются и всасываются через стенки тонкого кишечника и далее поступают в кровеносную систему. Кровь из ЖКТ вместе с растворенными веществами проходит через печень, где происходит детоксикация токсинов, вырабатываемых болезнетворными бактериями, и частично задерживаются некоторые химические токсиканты. При этом некоторые инородные для организма вещества – токсиканты – подвергаются в печени метаболизму, а продукты разложения токсикантов повреждают печень.

Через кожные покровы проникают в организм те вещества, которые растворяются в жировой составляющей кожных покровов; это прежде всего органические соединения и некоторые неорганические вещества. Загрязнения проникают в организм чаще всего в производственных условиях при непосредственном контакте человека с загрязняющим веществом.

Наиболее чувствительны к токсическому воздействию неорганических соединений белки, нуклеиновые кислоты и ферменты. Ионы неорганических соединений включаются в эти биополимеры на всех этапах биосинтеза, построения макромолекулярных структур органов и тканей.

Миграция загрязнителей в атмосфере. Благодаря циркуляционным процессам в тропосфере, глобальным вертикальным и горизонтальным перемещения в стратосфере осуществляется не только тепловой обмен, круговорот воды, но и усредняется состав основных компонентов воздуха, трансграничный перенос пылевых частиц и загрязнений, то есть оказывается глубокое влияние на климатические условия планеты и жизнедеятельность организмов.

Миграция загрязнителей в гидросфере. Химические свойства элементов и соединений играют ведущую роль в водной миграции и миграции в земной коре, при этом важное значение имеет растворимость соединений главных элементов литосферы.

Выделяют три формы, в которых атомы тяжелых металлов мигрируют в водных средах: истинно растворенная, взвешенная и коллоидная. Их существование определяется совокупностью различных факторов и процессов (химических и биотических, гидрологических и гидродинамических).

Биодоступность и токсичность тяжелых металлов зависит от их фор-

мы существования. Наибольшая токсичность в отношении пресноводных

гидробионтов присуща свободным (точнее, гидратированным) ионам металлов и их гидроксокомплексам, а также элементорганическим соединениям. Это связано с легкостью их проникновения через клеточные мембраны. В природных поверхностных водах высокой цветности в качестве основных миграционных форм выступают комплексы с гумусовыми компонентами. В жесткой воде образуются в меньшей степени доступные живым организмам карбонатные комплексы.

Миграция загрязнителей в почве. Почва –открытая подсистема в геохимическом ландшафте, потоки вещества и энергии в которой связаны с приземной атмосферой и растительностью, с поверхностными и почвенно-грунтовыми водами. Почвы регулируют процессы миграции веществ в ландшафтах. Химическая обстановка гипергенной миграции элементов, в первую очередь, характеризуется значениями рН и окислительно- восстановительного потенциала (Еh) среды миграции.

Почвы регулируют процессы миграции веществ в ландшафтах, прояляябуферность в отношении загрязняющих веществ; кислые почвы могут нейтрализовать щелочные соединения, карбонатные –нейтрализовать кислые выпадения.

Благодаря наличию карбоксильных групп, фенольных гидроксилов и аминогрупп кислоты почвенного гумуса способны к реакциям ионного обмена, в ходе которых образуются растворимые и нерастворимые соедине-

ния–гуматы и хелаты. Комплексные соединения ионов рассеянных элементов и фульвокислот относительно хорошо растворимы и поэтому легко включаются в водную миграцию.

Химические свойства элементов играют ведущую роль при миграции в земной коре, причем важное значение имеет растворимость соединений главных элементов литосферы. Химические соединения с ионными связями в водных растворах диссоциируют и тогда мигрируют в форме ионов.

Соединения с ковалентными связями, хотя и хорошо растворимы в воде, слабо диссоциируют в водных растворах и мигрируют в виде комплексных ионов: [CO32-], [SO42-], [PO44-], [ SiO43-], [HCO3-].

С ионами группы переходных элементов анионы поверхностных вод

образуют комплексные соединения, что способствует повышению растворимости большинства металлов, это играет важную роль в геохимической миграции тяжелых металлов, в том числе свинца, ртути, кадмия, олова.

Так, например, растворимость ртути значительно возрастает вследствие образования устойчивых комплексов HgC14 2-, HgOHCl0, ртутьорганических комплексов.

Химическая обстановка гипергенной миграции элементов, в первую очередь, характеризуется значениями рН и окислительно-восстановительного потенциала (Еh) среды миграции.

Важную роль в процессах геохимической миграции химических элементов играют алюмосиликатные и органические коллоиды, имеющие отрицательный заряд и обладающие значительной способностью к сорбции катионов калия, бария, никеля, кобальта, меди, цинка, магния, золота, вольфрама, аммония, натрия. Коллоиды гидроксидов железа адсорбируют анионы фосфорной кислоты, ванадия, мышьяка.

Таким образом, в обмене веществом между геосферами земли значительную роль играют процессы миграции. Если в миграционные процессы включаются антропогенные загрязняющие вещества –токсиканты, то они способны оказать сильное негативное влияние на биотическую составляющую природной среды. Их интенсивное поступление влечет за собой исчезновение популяций организмов и даже целых видов, что обычно оказывается первым этапом глубокой перестройки и последующей необратимой деградации экосистем. Знание доминирующей реакции и формы загрязняющего вещества позволяет прогнозировать миграцию как природных, так и техногенных элементов между компонентами биосферы.

Дата добавления: 2015-08-17