Токсичные металлы

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЛЕКЦИЯ

на тему: «Токсичные металлы»

C. Юфит

Вступление

Эта лекция имеет справочный характер, но она будет полезна тем, что покажет свойства новой группы токсикантов -- до сих пор мы говорили только об органических веществах, теперь речь пойдет о неорганических. Между этими группами (хлорорганические вещества и токсические металлы) есть некое сходство -- и те и другие довольно устойчивы в природных условиях, а некоторые даже очень устойчивы, но есть и важное различие, которое я хотел отразить в названии этой лекции. «Ne quid nimis» означает «ничего слишком». Это важный принцип не только в медицине (откуда он взят), но и вообще в жизни... Применительно к нашей теме он указывает, что «токсичные» металлы могут быть и «нетоксичными».

Обычно всю эту группу металлов называют не «токсичными», а «тяжелыми», но это несколько путает нас. Тяжелые металлы -- это термин химический: «к тяжелым металлам относятся те металлы, которые в определенных условиях дают осадок при пропускании сероводорода». Очевидно, что это мало дает нам для понимания проблемы. Для нас важнее понятие «токсичные металлы».

Подобно диоксинам, почти 70 % токсичных металлов попадает в организм с пищей, а поскольку в настоящее время именно пищевые продукты являются предметом интенсивной международной торговли, то объединенная комиссия ФАО (международная организация в области продовольствия) и ВОЗ (то же -- в области здравоохранения) по Пищевому Кодексу (Сodex Alimentarius) включила в число пищевых компонентов, подвергаемых контролю в международной торговле, восемь наиболее опасных токсичных элементов: ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, олово, цинк, железо. В передовой России к ним добавили еще семь: сурьма, никель, селен, хром, алюминий, фтор, йод.

Вы уже обратили внимание на тот странный факт, что и обычные для нас железо, медь и алюминий включены в этот перечень. Это как раз и есть одна из иллюстраций принципа «ничего слишком» -- да, и железо в неумеренных количествах вредно. Так, в прекрасном городе Суздаль вода содержит много железа, и там пришлось устанавливать станцию очистки воды от железа, чтобы дети и взрослые не страдали разными заболеваниями (предельно допустимая концентрация железа в питьевой воде в США 0,3 мг/л, в России ПДК для водных объектов 0,5 мг/л). Но, как почти все знают, то же железо врачи назначают при анемиях и других недугах -- без него мы жить не можем, так как оно входит в состав гемоглобина, основного компонента крови (отчего и цвет ее красный). Совершенно другой пример применения нашего принципа дает селен. Если железа содержится в организме 0,0035 % от массы тела, то селена на порядок меньше -- 0,0003 %. Его долго считали сильным ядом (ПДК в воде 0,001 мг/л; для свинца ПДК 0,1 мг/л, то есть селен считается в 100 раз токсичнее свинца), однако уже в 50-х годах было установлено, что селен является необходимым микроэлементом. Так, при содержании селена в кормах ниже 0,1 мг/кг у животных развивается дистрофия мышц, у птиц -- экссудативный диатез, а у свиней печеночная недостаточность. Человек потребляет в день в среднем 60 мкг селена -- больше плохо, меньше плохо, ничего слишком.

Ввиду скудости места я отсылаю вас к двум прекрасным книгам, одну из которых вы уже знаете, а другая полностью посвящена нашей теме и многие данные для этой лекции взяты из нее; кроме того, величины ПДК мы будем брать из официального издания. Если вы добавите к ним еще и брошюру, то будет полный комплект, который дополнит эту краткую лекцию.

Среди всех токсичных металлов мы выберем только те, которые нормируются для выбросов мусоросжигательных заводов в Европейском Союзе. Такой выбор позволит ввести вас в суть проблемы и даст ориентиры для использования этих данных.

токсичный металл хлорорганическое вещество

Характеристики токсичных металлов

Прежде чем приступить к описанию свойств выбранных нами токсичных металлов, полезно дать общую картину для всех металлов. Для этого следует рассмотреть две таблицы, которые приведены в упомянутой выше книге К. Рейли.

Следует иметь в виду, что металлы в организме взаимодействуют друг с другом, усиливая или ослабляя их действие на жизненные процессы. Так, физиологическое воздействие кадмия на организм, в том числе и его токсичность, зависит от количества присутствующего цинка, а функции железа в клетках определяются присутствием меди, кобальта и в некоторой степени молибдена. О связи селена и мышьяка мы уже говорили. Связей таких множество, и поэтому при обсуждении токсичности металлов необходимо иметь в виду их возможные взаимные воздействия.

Ртуть

Жидкий металл (температура плавления -- 38,9°С), довольно летуч. Соединения ртути, особенно ртутьорганические, токсичны. Большую опасность представляют пары ртути, проникающие в легкие и вызывающие отравления.

При остром отравлении поражаются почки и слизистая желудочно-кишечного тракта, при этом наблюдаются рвота, острые боли, которые могут привести к коллапсу и смерти.

При хронических отравлениях поражаются почки, воспаляются десны. Летальная доза солей двухвалентной ртути около 1 г. Повреждение почек наблюдается при содержании в них 10-70 мг/кг.

Органические соединения ртути, в основном метилртуть, аккумулируются в эритроцитах и особенно много в головном мозге. Полупериод биологического распада ртути составляет 70 дней, но у некоторых он доходит до 190 дней и больше.

Метилртуть поступает в грудное молоко, она приводит к пре- и постнатальным отравлениям, что проявляется в потере чувствительности конечностей, языка, а при сильных отравлениях повреждается центральная нервная система, что приводит к судорогам, нарушениям речи, слепоте, потере слуха и даже к смерти.

Концентрация ртути в крови является точным показателем содержания метилртути в организме.

Кадмий

Серебристо-белый ковкий металл. Он относится к наиболее опасным из всех металлических загрязнителей пищи и напитков, не только из-за высокой токсичности, но и из-за широкого распространения и использования в современной промышленности.

Кадмий попадает в организм с пищей и напитками, но очень много его попадает в организм при курении. При выкуривании 20 сигарет всасывается 0,5-2 мкг кадмия.

Кадмий транспортируется кровью, накапливается в печени и почках. Полупериод биологической жизни очень большой -- около 40 лет.

Кадмий может вызывать тошноту, рвоту, спазмы в животе, головную боль. В тяжелых случаях может быть диарея и шок, нарушается минеральный состав костей и поражаются почки.

Никель

Никель -- прочный металл серебристого цвета, присутствует в небольших количествах почти во всех почвах, содержится в растениях и в большинстве тканей животных. Он плохо адсорбируется из пищевых продуктов и напитков. Среднее содержание никеля в продуктах питания, как правило, не превышает 0,5 мг/кг, хотя в отдельных продуктах его может быть намного больше, так, в чае может быть 8 мг/кг, в орехах 5,1 мг/кг и т. д. Интересно, что по никелю можно определить пол человека: в волосах у женщин содержится 3,96±1,055 мг/кг, а у мужчин всего 0,97±0,147 мг/кг.

В организме никель активирует некоторые ферменты (карбоксилазу, трипсин и ацетил-коэнзим-А-синтетазу). По-видимому, сам никель для человека не токсичен. Однако у рабочих предприятий по очистке никеля наблюдались случаи рака органов дыхания. Его соединения вызывают заболевания носоглотки, легких, злокачественные новообразования, дерматиты, экземы.

Весьма токсичен карбонил никеля, который образуется при курении в количествах, способствующих возникновению рака легких. Этот карбонил используют для получения чистого никеля, что в заметной степени определяет токсический фон вокруг производящих никель металлургических комбинатов.

Цинк

Голубовато-белый блестящий металл, на воздухе окисляется. Человеку с пищей необходимо получать цинк, так как он участвует в ряде ферментативных процессов. Наиболее значительную роль из цинксодержащих ферментов играет карбоангидраза. Этот фермент участвует в переносе СО2 кровью и его высвобождении в легких. Цинк участвует в процессах, происходящих в поджелудочной железе, стабилизируя молекулу инсулина. Он воздействует на сосудистую оболочку глаза, связывая сетчатку. Есть все основания считать цинк необходимым элементом. Человеческому организму цинка потребно столько же, сколько и железа. Потребность человека в цинке в 10 раз больше, чем в меди. А медь и железо известны как необходимые неорганические элементы. В общем, можно подумать, что цинк попал в наш список токсичных металлов по ошибке, напротив, его следовало поместить в список металлов, необходимых для здоровья, и более того, в список металлов, которых не хватает в нашем рационе. Все это так. Но принцип «ничего слишком» действует и тут.

Токсичные дозы солей цинка действуют на желудочно-кишечный тракт, что приводит к острому, но излечимому заболеванию, сопровождающемуся тошнотой, рвотой, истощением желудка, коликами и диареей. Однако следует помнить, что цинку всегда сопутствует кадмий, поэтому, возможно, все эти симптомы связаны с токсичностью кадмия. В сравнении с другими микроэлементами цинк мало токсичен. Это пишет скептик К. Рейли. А вот что пишет «Справочник практического врача»:

«Отравление цинком (хлористый цинк, цинковый или белый купорос, цинковые белила). Симптомы. Слизистая оболочка рта сморщенная, гиперемированная, иногда беловатая. Металлический вкус. Слюнотечение. Частая упорная рвота беловатыми, а затем кровянистыми массами, раздражение глотки, головная боль, боли в животе, понос, испражнения кофейного цвета, судороги икроножных мышц, коллапс».

Вот так. Именно поэтому следует внимательно изучать таблицы ПДК, поскольку, если уж пришлось медикам потратить много времени и средств, чтобы определить эти самые ПДК, то -- будьте уверены -- делали они это по жестокой необходимости, а не из любопытства. И когда мы видим цинк в списке токсичных («тяжелых») металлов, которые нормируются в европейских нормах для выбросов МСЗ, то это также означает, что металл токсичен.

Хром

Хром -- слаболетучий, голубовато-серебристый, очень твердый и хрупкий металл. Он содержится в большинстве продуктов и напитков.

В организме человека адсорбируется в желудочно-кишечном тракте, накапливается в волосах и в печени. Он необходим для поддержания стабильного уровня глюкозы в организме, его недостаток может привести к диабету и атеросклерозу. У людей, работающих с хромом и его соединениями, наблюдаются аллергическая экзема и другие формы дерматита, хронические язвы, рак вepxних дыхательных путей и легких.

Следует отличать два типа солей хрома: соли трехвалентного хрома и соли шестивалентного хрома. Они сильно отличаются по токсичности, особенно токсичны соединения щестивалентного хрома. Шестивалентный хром переходит в менее токсичный трехвалентный при восстановлении, то есть при действии восстанавливающих агентов (водород, угарный газ, электрическое восстановление и др.), а трехвалентный хром переходит в токсичный шестивалентный при окислении, то есть при действии окислителей (кислород, галогены и др.). Соли шестивалентного хрома широко применяются при обработке кож и даже термин-название «хромовая кожа» указывает на обработку кожи хромовыми квасцами, содержащими шестивалентный хром. Именно поэтому сбросы в воду отходов кожевенного производства особенно опасны. Отличить соединения трехвалентного хрома от шестивалентного просто: все шестивалентные соединения имеют густую красную или оранжевую окраску, а трехвалентные соединения окрашены в холодные цвета -- зеленый, синий.

Медь

Медь -- плотный, мягкий, легко поддающийся обработке металл. Она присутствует во всех пищевых продуктах и всасывается через желудочно-кишечный тракт. Она необходима организму для нормального обмена веществ. По рекомендациям ВОЗ нормы поступления в организм должны быть следующими: для взрослых 30 мг/кг веса, для больших детей 40 мг/кг и для младенцев 80 мг/кг. По большей части мы недополучаем нужное количество меди, что может вести к повышению частоты сердечных заболеваний. Медь накапливается в печени, почках и мышцах. Период полувыведения ее из организма около 4 недель. Основная часть меди в организме находится не в виде ионов, а связана с белками. При дефиците меди в организме может наблюдаться анемия, нарушение клеточного метаболизма, болезнь Вильсона. Употребление с пищей большого количества меди может приводить к токсикозам: желудочно-кишечные расстройства, повреждения почек. Сульфат меди обладает сильным рвотным действием.

Медь является хорошим примером принципа «пе quid nimis». Если в рационе не хватает меди, то одним из симптомов может быть анемия; в тех районах мира, где в почве мало меди, у животных наблюдаются дефекты костей, слабая пигментация шерсти и нарушение синтеза гемоглобина. Наряду с этим наблюдаются случаи медного токсикоза у животных, обитающих на богатых медью почвах и пастбищах. Характерным проявлением отравления медью является заболевание овец, носящее название «седловидность». Было показано, что употребление в пищу большого количества солей меди у людей и животных вызывает токсические эффекты, к счастью, как правило, обратимые. А вот правильная подкормка медью, особенно у свиней, хорошо отражается на росте животных и их общем состоянии.

Сурьма

Серебристо-белый металл, поступает в организм с пищей, концентрируется в печени, надпочечниках, коже.

Симптомы отравления сурьмой -- колики, сильная тошнота, слабость и коллапс, при котором наблюдается нерегулярное дыхание и понижение температуры кожи. Отравления происходят также при лечении инфекционных заболеваний, вызванных паразитами. Во время лечения такими препаратами иногда наблюдались тошнота и рвота (сурьма входит в состав «рвотного камня») и известно несколько случаев внезапной смерти.

Мышьяк

Типичный металлоид (так иногда называют вещества, промежуточные по свойствам между металлами и неметаллами), серые кристаллы с металлическим блеском. Токсичны неорганические соединения мышьяка (соединения трехвалентного мышьяка, оксид мышьяка, арсениты, арсенаты), органические соединения мышьяка и арсин (AsH3 -- газ).

Мышьяк присутствует в большинстве пищевых продуктов и почти во все пресных водах. Он находится во всех тканях организма человека. Биологически период полувыведения мышьяка из организма от 10 дней (для трехвалентного мышьяка) до 30 часов (для метилированных форм).

Мышьяк вызывает как острые, так и хронические отравления. Отравления происходят чаще всего при попадании в организм оксида трехвалентного мышьяка, смертельная доза которого 70-180 мг. Хроническое отравление мышьяком приводит к потере аппетита и снижению веса, желудочно-кишечным расстройствам, периферическим неврозам, конъюнктивиту, гиперкератозу и меланоме кожи, которая нередко переходит в рак кожи. Был отмечен высокий уровень возникновения paка кожи в некоторых районах Великобритании, где в питьевой воде содержалось около 12 мг/л мышьяка. В организме мышьяк взаимодействует с другими металлами, в частности, с селеном, о чем мы уже говорили, и с кадмием.

В основном мышьяк применяется в сельском хозяйстве и родственных областях. Гербициды, фу-нгициды, инсектициды, разнообразные консерванты -- все они могут содержать мышьяк. К важнейшим ядохимикатам относятся арсенат свинца (один из источников загрязнения табака свинцом и мышьяком), арсенат меди, ацетарсенид меди («парижская зелень»), арсенат натрия и какодиловая кислота. Некоторые из них запрещены.

Заключение

Мой друг А. А. Дулов для забавы придумал палиндром (фраза, которую можно читать слева направо и справа налево): «Цени в себе свинеЦ». Мы все очень смеялись над его (палиндрома) бессмысленностью. Теперь вы понимаете, что мы ошибались -- сколько-то молекул свинца, наверно, зачем-то организму нужны, если уже при рождении ребенок несет в себе свинец. У взрослого человека, не подвергавшегося воздействию избыточного количества свинца, в организме содержится от 100 до 400 мг свинца. По-видимому, можно предположить, что это и есть тот предел, который переходить не стоит, ведь на самом деле свинец весьма токсичный металл (см. начало лекции).

Я считаю: не надо ничего бояться, но надо знать суть опасности.

И еще. Мудрый англичанин Гилберт Честертон говорил, что «сорняки -- это те растения, полезность которых неизвестна».

Размещено на Allbest.ru