Химия с лентами валеологии: свинец и здоровье человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Свинец является одним из наиболее токсичных металлов и включен в списки приоритетных загрязнителей рядом международных организаций, в том числе ВОЗ, ЮНЕП, Американским агентством по контролю за токсичными веществами и заболеваниями (CDC), и другими аналогичных государственными организациями в различных странах.

В России на сегодняшний день отсутствуют достоверные данные о масштабах распространения свинцового загрязнения и о его влиянии на здоровье населения. Междуведомственная комиссия по экологической опасности 22 мая 1995 года рассмотрела вопрос о проблемах свинцового загрязнения в России и пришла к заключению, что:

· основными источниками поступления свинца в окружающую среду и его воздействия на состояние здоровья населения являются выбросы промышленных предприятий, применение этилированного бензина, использование свинецсодержащих припоев в консервной промышленности, свинецсодержащих красок, применение свинцовых материалов в водопроводных системах;

· главным источником поступления свинца в организм человека являются почва (пыль и пищевые цепочки) и атмосферный воздух;

· прямым показателем свинцовой интоксикации является уровень свинца в крови;

· воздействие свинца особенно губительно сказывается на детском организме, который гораздо более чувствителен, чем взрослый, к токсическому воздействию ксенобиотиков, в том числе свинца. Показано, что даже низкие уровни свинца в организме детей приводят к существенному снижению умственного развития.

Неизбежная индустриализация современного общества диктует целесообразность получения как населением, так и специалистами необходимых знаний о масштабах свинцовой опасности, существующих гигиенических нормативах, симптомах и заболеваниях, вызванных свинцом у детей, и мерах предупреждения свинцовых отравлений.

Глава 1.БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ СВИНЦА

Свинец это мягкий, ковкий, пластичный металл тускло-серого цвета. На влажном воздухе свинец покрывается оксидной пленкой, однако устойчив к действию кислорода и воды; этот металл растворим в азотной кислоте. Свинец широко используется при производстве аккумуляторов, силовых кабелей, красок, стекла, керамики, различных смазок, этилированного бензина, средств защиты от радиации и т. д. Свинец входит в состав припоя, шлифовальных паст для обработки кузовов автомобилей. В медицине применяют свинцовые примочки; а ацетат свинца в косметологии, -- для окраски седых волос.

Применение свинца и его соединений

Свинец металлический служит материалом для защиты от радиоактивного излучения, при изготовлении электродов аккумуляторов, оболочек кабелей, анодов (для хромирования). Свинец используется при получении тетраэтилсвинца, припоев, сплавов (в подшипниках, типографском шрифте), в качестве покрытия внутренней поверхности сосудов для хранения серной кислоты.

Свинец широко используется в виде сплавов. Гартблей -- сплав свинца и сурьмы, в пластинах аккумуляторов содержится до 9% сурьмы. Припой -- ПОС, ПОСК содержит до 20-80% олова. Гарт -- типографский сплав (свинец в смеси с 11-28% сурьмы и 3-9% олова). Свинцовый баббит -- антифрикционный сплав (5-80% олова, 20% сурьмы). Свинцовая бронза содержит до 40% свинца в сочетании с медью и оловом.

Оксид свинца (II) РЬО применяется при получении пигмента сурика. Оксид свинца РЬ₃0₄ служит пигментом (свинцовый сурик), а также в качестве компонента при нанесении глазури, изготовлении свинцового хрусталя, антикоррозионных покрытий. Ацетат свинца (II) РЬ(СНзС00)₂ применяется в качестве компонента индикаторной бумаги для обнаружения сероводорода, а также используется как компонент препаратов для устранения седины. Тетраэтилсвинец РЬ(С2Н₅)₄ применяется в качестве антидетонационной присадки к бензину, после применения которой, бензин становится этилированным. Этилированный бензин является основным источником загрязнения атмосферного воздуха свинцом. Силикат свинца (II) используется при изготовлении основы для красок по керамике.

Азид свинца (II) Pb(N₃)₂ служит в качестве детонатора. «Свинцовый красный сурик», «свинцовый белый» -- 2РЬС0₃хРЬ(0Н)2, «хромовый желтый» -- (РЬСг0₄), «хромовый красный» -- (РЬхРЬСг0₄) являются пигментами, содержащими свинец. Изотоп свинца ²¹²РЬ используется в методе меченых атомов, изотоп ²¹⁰РЬ -- для определения возраста и подлинности художественных картин.

Физиологическая роль свинца

Роль свинца в жизнедеятельности организма изучена недостаточно. Известно, что свинец участвует в обменных процессах костной ткани. С другой стороны, свинец является канцерогеном и тератогеном для организма.

Полагают, что оптимальная интенсивность поступления свинца в организм человека составляет 10-20 мкг/день. Дефицит свинца в организме может развиться при недостаточном поступлении этого элемента (1 мкг/день и менее), а порог токсичности равен 1 мг/день.

В организме взрослого человека содержится 80-120 мг свинца. В желудочно-кишечном тракте всасывается 5-10% (а иногда и до 50%) от поступившего свинца. Много свинца может попадать в организм с вдыхаемым воздухом (до 70% аэрозоля содержащего свинец оседает в легких). При больших концентрациях тетраэтилсвинца возникает риск его проникновения через кожу. У мужчин удержание свинца в организме выше, чем у женщин. Повышенное поступление с пищей кальция, фосфора, магния, цинка снижает абсорбцию свинца, тогда как на фоне дефицита железа и перечисленных элементов способность организма усваивать свинец увеличивается. Токсическое действие свинца во многом обусловлено его способностью образовывать связи с большим числом анионов -- лигандов, к которым относятся сульфгидрильные группы, производные цистеина, имидазольные и карбоксильные группы, фосфаты. В результате связывания ангидридов со свинцом угнетается синтез белков и активность ферментов, например АТФ-азы. Свинец нарушает синтез тема и глобина, вмешиваясь в порфириновый обмен, индуцирует дефекты мембран эритроцитов.

Основной путь поступления в организм свинца лежит через желудочно-кишечный тракт. Степень всасывания свинца зависит от растворимости его соединений. Выводится свинец из организма со стулом (80-90%), а меньшая часть выделяется с мочой. В норме в костях содержание свинца равно 20 мг/кг, печени -- 1 мг/кг, почках -- 0,8 мг/кг, головном мозге -- 0,1 мг/кг.

Свинец и его соединения очень ядовиты.

Свойства свинца

Свинец обычно имеет грязно-серый цвет, хотя свежий его разрез имеет синеватый отлив и блестит. Однако блестящий металл быстро покрывается тускло-серой защитной пленкой оксида. Плотность свинца (11,34 г/см³) в полтора раза больше, чем у железа, вчетверо больше, чем у алюминия; даже серебро легче свинца. Недаром в русском языке «свинцовый» - синоним тяжелого: «Ненастной ночи мгла по небу стелется одеждою свинцовой»; «И как свинец пошел ко дну» - эти пушкинские строки напоминают, что со свинцом неразрывно связано понятие гнета, тяжести.

Свинец очень легко плавится - при 327,5° С, кипит при 1751° С и заметно летуч уже при 700° С. Этот факт очень важен для работающих на комбинатах по добыче и переработке свинца. Свинец - один из самых мягких металлов. Он легко царапается ногтем и прокатывается в очень тонкие листы. Свинец сплавляется со многими металлами. С ртутью он дает амальгаму, которая при небольшом содержании свинца жидкая.

По химическим свойствам свинец - малоактивный металл: в электрохимическом ряду напряжений он стоит непосредственно перед водородом. Поэтому свинец легко вытесняется другими металлами из растворов его солей. Если опустить в подкисленный раствор ацетата свинца цинковую палочку, свинец выделяется на ней в виде пушистого налета из мелких кристалликов, имеющего старинного название «сатурнова дерева». Если затормозить реакцию, обернув цинк фильтровальной бумагой, вырастают более крупные кристаллы свинца.

Наиболее типична для свинца степень окисления +2; соединения свинца(IV) значительно менее устойчивы. В разбавленных соляной и серной кислотах свинец практически не растворяется, в том числе из-за образования на поверхности нерастворимой пленки хлорида или сульфата. С крепкой серной кислотой (при концентрации более 80%) свинец реагирует с образованием растворимого гидросульфата Pb(HSO₄)₂, а в горячей концентрированной соляной кислоте растворение сопровождается образованием комплексного хлорида H₄PbCl₆. Разбавленной азотной кислотой свинец легко окисляется:

Pb + 4HNO₃ ® Pb(NO₃)₂ + 2NO₂ + H₂O.

Разложение нитрата свинца(II) при нагревании - удобный лабораторный метод получения диоксида азота:

2Pb(NO₃)₂ ® 2PbO + 4NO₂ + O₂.

В присутствии кислорода свинец растворяется также в ряде органических кислот. При действии уксусной кислоты образуется легкорастворимый ацетат Pb(CH₂COO)₂ (старинное название - «свинцовый сахар»). Свинец заметно растворим также в муравьиной, лимонной и винной кислотах. Растворимость свинца в органических кислотах могло раньше приводить к отравлениям, если пищу готовили в посуде, луженной или паянной свинцовым припоем. Растворимые соли свинца (нитрат и ацетат) в воде гидролизуются:

Pb(NO₃)₂ + H₂O

Pb(OH)NO₃ + HNO₃.

Взвесь основного ацетата свинца («свинцовая примочка») имеет ограниченное медицинское применение в качестве наружного вяжущего средства.

Свинец медленно растворяется и в концентрированных щелочах с выделением водорода: Pb + 2NaOH + 2H₂O ? Na₂Pb(OH)₄ + H₂, что указывает на амфотерные свойства соединений свинца. Белый гидроксид свинца(II), легко осаждаемый из растворов его солей, также растворяется как в кислотах, так и в сильных щелочах:

Pb(OH)₂ + 2HNO₃ ® Pb(NO₃)₂ + 2H₂O; Pb(OH)₂ + 2NaOH ® Na₂Pb(OH)₄.

При стоянии или нагревании Pb(OH)₂ разлагается с выделением PbO. При сплавлении PbO со щелочью образуется плюмбит состава Na₂PbO₂.

Из щелочного раствора тетрагидроксоплюмбата натрия Na₂Pb(OH)₄ тоже можно вытеснить свинец более активным металлом. Если в такой нагретый раствор положить маленькую гранулу алюминия, быстро образуется серый пушистый шарик, который насыщен мелкими пузырьками выделяющегося водорода и потому всплывает. Если алюминий взять в виде проволоки, выделяющийся на ней свинец превращает ее в серую «змею».

При нагревании свинец реагирует с кислородом, серой и галогенами. Так, в реакции с хлором образуется тетрахлорид PbCl₄ - желтая жидкость, дымящая на воздухе из-за гидролиза, а при нагревании разлагающаяся на PbCl₂ и Cl₂. (Галогениды PbBr₄ и PbI₄ не существуют, так как Pb(IV) - сильный окислитель, который окислил бы бромид- и иодид-анионы.) Тонкоизмельченный свинец обладает пирофорными свойствами - вспыхивает на воздухе. При продолжительном нагревании расплавленного свинца он постепенно переходит сначала в желтый оксид PbO (свинцовый глет), а затем (при хорошем доступе воздуха) - в красный сурик Pb₃O₄ или 2PbO·PbO₂. Это соединение можно рассматривать также как свинцовую соль ортосвинцовой кислоты Pb₂[PbO₄]. С помощью сильных окислителей, например, хлорной извести, соединения свинца(II) можно окислить до диоксида:

Pb(CH₃COO)₂ + Ca(ClO)Cl + H₂O ® PbO₂ + CaCl₂ + 2CH₃COOH.

Диоксид образуется также при обработке сурика азотной кислотой:

Pb₃O₄ + 4HNO₃ ® PbO₂ + 2Pb(NO₃)₂ + 2H₂O.

Если сильно нагревать коричневый диоксид, то при температуре около 300° С он превратится в оранжевый Pb₂O₃ (PbO·PbO₂), при 400° С - в красный Pb₃O₄, а выше 530° С - в желтый PbO (разложение сопровождается выделением кислорода). В смеси с безводным глицерином свинцовый глет медленно, в течение 30-40 минут реагирует с образованием водоупорной и термостойкой твердой замазки, которой можно склеивать металл, стекло и камень.

Диоксид свинца - сильный окислитель. Струя сероводорода, направленная на сухой диоксид, загорается; концентрированная соляная кислота окисляется им до хлора:

PbO₂ + 4HCl ®--PbCl₂ + Cl₂ + H₂O, сернистый газ - до сульфата: PbO₂ + SO₂ ® PbSO₄, а соли Mn²⁺ - до перманганат-ионов: 5PbO₂ + 2MnSO₄ + H₂SO₄ ® 5PbSO₄ + 2HMnO₄ + 2H₂O. Диоксид свинца образуется, а затем расходуется при зарядке и последующем разряде самых распространенных кислотных аккумуляторов. Соединения свинца(IV) обладают еще более типичными амфотерными свойствами. Так, нерастворимый гидроксид Pb(OH)₄ бурого цвета легко растворяется в кислотах и щелочах: Pb(OH)₄ + 6HCl ® H₂PbCl₆; Pb(OH)₄ + 2NaOH ® Na₂Pb(OH)₆. Диоксид свинца, реагируя с щелочью, также образует комплексный плюмбат(IV):

PbO₂ + 2NaOH + 2H₂O ® Na₂[Pb(OH)₆]. Если же PbO₂ сплавить с твердой щелочью, образуется плюмбат состава Na₂PbO₃. Из соединений, в которых свинец(IV) входит в состав катиона, наиболее важен тетраацетат. Его можно получить кипячением сурика с безводной уксусной кислотой:

Pb₃O₄ + 8CH₃COOH ® Pb(CH₃COO)₄ + 2Pb(CH₃COO)₂ + 4H₂O. При охлаждении из раствора выделяются бесцветные кристаллы тетраацетата свинца. Другой способ - окисление ацетата свинца(II) хлором: 2Pb(CH₃COO)₂ + Cl₂ ® Pb(CH₃COO)₄ + PbCl₂. Водой тетраацетат мгновенно гидролизуется до PbO₂ и CH₃COOH. Тетраацетат свинца находит применение в органической химии в качестве селективного окислителя. Например, он весьма избирательно окисляет только некоторые гидроксильные группы в молекулах целлюлозы, а 5-фенил-1-пентанол под действием тетраацетата свинца окисляется с одновременной циклизацией и образованием 2-бензилфурана.

Органические производные свинца - бесцветные очень ядовитые жидкости. Один из методов их синтеза - действие алкилгалогенидов на сплав свинца с натрием:

4C₂H₅Cl + 4PbNa ® (C₂H₅)₄Pb + 4NaCl + 3Pb. Действием газообразного HCl можно отщеплять от тетразамещенных свинца один алкильный радикал за другим, заменяя их на хлор. Соединения R₄Pb разлагаются при нагревании с образованием тонкой пленки чистого металла. Такое разложение тетраметилсвинца было использовано для определения времени жизни свободных радикалов. Тетраэтилсвинец - антидетонатор моторного топлива.

Получение свинца.

Количество добываемого свинца непрерывно возрастает. Если в 1800 во всем мире его было получено около 30 000 тонн, то в 1850 - 130 000 т, в 1875 - 320 000 т, в 1900 - 850 000 т, 1950 - почти 2 млн. т, а в настоящее время в год добывают около 5 млн. т. По объему производства свинец занимает четвертое место среди цветных металлов - после алюминия, меди и цинка.

Основной источник свинца - сульфидные полиметаллические руды, содержащие от 1 до 5% свинца. Руду концентрируют до содержания свинца 40 - 75%, затем подвергают обжигу: 2PbS + 3O₂ ® 2PbO + 2SO₂ и восстанавливают свинец коксом и оксидом углерода(II). Более экономичный, так называемый автогенный, способ заключается в проведении реакции PbS + 2PbO ® 3Pb + SO₂ (PbO образуется при частичном обжиге PbS). Получаемый из руды свинец содержит от 3 до 7% примесей в виде меди, сурьмы, мышьяка, олова, алюминия, висмута а также золота и серебра. Их удаление (или выделение, если это экономически рентабельно), требует сложных и длительных операций. Очистку свинца можно проводить также методом электрохимического рафинирования. Электролитом служит водный раствор фторосиликата свинца PbSiF₆. На катоде оседает чистый свинец, а примеси концентрируются в анодном шламе, содержащем много ценных компонентов, которые затем выделяют.

Свинец в организме человека.

Соединения свинца ядовиты. Но очевидным это стало далеко не сразу. В прошлом покрытия гончарных изделий свинцовой глазурью, изготовление свинцовых водопроводных труб, использование свинцовых белил (особенно в косметических целях), применение свинцовых трубок в конденсаторах паров на винокуренных заводах - все это приводило к накоплению свинца в организме. Древние греки знали, что вино и кислые соки нельзя держать в глазурованных глиняных сосудах (глазурь содержала свинец), а вот римляне этим правилом пренебрегали. Джемс Линд, рекомендовавший в 1753 английскому адмиралтейству лимонный сок как средство против цинги для моряков в дальнем плавании, предостерегал от хранения сока в гончарных глазурованных изделиях. Тем не менее случаи отравления, в том числе и смертельные, наблюдались по той же причине и двести лет спустя.

Свинец проникает в организм через желудочно-кишечный тракт или дыхательную систему и разносится затем кровью по всему организму. Причем вдыхание свинцовой пыли значительно опаснее присутствия свинца в пище. В воздухе городов содержание свинца составляет в среднем от 0,15 до 0,5 мкг/м³. В районах, где расположены предприятия по переработке полиметаллических руд, эта концентрация выше.

Свинец накапливается в костях, частично замещая кальций в фосфате Са₃(РО₄)₂. Попадая в мягкие ткани - мышцы, печень, почки, головной мозг, лимфатические узлы, свинец вызывает заболевание - плюмбизм. Как и многие другие тяжелые металлы, свинец (в виде ионов) блокирует деятельность некоторых ферментов. Было установлено, что их активность снижается в 100 раз при увеличении концентрации свинца в крови в 10 раз - с 10 до 100 микрограммов на 100 мл крови. При этом развивается анемия, поражаются кроветворная система, почки и мозг, снижается интеллект. Признак хронического отравления - серая кайма на деснах, расстройство нервной системы. Особенно опасен свинец для детей, так как он вызывает задержку в развитии. В то же время десятки миллионов детей во всем мире в возрасте до 6 лет имеют свинцовое отравление; основная причина - попадание в рот краски, содержащей свинец. Антидотом при отравлении может служить кальциевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты. В отравленном организме происходит замещение кальция на ионы свинца, которые удерживаются в этой соли очень прочно и в таком виде выводятся.

Свинец легко может попасть в организм с питьевой водой, если она соприкасалась с металлом: в присутствии углекислого газа в раствор медленно переходит растворимый гидрокарбонат Pb(HCO₃)₂. В Древнем Риме, где для подачи воды использовали свинцовые трубы, такое отравление было весьма распространенным, на что указывают анализы останков римлян. Причем отравлялись, в основном, богатые римляне, пользовавшиеся водопроводом, хранившие вино, оливковое масло и другие продукты в освинцованных сосудах, использовавшие содержащие свинец косметические средства. Достаточно, чтобы в литре воды был всего один миллиграмм свинца - и питье такой воды становится очень опасным. Это количество свинца так малo, что не изменяет ни запаха, ни вкуса воды, и только точные современные приборы могут его обнаружить.

Свинцовым отравлением некоторые историки объясняют и болезненность ряда русских царей. В 1633 в московском Кремле закончили строительство водопровода. Вода в него поступала из колодца в нижнем этаже Свибловой башни, стоявшей на слиянии Неглинной и Москвы-реки. Воду из колодца качали при помощи подъемной машины - взвода (с тех пор эта кремлевская башня называется Водовзводной). Машину приводили в движение лошади. Воду закачивали в большой бак, а оттуда вода сама по трубам текла на царскую кухню, в сады, другие места. Трубы были изготовлены из свинца; бак для воды изнутри тоже был выложен свинцовыми листами, чтобы вода из него не просачивалась в щели. Особенно много свинца накапливалось в воде за ночь, после ее неподвижного стояния в свинцовом баке и трубах.

Кремлевский «свинцовый водопровод» работал чуть больше 100 лет - его уничтожил пожар 1737. И в период действия этого водопровода русские цари жили меньше обычного. Так, царь и великий князь Иван V Алексеевич, сын царя Алексея Михайловича и первой жены его, Милославской, прожил всего 29 лет. Незадолго до смерти он выглядел дряхлым стариком. С детства он был, как писали тогда, «слабый и болезненный, немощен телом и рассудком, заикался, скорбен головою, страдал цингою и глазною болезнью». Из шести братьев царя пятеро не дожили до 20 лет. Некоторые ученые считают, что это последствия свинцового отравления. А вот шестой брат, Петр Алексеевич, будущий Петр I, избежал отравления - детство и отрочество он провел не в Кремле, а в подмосковных селах. Да и позднее он мало бывал в Кремле - много воевал, путешествовал по Европе, а потом и вовсе перенес столицу на берега Невы. Кстати, первый водопровод в Петербурге, который давал воду для дворцов и фонтанов Летнего сада, был деревянным. Его трубы были сделаны из бревен с просверленными в них отверстиями. Свинец же Петр использовал в военных целях - для отливки пуль.

А вот как пишут о свинцовом отравлении современные медицинские справочники: вялость, апатия, потеря памяти, раннее слабоумие, ослабление зрения, больные выглядят старше своих лет. Удивительно напоминает старинное описание царя Ивана Алексеевича!

Травились когда-то не только «свинцовой водой». Свинец широко использовали при изготовлении посуды (свинцовая глазурь), свинцовых белил, которыми окрашивали стены домов. Сейчас такое применение свинца строжайше запрещено. Белила, например, делают цинковые или титановые. Тем не менее у жителей промышленно развитых стран свинца в организме больше, чем у жителей отсталых и развивающихся стран, а у городских жителей больше, чем у сельских. Разница может быть огромной - в сотни раз.

Свинцовое загрязнение приобрело в 20 в. глобальный характер. Даже в снегах Гренландии его содержание за сто лет увеличилось в пять раз, а в центрах крупных городов в почве и растениях свинца в 25 раз больше, чем на окраинах! Загрязнение свинцом наблюдается в районах его добычи, а также в местах переработки и автострад, особенно если еще используется этилированный бензин. Немало свинца оседает на дне озер в виде охотничьей дроби. Каждый год в Мировой океан со сточными водами попадает более полумиллиона тонн этого ядовитого металла. А кто не видел выброшенные в мусорные ящики, а то и просто в канавы отработанные аккумуляторы! Пока свинец дешев, собирание и переработка его отходов невыгодна. Малая растворимость большинства соединений свинца, к счастью, не позволяет ему накапливаться в значительных количествах в воде. В водах Мирового океана его содержится в среднем 0,03 мкг/л (3·10-⁹%). Мало в среднем свинца и в живом веществе - 10-⁴%.

Применение свинца

Несмотря на ядовитость свинца, отказаться от него невозможно. Свинец дешев - вдвое дешевле алюминия, в 11 раз дешевле олова. После того как в 1859 французский физик Гастон Планте изобрел свинцовый аккумулятор, для изготовления аккумуляторных пластин с тех пор израсходовали миллионы тонн свинца; в настоящее время на эти цели уходит в ряде стран до 75% всего добываемого свинца! Постепенно снижается применение свинца для изготовления очень ядовитого антидетонатора - тетраэтилсвинца. Способность тетраэтилсвинца улучшать качество бензина было открыто группой молодых американских инженеров в 1922; в своих поисках они руководствовались периодической таблицей элементов, планомерно приближаясь к наиболее эффективному средству. С тех пор производство тетраэтилсвинца непрерывно росло; максимум приходится на конец 1960-х, когда только в США ежегодно с выхлопами выбрасывались сотни тысяч тонн свинца - по килограмму на каждого жителя! В последние годы применение этилированного бензина запрещено во многих регионах, и его производство снижается.

Мягкий и пластичный свинец, не ржавеющий в присутствии влаги, - незаменимый материал для изготовления оболочек электрических кабелей; на эти цели в мире расходуется до 20% свинца. Малоактивный свинец используют для изготовления кислотоупорной аппаратуры для химической промышленности, например, для облицовки реакторов, в которых получают соляную и серную кислоты. Тяжелый свинец хорошо задерживает губительные для человека излучения и потому свинцовые экраны используются для защиты работников рентгеновских кабинетов, в свинцовых контейнерах хранят и перевозят радиоактивные препараты. Свинец содержат также подшипниковые сплавы баббиты, «мягкие» припои (самый известный - «третник» - сплав свинца с оловом).

В строительстве свинец используют для уплотнения швов и создания сейсмостойких фундаментов. В военной технике - для изготовления шрапнели и сердечников пуль.

Глава 2. СВИНЕЦ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

Содержание свинца в организме человека (масса тела 70 кг) составляет 120-400 мг.

Источники поступления свинца в организм человека

Органические соединения свинца поступают в организм человека через кожу и слизистые оболочки с пищей и водой, неорганические (например, содержащиеся в выхлопных газах) - через дыхательные пути и пищеварительный тракт.

1. Больше половины всего поступающего в организм свинца приходится на воздух. Ежедневно житель города вдыхает 20 м³ воздуха с содержанием свинца 2*10-3 мг/м³. Основные промышленные источники выбросов свинца в атмосферу в России представлены ниже.

Немалый вред приносит автотранспорт. Быстрый рост числа автомобилей в последние годы привел к тому, что в некоторых городах, где нет ни обогатительных комбинатов, ни металлургических заводов, за год в воздух выбрасывается до 8 тыс. т свинца, что превышает допустимый уровень. Анализ атмосферного воздуха в 100 городах нашей страны в 1993 г. показал, что средняя концентрация свинца составила 0,08 мкг/м³, причем в 80% взятых проб она превышала предельно допустимые значения (например, в воздухе кварталов вблизи аккумуляторного завода в Санкт-Петербурге в 10 раз). В волосах детей, проживающих около такого завода в Курске, концентрация свинца составила 48 мкг/г.

Основные растения - индикаторы на содержание в воздухе свинца: тсуга канадская, вяз гладкий, боярышник обыкновенный, овсяница, орхидеи, растения семейства бромелиевых.

2. С ежедневным приемом пищи в организм поступает свинца 0,06-0,5 мг. В продуктах растительного и животного происхождения естественное содержание свинца не превышает 0,5-1,0 мг/кг. В больших количествах он содержится в хищных рыбах, например в тунце (до 2,0 мг/кг), в моллюсках и ракообразных (до 10 мг/кг). Токсическая доза свинца - 1 мг, летальная - 10 г.

3. Свинец попадает в организм при употреблении консервов, помещенных в сборную жестяную тару, которую спаивают припоем, содержащим определенное количество свинца. Это может произойти, когда пайка некачественная (образуются брызги припоя). И даже специальный лак, которым покрывают консервные банки, тоже не помогает. Имеются случаи, когда в консервах из этой тары свинец накапливается до 3 мг/кг и даже выше, особенно при длительном хранении, что представляет опасность для здоровья. Поэтому продукты в жестяной таре следует хранить не более 5 лет. Анализы отечественных консервов показали превышение в них допустимого уровня свинца.

4. Много свинца в пищевых продуктах, выращенных вдоль автомагистралей. Свинец образуется при сгорании этилированного бензина (бензина, содержащего тетраэтилсвинец¹) и легко проникает в почву. Соединения свинца добавляют к бензину для улучшения работы двигателя. Вдоль дорог следует сажать лесные полосы, а не плодовые деревья. Например, в Дании после запрещения использования в автомобилях этилированного бензина естественный уровень свинца в основных овощах (картофель, морковь, лук) сократился в 2-3 раза.

Организм получает с пищей до 45 мкг свинца, в организме задерживается 16 мкг (что составляет 40% всего количества свинца, поступающего в организм человека за день). У взрослых усвояемость свинца до приема пищи составляет 60-80%, после еды - 6%, а у детей - до 50% даже после еды.

Поглощенный свинец проникает в кровь, распределяется в костных (до 90%) и мягких (печень, почки, мозг) тканях, а также в волосах, ногтях и зубах. Более активно свинец усваивается при дефиците в организме соединений железа, кальция, цинка и при повышенном поступлении витамина D.

Для связывания и быстрого выведения свинца желательно использовать продукты, богатые пектином (овощи и фрукты), которые не подвергались термической обработке. Специфическое средство для снижения содержания свинца - кисломолочные продукты. Они связывают свинец и препятствуют его накоплению в крови и костной ткани. После попадания свинца в организм человека часть его выводится с мочой, а часть (в зависимости от возраста, рациона питания и ряда других факторов) остается в организме.

Биологический период его полувыведения из костей - 20 лет.

По данным недавних обследований, почва большинства российских городов содержит свинца в среднем 30 мг/кг. Содержание свинца в почве значительно выше там, где расположены предприятия, связанные с его использованием (см. данные, представленные ниже).

свинец токсический здоровье металл

Токсические свойства свинца

Неорганические соединения свинца (Рb²⁺) нарушают обмен веществ и являются ингибиторами ферментов, вызывая у детей умственную отсталость и заболевания мозга. Свинец может заменять кальций в костях, становясь постоянным источником отравления. Органические соединения свинца еще более токсичны. Степень отравления свинцом определяют по уровню его содержания в крови. Безопасным уровнем считается (0,2-0,8)*10-4%. Свинец оказывает необратимое воздействие на нервную и репродуктивную системы, вызывает анемию. В высоких концентрациях (80-100 мкг/100 дл крови) он приводит к разрушению эритроцитов и ухудшению работы почек у детей.

При отравлениях, особенно сильных, свинец из организма выводят методами хелатотерапии (введение хелатных соединений, избирательно связывающих свинец).

В компонентах трофической цепи происходит сильное возрастание концентрации этого элемента. Человек, представляющий собой одно из последних звеньев пищевой цепи, испытывает на себе наибольшую опасность нейротоксического воздействия тяжелых металлов вследствие возрастания биологической аккумуляции вдоль пищевой цепи.

Применение соединений свинца в медицине

«Свинцовая вода», или свинцовая примочка - 2%-й водный раствор основного ацетата свинца Рb(ОН)(СН₃СОО), - наиболее распространенное средство при ушибах. Она оказывает охлаждающее действие и предотвращает образование кровоподтеков, т. к. обладает высокой теплопроводностью. Однако применять ее нельзя, если на коже образовались ссадины и порезы.

Знаете ли вы, что...

· В штате Виргиния (США) исследовали захоронения 2000-летней давности. Оказалось, что скелеты рабовладельцев содержат значительно больше свинца, чем кости рабов. Это объясняется тем, что рабы пользовались дешевой деревянной посудой и воду пили прямо из колодцев, а рабовладельцы - из свинцовых сосудов.

· Существует мнение, что упадок Римской империи произошел из-за массового отравления людей свинцом. Известно, что водопроводы Древнего Рима были сделаны из свинца. Свинец использовали и для изготовления чанов, в которых хранили вино. Для улучшения вкуса плохого вина также добавляли свинец.

· Рабочих, занятых на производстве в ХVII-XVIII вв., называли обреченными. Свинцовые белила 2PbCO₃*Pb(OH)₂ - токсичное соединение². Кроме того, пыль свинца, попадая в организм человека через легкие и кожу, вызывает смертельное отравление. Один-два года непрерывной работы в таких условиях заканчивались смертельным исходом.

· Из летописи Киево-Печерской лавры известно, что инок Алимний, первый из прославившихся художников (умер в 1114 г.), применял свинцовые белила не только как краску, но и как мазь для лечения кожных болезней.

· Во время охотничьих сезонов в реки и озера попадает большое количество свинца в виде свинцовой дроби. Свинец накапливается в простейших микроорганизмах, вместе с кормом попадает в желудки рыб и птиц, а потом и на наш обеденный стол. 20-30% уток страдают свинцовым отравлением, мясо их ядовито.

· Грибы обладают способностью к накоплению опасных для здоровья людей соединений металлов. Свинца в грибах может быть в 30-50 раз больше, чем в почве под ними.

· Чеснок используется как профилактическое и лечебное средство при хроническом свинцовом отравлении.

Элементы побочной подгруппы IV группы

Общая характеристика по Дж. Эмсли, 1993 г.

Знаете ли вы, что...

· Титан и цирконий действуют на систему верхних дыхательных путей и могут снижать содержание гемоглобина.

Размещено на Allbest.ru