Загрязнение кадмием окружающей среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

При оценке экологических следствий жизнедеятельности городского населения ученые вывели так называемый экологический эквивалент современного человека. Это территория с частично или полностью разрушенными экосистемами, требуемая для обеспечения одного горожанина необходимыми условиями существования, а также для удаления отходов его жизнедеятельности. Например, для стран Балтийского региона она составляет от 4 до 12 га на человека. Если перемножить только эти минимальные 4 га на численность всех городских жителей планеты, мы получим территорию, равную 170 млн. км² -- больше всей поверхности суши!

Почему на фоне относительного благополучия и экономического процветания, на фоне впечатляющих успехов научно-технического прогресса 60--70-х годов прошлого века возникает вопрос об устойчивом развитии цивилизации?

Потому что ученые и исследователи поняли: человечество подошло к некоему критическому пределу, столкнувшись в своем развитии с внешними границами.

Правда, поначалу такого рода ограничения воспринимались в основном как ресурсные. Однако занимавшие наиболее последовательные позиции экологи пришли к выводу, что границы эти определяются не столько ресурсами недр или доступными источниками энергии, сколько потенциальными возможностями биосферы по нейтрализации растущего антропогенного давления. А последнее неизбежно связано с достижением такого критического момента, когда этот ее потенциал окажется исчерпанным, что мы, по сути, и переживаем в настоящий период времени.

При этом не справляющаяся с антропогенным прессом биосфера вступает в стадию своей деградации (поначалу, быть может, и обратимой), которая будет, очевидно, продолжаться до тех пор, пока не исчезнет самая ее причина -- человеческая цивилизация, не сумевшая ввести свое развитие в приемлемое для окружающей среды русло. И все это может случиться намного раньше, чем разразится реальный кризис по какому-либо из жизненно важных для человечества ресурсов.

Человек в процессе своей хозяйственной деятельности постоянно подрывает сложившиеся природные взаимоотношения.

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ КАДМИЯ

В 1817 году окружной врач Магдебурга Иоганн Ролов заподозрил, что в оксиде цинка, который производили на шёнебекской фабрике Германа, содержится ядовитая примесь - мышьяк. И действительно, при пропускании сероводорода через раствор, полученный растворением производимого на фабрике оксида цинка в кислоте, выпадал желтый осадок, очень похожий на сульфид мышьяка As₂S₂. Герман же утверждал, что мышьяка в производимом им веществе нет. Разрешить спор был призван генеральный инспектор ганноверских аптек Фридрих Штромейер (1776 - 1835), который по совместительству занимал кафедру химии Геттингенского университета.

Из Шенебека, где находилась фабрика Германа, в Геттинген были присланы образцы цинковых соединений, и генеральный инспектор приступил к исполнению роли арбитра в споре между окружным врачом и фабрикантом. Чтобы получить окись цинка, в Шенебеке прокаливали углекислый цинк. Штромейер проделал ту же операцию и к своему удивлению обнаружил, что образовавшееся соединение имеет желтый цвет, а окись цинка «по правилам» должна быть белой.

Какова же причина этой незапланированной желтизны? Герман объяснял ее присутствием примеси железа. Ролов же утверждал, что во всем виноват мышьяк. Проведя полный анализ карбоната цинка, Штромейер обнаружил новый металл, очень сходный с цинком, но легко отделяемый от него с помощью сероводорода. Ученый назвал металл кадмием, подчеркнув тем самым его «родственные связи» с цинком: греческое слово «кадмея» с древних времен означало «цинковая руда». Само же слово, по преданию, происходит от имени финикийца Кадма, который будто бы первым нашел цинковый камень и подметил его способность придавать меди при выплавке ее из руды золотистый цвет. Это же имя носил герой древнегреческой мифологии: по одной из легенд, Кадм победил в тяжелом поединке Дракона и на его землях построил крепость Кадмею, вокруг которой затем вырос семивратный город Фивы.

В 1818 году Фридрих Штромейер опубликовал подробное описание нового металла, а уже вскоре состоялось несколько «покушений» на его приоритет в открытии кадмия. Первое из них совершил знакомый нам Ролов, однако его притязания были отвергнуты как несостоятельные. Чуть позже Штромейера, но независимо от него тот же элемент открыл в цинковых рудах Силезии немецкий химик Керстен, предложивший назвать элемент мелинумом (что означает «желтый, как айва»)--по цвету его сульфида. На след кадмия напали еще двое ученых -- Гильберт и Джон. Один из них предложил именовать элемент юнонием (по названию открытого в 1804 году астероида Юноны), а другой - клапротием (в честь скончавшегося в 1817 году выдающегося немецкого химика Мартина Генриха Клапрота -- первооткрывателя урана, циркония, титана). Но как ни велики заслуги Клапрота перед наукой, его имени не суждено было закрепиться в списке химических элементов: кадмий остался кадмием.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ В ПРИРОДЕ, ПЕРЕРАБОТКА РУД, ПОЛУЧЕНИЕ

Кадмий - редкий и весьма рассеянный элемент. Его содержание в земной коре составляет 1,1•10^-5%. Из-за сильного рассеяния он не образует самостоятельных рудных скоплений промышленного значения, а встречается в рудах тяжелых цветных металлов в качестве примеси и извлекается из них как побочный продукт.

Основные минералы кадмия гренокит (CdS) и отавит (CdCO₃) находятся в рассеянном состоянии и, как отмечалось выше, самостоятельных месторождений промышленного значения не образуют. Оксид кадмия (CdO) встречается в виде тонкого налета на гальмее и самостоятельных оруденений промышленного значения также не образует. Самородный кадмий в природе не встречается.

Наиболее богаты кадмием цинковые руды: в них содержится от сотых до десятых долей процента кадмия. В свинцовых и медных рудах концентрация кадмия не превышает сотых долей процента.

В процессе пирометаллургической переработки цинковых руд кадмий концентрируется в пыли, улавливаемо из газов спекательных машин (до 5%), и в первых порциях пуссьеры дистилляционных печей (до 10%). Кроме того, при рафинировании цинка в ректификационных колоннах получают пуссьеру, содержащую около 40% кадмия.

На гидрометаллургических цинковых и литопонных заводах получают медно-кадмиевые кеки, содержащие от 3 до 12% кадмия. При шахтной свинцовой плавке кадмий возгоняется и переходит в выносимую с газами из печи пыль, содержащую десятые доли процента кадмия. Аналогично ведет себя кадмий и при плавке медных руд и концентратов.

Таким образом, сырьем для производства кадмия служат следующие полупродукты:

1) медно-кадмиевые кеки гидрометаллургических цинковых заводов;

2) кадмийсодержащие отходы литопонных заводов;

3) пыли и пуссьеры цинковых дистилляционных заводов;

4) пыли медеплавильных заводов;

5) пыли свинцовых заводов.

Способы получения кадмия - пирометаллургический, гидрометаллургический и комбинированный - обуславливаются характером перерабатываемого сырья.

Пирометаллургический (сухой) способ производства кадмия, основанный на большой разнице температур кипения кадмия и цинка и на восстановительной способности окислов этих металлов , применяли с 1829 г. Этим способом перерабатывали пуссьеры цинковых дистилляционных печей. Кадмий извлекали из первых порций пуссьеры, богатых кадмием, а пуссьеру, бедную кадмием, возвращали в шихту дистилляции.

Сухой способ получения кадмия заключается в многократной дистилляции смеси пуссьеры с восстановителем в ретортных печах при 700-800^° На тех заводах, где предпочитали возгонку при более высокой температуре, получали загрязненный металл.. Процесс дистилляции длится от 12 до 70 часов, и в результате двух-трех перегонок получается чистый металл. Однако извлечение кадмия не превышает 30-40%. Данный метод связан с тяжелыми условиями труда и с большими безвозвратными потерями металла, поэтому теперь не применяется.

Гидрометаллургический способ заключается в следующем. Кадмийсодержащее сырье выщелачивают раствором серной кислоты или отработанным электролитом цинкового производства и затем осаждают из раствора кадмиевую губку цинковой пылью и приготовляют кадмиевый раствор, обрабатывая губку разбавленной серной кислотой или отработанным кадмиевым электролитом. Кадмий из полученного раствора осаждают электролизом, а катодный осадок плавят под слоем каустической соды.

Комбинированный способ состоит из сочетания гидрометаллургических и пирометаллургических операций. Этим способом перерабатывают пуссьеры и пыли на некоторых цинковых дистилляционных заводах, а также пыли на свинцовых заводах.

Пыли после соответствующей подготовки выщелачивают разбавленной серной кислотой; из полученного раствора кадмий осаждают в виде губки цинковой пылью или на цинковых пластинках. Губку брикетируют и подвергают дистилляции. Дистилляционный кадмий рафинируют от цинка и талия. На некоторых заводах брикетированную губку плавят под слоем каустической соды, а затем металл рафинируют от цинка, таллия и никеля.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ НОРМАТИВЫ

Промышленное загрязнение атмосферы, воды и почвы является главной причиной отрицательного влияния предприятий на окружающую среду.

Загрязняющие вещества различаются по степени опасности для здоровья человека. В нашей стране принята следующая классификация:

I класс - особо опасные вещества, например, ртуть, бенз(а)пирен, оксиды хрома;

II класс - опасные вещества, например, хлор, сероуглерод, сероводород, оксид кадмия;

III класс -- мало опасные вещества, например, пыль, диоксид серы, цинк; IV класс - не опасные вещества, например, аммиак, оксиды углерода.

Вещества первого класса опасности в тысячи раз вреднее, чем вещества четвертого класса. В соответствии с учетом вредности определяются лимиты на разрешаемые выбросы в атмосферу, сбросы в водоемы и на рельеф местности, на размещение отходов, штрафы за их превышение, которые могут быть от 5 до 25 кратными.

С учетом степени опасности загрязняющих веществ для здоровья человека и состояния экосистем определяются экологические нормативы предельно допустимых нагрузок. Используются следующие нормативы.

ПДВ (предельно допустимый выброс)- это максимально возможная для данного источника за единицу времени масса выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Величина ПДВ зависит от местоположения источника по отношению к жилым районам, условий рассеивания, рельефа местности и т.д. Поэтому для одинаковых источников она может быть разной.

Единицей измерения ПДВ является масса загрязнителей в граммах, выбрасываемая за секунду, а если ПДВ для предприятия в целом, то в тоннах за год. Для предприятий нормы ПДВ пересматриваются не реже одного раза в 5 лет.

ПДЦ (предельно допустимая доза) - предельное количество вещества, попадание которого в организм не оказывает на него вредного действия. ПДД устанавливаются на отрезок времени (час, день, год) или единовременно (т.е. при разовом или постепенном поступлении и накоплении вещества в организме).

ПДК (предельно допустимая концентрация) - максимальная концентрация вещества в воде, почве, атмосфере, продуктах питания, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного влияния, включая отдаленные последствия. Применительно к атмосфере различают максимально разовую - ПДК м.р., в рабочей зоне - ПДК р.з. и среднесуточную - ПДК с.с.

Первая является основной характеристикой опасности тех веществ, которые оказывают раздражающее воздействие в течение первых 30 мин.; вторая - характеризует вредное воздействие веществ при их накоплении в организме человека и определяется как среднесуточное значение в среднем за год; третья - это концентрация вредных веществ в воздухе, не вызывающая у работающих по 8 часов 5 раз в неделю, заболеваний или отклонений в состоянии здоровья в течение трудовой деятельности и в отдаленной перспективе.

Например, установленные в РФ ПДК с.с. (в мг/м³) для пыли (взвешенных частиц) составляет 0,15; для двуокиси серы - 0,05; для оксида углерода - 3; для двуокиси азота - 0,04. Те же данные для Японии и ФРГ: 0,1 и 0,15; 0,12 и 0,14; 12,5 и 14,0; 0,08 и 0,08.

ИЗА (индекс загрязнения атмосферного воздуха) -- комплексный показатель загрязнения атмосферы, который рассчитывается по сумме пяти главных загрязняющих веществ при переводе абсолютных значений каждого в число ПДК.

ИЗA₅ = (Ci /ПДК)^m

где: ИЗА₅ - индекс загрязнения атмосферы по 5 наиболее приоритетным веществам; Сi - фактическая концентрация i-ro вещества; m- показатель степени, учитывающий класс опасности вещества.

Например, ИЗА₅ для г. Уфы в 1999 г был равен 2,3 и рассчитывался по следующим веществам: формальдегид, диоксиды азота и углерода, оксид азота, фенол. ИЗА позволяет отразить уровень загрязнения атмосферы в интегральном виде и проводить корректное сравнение разных регионов по этому показателю.

ПДС(предельно допустимый сброс) - масса веществ, которую можно сбросить в водоем в составе сточных вод за единицу времени при условии сохранения приемлемого качества воды. Нормы ПДС устанавливаются на основе ПДК в местах пользования с учетом ассимилирующей способности водного объекта в целях предупреждения загрязнения воды, охраны здоровья человека, растительного и животного мира. Принципы оценки ПДС для водных источников аналогичны принятым при нормировании выбросов в атмосферу.

ИЗВ (индекс загрязнения водных ресурсов). Он рассчитывается по формуле:

ИЗВ = I/6,

где I - отношение фактической концентрации вредных веществ, включая растворенный кислород и биохимическое поглощение кислорода (БПК₅) к их ПДК;

6 - число вредных веществ с максимальной концентрацией, независимо от величины ПДК.

Например, в каком-то водоеме были определены среднеарифметические значения I следующих веществ с максимальной концентрацией: азот аммонийный -1,1; азот нитритный - 3,0; нефтепродукты - 2,0; фенолы - 3,0; растворенный кислород - 0,72; БПК₅ - 2,0.

Тогда ИЗВ = (1,1 +3,0+2,0+3,0+0,72+2,0)/6 = 1,97

ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАГРЯЗНЯЮЩЕГО ВЕЩЕСТВА - КАДМИЯ

кадмий химический металл загрязнение

Тяжелые металлы - металлы с удельным весом свыше 4,5 г/см³. Среди них есть и жизненно необходимые для человека (цинк, железо, марганец, медь). По степени опасности для здоровья человека тяжелые металлы относятся к первым трем классам опасности:

I класс: кадмий, ртуть, бериллий, селен, свинец, цинк;

II класс: кобальт, хром, медь, молибден, никель, сурьма;

III класс: ванадий, барий, вольфрам, марганец, стронций.

Тяжелые металлы попадают в окружающую среду со сточными водами, газообразными отходами промышленных предприятий и ТЭЦ, выхлопами автотранспорта, в результате чего содержание их в атмосфере города в 5-20 раз выше, чем в атмосфере над лесным массивом, удаленном от города. Загрязнение почв тяжелыми металлами происходит также при внесении фосфорных удобрений, в которых они содержатся как примеси. Тяжелые металлы могут подвергаться биологической концентрации, особенно в тканях рыб и грибов. Возможно повышенное содержание их в печени и почках домашних животных.

Самые распространенные поллютанты, которые загрязняют практически все объекты окружающей среды: воздух, воду, почву, продукты питания, называются «супертоксикантами».

Кадмий - химический элемент II группы периодической системы Менделеева, металл. Кадмий - редкий и рассеянный элемент с кларком литосферы 1,3х10^-5% по массе. При нагреве, в присутствии воздуха, сгорает с образованием коричневых, дурно пахнущих, сильно ядовитых паров окиси кадмия. В чистой природной среде кадмий встречается лишь в очень малых количествах. Именно поэтому его отравляющее действие было выявлено лишь недавно. Дело в том, что только в последние десятилетия кадмий стал находить все большее техническое применение. В результате содержание его в окружающей среде в последние годы возросло, что связано с развитием горнорудной, металлургической, химической промышленности, а также с производством ракетной и атомной техники, полимеров. В районах промышленных выбросов кадмий депонируется в почве и растениях. Его почти невозможно изъять из природной среды, поэтому он все больше накапливается в ней и попадает различными путями в пищевые цепи человека и животных. Кадмий содержится в мазуте и дизельном топливе (освобождается при его сжигании), его используют в качестве присадки к сплавам, при нанесении гальванических покрытий, для получения кадмиевых пигментов, нужных при производстве лаков, эмалей и керамики, в качестве стабилизатора для пластмасс и т. д. В результате всего этого, а также при сжигании кадмий содержащих пластмассовых отходов кадмий может поступать в воздух. Чаще всего причиной повышенного содержания кадмия в пище бывают промышленные газообразные выбросы.

Однако больше всего кадмия мы получаем с растительной пищей, так как он чрезвычайно легко переходит из почвы в растения: последние поглощают до 70 % кадмия из почвы и лишь 30 % -- из воздуха. В почву кадмий попадает с фосфорными удобрениями, в которых он содержится как примесь, а также при осаждении из загрязненной атмосферы. Кадмий концентрируется в печени и почках любых сельскохозяйственных животных. В 1 кг этих субпродуктов, полученных от животных, выращенных на территории промышленных районов РБ (т.е. вокруг промышленных городов в радиусе 50 км) может содержаться до 200 мг/кг кадмия. Т.е. человек весом 70 кг при потреблении 1 кг печени получит кадмий в количестве, превышающем ПДД в 3 раза. К сожалению, контроль содержания кадмия в мясопродуктах в РБ не проводится.

Кадмий представляет собой один из самых опасных токсикантов среды.

Больше всего кадмия мы получаем с растительной пищей. Особенно большую опасность представляют в этом отношении грибы, которые часто могут его накапливать в очень высоких концентрациях. Например, луговые шампиньоны аккумулируют главным образом кадмий, свинец и ртуть. Поэтому Федеральное ведомство по вопросам здравоохранения ФРГ уже рекомендовало употреблять в пищу меньше дикорастущих грибов (а также меньше свиных и говяжьих почек).

Значительное количество кадмия попадает в организм человека при курении (в почках и печени курящих содержится его в 2 раза больше, чем некурящих). Кадмий может попадать в организм человека с пищей при использовании керамической посуды, так как он содержится в красках и глазури, покрывающих поверхность керамики

Самые ранние симптомы его -- поражение почек (белок в моче), мышцы сердца, нервной системы, нарушение функций половых органов, легких. Позднее возникают острые костные боли в спине и ногах. Кроме того, предполагается канцерогенное действие кадмия. Последнее может легко возникнуть из-за того, что даже однажды поглощенное некоторое количество кадмия из организма человека выводится очень медленно. Самые ранние симптомы хронического отравления кадмием: поражения почек, нервной системы, малокровие, нарушения функции половых органов, позднее возникают острые костные боли в спине и ногах. Типичны также нарушения функций легких. Многие исследователи указывают, что возникает предрасположенность к онкологическим заболеваниям. В пище должен обязательно присутствовать ряд микроэлементов (весьма важных минеральных веществ), которые во многом определяют жизнедеятельность человека. К их числу следует отнести цинк, медь, марганец, фтор, селен и др. При их недостатке в пищевом рационе возникают разнообразные болезненные состояния. Однако избыточное употребление этих веществ также отрицательно сказывается на состоянии здоровья человека.

В настоящее время в ряде стран (например, в Швеции) введен запрет на любые формы использования кадмия в промышленности.

ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ И ПОВЕДЕНИЕ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ

В окружающей среде кадмий рассеивается человеком вместе с минеральными удобрениями (входит в состав суперфосфата) и фунгицидами.

Кадмий является спутником цинка и всегда присутствует в изделиях, содержащих цинк.

Среднее содержание кадмия в каменноугольной золе невелико, примерно 5 г на 1 тонну. Тем не менее, он попадает в атмосферу и в процессе сжигания топлива.

Кадмий включается в состав гумуса, поглощается, накапливается и надолго удерживается продуктивным почвенным горизонтом, который играет по отношению к нему роль геохимического барьера.

В результате всего этого, кадмий может попадать в воздух. По данным Хясянена (Hдsдnen), в Балтийское море ежегодно поступает 200 тонн кадмия, в том числе 45% - из воздуха. А во всем мире, судя по имеющимся сведениям, в окружающую среду ежегодно выбрасывается примерно 5000 тонн.

Пары кадмия, все его соединения токсичны, что связано с его способностью связывать серосодержащие ферменты и аминокислоты. Кадмий - кумулятивный яд, он способен накапливаться в организме. Период полужизни кадмия в организме составляет 10 лет. Токсический эффект от кадмия у человека и животных возникает при его содержании в почве в количестве 3 мг/кг, в биомассе растений не менее 0,4 мг/кг.

Кадмий способен повышать кровяное давление. Он обладает канцерогенным эффектом. Кадмий накапливается в почках, в течение человеческой жизни его содержание может увеличиваться в 100-1000 раз.

Кадмий попадает в организм человека и в процессе курения. Растение - табак активно аккумулирует кадмий, который затем попадает в организм курильщика. В одной сигарете содержится 0т 1,2 до 2,5 мкг кадмия. Из них в легких курильщика оседает 0,1-0,2 мкг, остальное - рассеивается в атмосферном воздухе. По подсчетам ученых от курящих по всему миру людей может выделяться до 11,4 тонн кадмия в год.

Класс опасности вещества - 1.

Кадмий опасен в любой форме - принятая внутрь доза в 30...40 мг уже может оказаться смертельной. Поэтому даже питье лимонада из сосудов, материал которых содержит кадмий, чревато опасностью. Из-за того что однажды поглощенное количество кадмия выводится из человеческого организма очень медленно (0,1% в сутки), легко может происходить хроническое отравление.

В организме кадмий в первую очередь накапливается в почках, и после достижения пороговой концентрации - около 0,2 мг Cd на 1 г веса почек - появляются симптомы тяжелого отравления и почти неизлечимого заболевания. Кстати, население ФРГ испытывает столь большую кадмиевую нагрузку, что ведомство по охране окружающей среды насчитывает там от 10 000 до 100 000 лиц, страдающих нарушениями почечной функции.

Отложение кадмия в почках вначале не вызывает сколько-нибудь заметных клинических симптомов заболевания. Лишь после превышения концентрации 0,2 мг на 1 г почечной ткани появляются тяжелые симптомы (такие, как одышка, наличие белка в моче, малокровие и почечная недостаточность). Кроме того, кадмий оказывает выраженное токсическое воздействие на половые железы (прежде всего на семенники).

Известные до сих пор данные о максимальной аккумуляции кадмия в пищевых продуктах относятся к свиным почкам, где находили до 2 мг/кг Cd. Все (без исключения) исследованные яйца серых куропаток и фазанов из Верхнего Эльзаса содержали кадмий (а значительно больше половины яиц - еще и ртуть). Двустворчатые моллюски могут аккумулировать кадмий, повышая его концентрацию в миллион раз по сравнению с его содержанием в морской воде.

В то время как степень загрязнения продовольственных продуктов свинцом и ртутью значительно ниже международных норм допустимой нагрузки, загрязнение кадмием, согласно произведенным до сих пор (еще неполным) оценкам, близко к соответствующим предельным уровням.

В Японии цинковый рудник загрязнил кадмием реку Дзин-цу, и тамошняя питьевая вода стала содержать кадмий; кроме того, речной водой орошали рисовые поля и плантации сои. Спустя 15...30 лет более 150 человек умерло от хронического отравления кадмием, сопровождавшегося атрофией костей всего скелета; этот случай вошел в историю эндемических отравлений тяжелыми металлами под названием «болезнь итаи-итаи». В США случаи заболевания итаи-итаи имели место в связи с потреблением сахарного горошка, который содержал большие количества кадмия. С тех пор в Японии всех, кто так или иначе подвергается подобной опасности, систематически обследуют на содержание кадмия в организме. Фармацевтическое предприятие «Pharmacia» в городе Фрейбурге недавно разработало метод, позволяющий сравнительно просто определять содержание кадмия в моче при:помощи так называемого бета-2-микроглобулина.

Количество кадмия, попадающее в организм человека, зависит не только от потребления им кадмийсодержащих пищевых продуктов, но и в большой степени от качества его диеты. В частности, даже весьма незначительная недостаточность железа может заметно усилить аккумуляцию кадмия. Поэтому женщины, которые в результате менструаций регулярно теряют вместе с кровью железо, более подвержены отравлению кадмием, чем мужчины. Особой опасности подвергаются беременные, у которых потребность в железе еще выше из-за того, что плод накапливает в своей печени запасы железа, необходимые ему для первых месяцев жизни после рождения. Поэтому, старательно восполняя убыль железа, женщины могут осуществлять, по меньшей мере, относительную профилактику. Вообще достаточное количество железа в крови, по-видимому, тормозит аккумуляцию кадмия. Кроме того, теперь мы знаем, что большие дозы витамина D действуют как противоядие при отравлении кадмием.

Кадмий накапливается также в волосах, где его можно обнаружить. При патологоанатомическом исследовании человеческих трупов было найдено, что содержание кадмия в почках в последние 50 лет неуклонно возрастало. Самые высокие концентрации встречаются у жителей больших городов и промышленных районов с большой плотностью населения. Подсчитано, что в США и Японии уже 5% населения находится под серьезной угрозой, так как концентрация кадмия у этих пяти процентов уже почти достигла установленного критического уровня.

Так называемые «кадмиевые скандалы» в ФРГ, имевшие место в 70-х годах, происходили из-за того, что кадмийсодержащий ил (однажды это был ил, вычерпанный из русла реки Неккар и бесплатно отданный фермерам «для улучшения почвы», в другой раз - ил из городских очистных сооружений) в течение многих лет в качестве средства, улучшающего почву, вывозился на сельскохозяйственные угодья. Это привело в конце концов к такому сильному загрязнению кадмием возделываемых пищевых и кормовых растений (сахарной свеклы, клубневого сельдерея, картофеля), что в 1979 году власти вынуждены были официально запретить там какие бы то ни было посадки. В районе Среднего Неккара эта мера была распространена на 30 га пахотной земли. В случае загрязненного ила со дна Неккара речь идет о кадмии, большая часть которого со сточными водами одного предприятия в Безигхейме, производящего пигменты, попадала в реку Энц, а оттуда в Неккар.

Что же касается ила из очистных сооружений Мюнхена, то в этом случае имеются различные источники кадмия (в том числе и предприятия, производящие поливинилхлорид, где кадмий используют в качестве катализатора).

В месте впадения Энца в Неккар у рыб по сравнению с рыбами из Неккара в районе Гейдельберга максимальное повышение концентрации кадмия было 50-кратным; а для печени рыб получались еще большие величины. Опасность отравления угрожала прежде всего плотве (Rutilus rutilus). Эта рыба частично питается илом, и если он содержит кадмий, то-она получает его с пищей в большом количестве.

Повсюду, где шлам из городских очистных сооружений, куда наряду с канализационными стоками спускают также и стоки промышленных предприятий, используется для улучшения свойств почвы, существует опасность, что опять может вспыхнуть такой же скандал из-за кадмия. В ФРГ в шламах из очистных установок находили до 275 мг/кг кадмия (в среднем 70 мг/кг). В других странах кое-где встречались величины до 1500 мг/кг. Ввиду этих случаев с кадмием теперь уже нельзя без соответствующих оговорок согласиться с широка распространенным мнением, что шлам из очистных установок после пребывания в течение 3...4 недель в бродильной камере и последующей сушки может служить ценным удобрением. Поэтому в ФРГ в целях охраны окружающей среды планируется постановление, которое должно будет гарантировать, что шлам из очистных сооружений с недопустимой концентрацией кадмия (и других тяжелых металлов) впредь уже не будет использоваться в сельском хозяйстве.

Между тем почва, загрязненная кадмием, вновь была свезена с полей (в какую круглую сумму это обошлось!), так что теперь, видимо, можно вновь использовать в пищу урожай, собираемый на этих землях; кроме того, благодаря другим мероприятиям уже с 1980 г. снова можно было без опасений есть рыбу из Неккара и Энца. Высокое содержание кадмия, которое в 1973 г. заставляло предостерегать от потребления рыбы, снизилось настолько, что теперь уже нет оснований возражать против употребления ее в пищу. Я, однако, счел бы весьма рискованным заключить из этого факта, что больше нет никакой причины для беспокойства, так как все как будто уже улажено!

Рот и Оберлендер (Roth, Oberlдnder) исследовали снижение урожайности при раздельном и совместном воздействии кадмия и цинка на молодые растения пшеницы. На черноземе почти не отмечалось каких-либо изменений. На буроземе максимальный дефицит урожая составлял 89% от контрольного уровня. Сульфат кадмия и сульфат цинка, взятые по отдельности, тоже снижали урожай, но при совместном их добавлении эффект значительно усиливался. Таким образом, речь идет о явлении синергизма повреждающих воздействий кадмия и цинка при их одновременном присутствии. Такого рода наблюдения делают сомнительной правильность установления границ толерантности для отдельных вредных веществ в смеси без учета их возможного синергизма.

Источники загрязнения окружающей нас среды кадмием весьма многообразны - например, кадмий попадает в воздух при сжигании каменного угля. Каждая тонна каменного угля содержит в среднем 2 г кадмия (в нефти его намного меньше). В последние 10...20 лет уменьшение потребления каменного угля (за счет использования нефти) уже заметно способствовало снижению загрязненности воздуха кадмием. Правда, если теперь снова возрастет применение каменного угля, то из-за большой примеси кадмия следовало бы не прямо сжигать уголь, а, например, использовать в качестве топлива жидкие продукты его сухой перегонки.

В настоящее время очень важным источником загрязнений обширных территорий среды кадмием служат также фосфатные удобрения, с которыми в почву - а, следовательно, и в пищевые продукты - всегда попадает некоторое количество кадмия. Речь идет об удобрениях, которые содержат лишь следы кадмия. Это означает, что загрязнение растений, связанное с данным источником кадмия, настолько мало, что определяемые остаточные количества должны лежать намного ниже предела, установленного ВОЗ.

Согласно данным Научно-исследовательского института продуктов питания в Вене - Дёблинге, общее загрязнение пищи свинцом и ртутью в среднем на душу населения заметно ниже предельных норм ВОЗ, тогда как в случае кадмия оно, составляя 2 мг, точно им соответствует. Около 40% этого кадмия приходится на черный хлеб. Видимо, нужно признать, что не свинец и не ртуть, а именно кадмий является самым опасным тяжелым металлом, особенно в связи с тем, что он «через почву и корни растений легко попадает в пищевые цепи». Поэтому Оберлендер (Oberlдnder) (из Федерального научно-исследовательского института сельскохозяйственной химии в Вене) считает необходимым следить за миграцией кадмия в цепи почва - растение - животное, чаще проводя контрольные анализы (и значительно активнее изучать механизмы этой миграции).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Человечество - это системный элемент биосферы, законы и ограничения которой оно не вправе переступать без катастрофических для себя последствий. Природа на много порядков совершеннее и «умнее» любых разработанных человеком технологий, и единственный способ отвести грозящую катастрофу - ослабить запредельный антропогенный пресс, от которого страдает на Земле все живое. Таков главный вывод, к которому мы подошли.

Но, «Может ли в действительности мир замедлить приближение пределов и избежать коллапса? Достаточно ли для этого времени? Достаточно ли средств, технологий, свободы, дара предвидения, чувства общности, ответственности, воображения, дисциплины и любви в глобальном масштабе?» Эти слова, принадлежащие известному американскому ученому Д. Медоузу, специалисту в области глобальных компьютерных моделей, вполне могли бы послужить поэтической метафорой этой работе.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. - М.: Финансы и статистика. 2000. - 672 с.

2. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. - М.: ЮНИТИ, 1998. - 455 с.

3. Винокурова Н.Ф., Трушин В.В. Глобальная экология. - М.: Просвещение, 1998. -270 с.

4. Хван Т.Л., Хван П.Л. Основы экологии. Ростов-на-Дону: Феникс, 2001. - 256 с.

5. Булатов А.И., Макаренко П.П.. Шеметов В.Ю. Охрана окружающей среды в нефтегазовой промышленности. - М.: Недра, 1997.- 484 с.

6. Гриценко Л.И. Лконова Г.С. Максимов В.М. Экология. Нефть и газ. - М.: Наука, 1997. - 598 с.

7. Вронский В.А. Прикладная экология. - Ростов-на-Дону: Феникс,1996.-512с.

8. Балакирева С.В. Абдрахимов Ю.Р. Глобальные экологические проблемы атмосферы и пути их решения. - Уфа: УГНТУ,1998.-134с.

Размещено на Allbest.ru