Распространение тяжелых металлов и их влияние на организм человека

В данной статье рассматривается информация согласно следующим вопросам: распространение тяжелых металлов и влияние их на организм человека. Одной из ведущих причин распространения выявлено – антропогенное воздействие. В качестве тяжелых металлов выделены свинец, кадмий, ртуть. Рассмотрены органы-мишени при поражении представленными металлами. При описании воздействия металлов на организм учитывалось: степень их воздействия, распространение и способность к трансформации.

ABSTRACT

This article discusses information on the following issues: the spread of heavy meta**ls and their effect on the human body. One of the leading causes of the spread has been identified – anthropogenic impact. Lead, cadmium, and mercury were isolated as heavy meta**ls. Target organs are considered when affected by the presented meta**ls. When describing the effects of meta**ls on the body, the following factors were taken into account: the degree of their impact, distribution and ability to transform.

Ключевые слова: организм, тяжелые металлы; кадмий; свинец; ртуть; токсичность; окружающая среда; отравление; промышленность.

Keywords: organism, heavy meta**ls; cadmium; lead; mercury; toxicity; environment; poisoning; industry.

Ежедневно население планеты неосознанно сталкивается с различными факторами среды, которые не всегда приносят ему пользу. В современном мире, когда человек создает все более комфортные условия в своем окружении, он даже не подозревает, что медленно убивает себя изнутри, главная причина это – антропогенное воздействие на окружающую среду. Осуществляя активную антропогенную деятельность появляется одна из значительных проблем – загрязнение экологии тяжелыми металлами. С каждым днем риск заболеваний связанный с попаданием токсичных элементов в организм человека становится все выше. Токсическое воздействие, оказываемое антропогенными факторами, в наибольшей степени связывают с развитием инфраструктуры, оно выявляется при использовании: тепло-и электростанций, химических заводов, автотранспорте, горнодобывающих предприятиях, на предприятиях черной и цветной металлургии.

Сам процесс попадания тяжелых металлов в организм человека можно описать следующим образом: накапливаясь в почве (попадание в почву, объясняется использованием удобрений, пестицидов для получения своевременного или наиболее плодородного урожая различных культур) они поступают в растения, которые человек и животные в дальнейшем использует в пищу. Таким образом, соотношение концентрации тяжелых металлов в организме человека напрямую зависит от их содержания в почве.

В соответствии с ГОСТом тяжелые металлы, по степени опасности, разделяются на три класса опасности:

1. класс опасности: мышьяк, кадмий, ртуть, бериллий, силен, свинец, цинк

2. класс опасности: кобальт, хром, медь, молибден, никель, сурьма.

3. класс опасности: ванадий, барий, вольфрам, марганец, стронций [4, с.3].

В естественных условиях, за счет антропогенных загрязнений происходит их превышение в окружающей среде кадмия почти в 9 раз, меди – в 3, никеля – в 2, свинца – более чем в 18, цинка – в 7 раз [3, с.27].

Также, одним из важных моментов является то, что не все тяжелые металлы являются токсичными, до определенного уровня концентрации в организме, к таким мы относим: железо, кобальт, медь, цинк, молибден и марганец, а наибольшую опасность будут представлять: кадмий, свинец и ртуть.

Свинец (Pb) один из широко распространенных металлов в земной коре. На сегодняшний день пользуется значительной популярностью в производстве электрических кабелей, атомной промышленности, свинцовых аккумуляторов, в химическом машиностроении, производстве пластмасс, хрусталя, эмалей, замазок, лаков, спичек и др. [5, с.151].

Экспериментально доказано, что содержание свинца в воздухе обеспечивает использование бензина с антидетонатором при добавлении тетраэтилсвинца, т. е. содержание свинца в воздухе поддерживают выхлопные газы автотранспорта, согласно статистическим данным (260 тыс. т) – это основное попадание, а второстепенное (меньшее) выделяется при сжигании каменного угля (30 тыс. т).

Поступление в организм человека объясняется использованием в пище продуктов, в составе которых будет содержаться свинец, в основном это пища растительного происхождения, которая произрастала на местности, почва которой была богата данным элементом или же используемые для улучшения роста растений использовались пестициды. 10% попадаемого с пищей, воздухом, водой свинца абсорбируется в желудочно-кишечном тракте, на абсорбируемое свойство будут влиять различные факторы [2, с.80].

Действие свинца главным образом отражается при влиянии на кровеносную систему (в эритроцитах и плазме), основное воздействие принимают на себя эритроциты, где его концентрация превышает почти в 16 раз концентрацию в плазме, так период жизнедеятельности эритроцитов сокращается, в следствии чего может развиться анемия; также в незначительном количестве свинец накапливается в мозге. Острое отравление свинцом обычно проявляется в виде желудочно-кишечных расстройств.

Для свинца полупериод биологического распада при накапливании в организме или в органе будет равен 5 лет, а в костях 10 лет.

Наряду со свинцом, к опасным элементам, являющимся тяжелым металлом относят кадмий (Сd). Распространенность опасности кадмия, объясняется одной из всем известных зависимостей – курением. С табачным дымом в организм поступает оксид кадмия, накапливаясь, он вызывает рак легких. Табак удерживает больше солей кадмия из почвы, чем другие растения (до 2 мг/кг) [5, с.153].

Кадмий, как и свинец, поступает в воздух с газовыми отходами предприятий, производящих или использующих кадмий при сжигании угля, нефтепродуктов, природного газа на тепловых электростанциях, орошении сточными водами, внесении в почву фосфорных, азотных и органических удобрений.

Наряду со свинцом и ртутью кадмий не является жизненно важным металлом. Кадмий, аналог цинка, способен заменить этот элемент в цинкосодержащих ферментах с потерей их ферментативных свойств.

В большей степени кадмий поступает в организм человека с растительной пищей, меньше - с водой и воздухом. Согласно экспериментальным данным, всасывание кадмия в кровь у человека с пищей и водой составляет 5%, с воздухом - до 80%. Кадмий чаще всего накапливается в печени и почках, что приводит к развитию почечной недостаточности. Характерные заболевания городских жителей, вызываемые кадмием, также включают гипертонию и ишемическую болезнь сердца. Избыток кадмия в окружающей среде вызывает болезнь итай-итай у человека. При хронической интоксикации кадмием наблюдаются головные боли, сухость во рту, тошнота, головокружение, раздражительность, боли в костях и суставах, поражение печени, появление каймы на зубах. Кадмий крайне медленно выводится из организма. Биологический период его полувыведения составляет более десяти лет. Достаточное содержание железа в составе крови, тормозит аккумуляцию кадмия. В качестве антидота при отравлении кадмием используют высокие дозы витамина D [5, с.156].

Ртуть (Hg) – минерал, природная металлическая ртуть. Переходный металл, при комнатной температуре представляющий собой тяжёлую серебристо-белую жидкость, пары которой чрезвычайно ядовиты [5, с.157].

Средние показатели содержание ртути в литосфере составляет 83 мкг/кг. Она образует самостоятельные минералы, такие как киноварь и метациннабарит (HgS), ливингстонит (HgSb4S7) и др. По определенным оценкам, всевозможные природные источники ежегодно высвобождают в водные ресурсы около 1300 т ртути. Данный металл попадает в атмосферу в результате дегазации земных недр в виде пара, а также в виде различных соединений в составе вулканического и морского аэрозоля. Общая сумма природный выбросов ртути в атмосферу составляет около 3000 т/год [1, с.55].

Высокотоксичные неорганические соединения ртути имеют промышленное значение, в особенности сулема, из которого получают другие соединения ртути и используют при травлении стали. Сулема является смертельным веществом при приеме внутрь в количестве 0,2-0,3 г. Ранее органические соединения ртути использовали в качестве фунгицидов при обработке зерна. Однако, как стало известно об опасности ртути и ее соединений, во многих странах запретили их использование.

Основная токсическая опасность ртути вызвана взаимодействием с SH группами белков. Блокируя их, ртуть меняет биологические свойства тканевых белков и инактивирует ряд гидролитических и окислительных ферментов. Ртуть наиболее опасна, когда она присоединяется к углеродному атому метиловой, этиловой или пропиловой группы – это алкильные соединения с короткой цепью. Процесс метилирования ртути является важным звеном в ее биокумуляции по пищевым цепям водных экосистем: как ионы метилртути, так и диметилртути сорбируются организмом. Разрешенное недельное поступление ртути не должно превышать 0,3 мг на человека, в том числе метилртути не более 0,2 мг [5, с.167].

В целом использование ртути применяется в таких жизненно-необходимых человеку сферах при изготовлении электродов, электрического оборудования, ртутных приборов, красок, в стоматологии, фармацевтической, косметической и военной промышленностях.

Таким образом, тяжелые металлы, которые попадают в организм человека, с полезными для нас продуктами, в незначительном количестве начинают разрушать организм изнутри, а при накапливании определенной концентрации дают знать о своем существовании. Так, некоторые металлы провоцируют развитие раковых опухолей, наиболее сильное воздействие оказывают ртуть и кадмий, токсичность главным образом проявляется действием на почки, свинцом и ртутью на нервную систему, свинец и кадмий концентрируется в мужских половых органах, вызывая их дегенерацию. Пагубные последствия тяжелых металлов наносят вред дыхательной и эндокринной системам. При общетоксическом действии на организм – отравление представленными веществами может привести к смертельному исходу.