Загрязнение металлами гидросферы, атмосферы и гидросферы

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

ЗАГРЯЗНЕНИЕ МЕТАЛЛАМИ ГИДРОСФЕРЫ, АТМОСФЕРЫ И ГИДРОСФЕРЫ

Введение

Под загрязнением окружающей среды понимают поступление в биосферу любых твердых, жидких, и газообразных веществ или видов энергии (теплота, звук, радиоактивность и т.п.) в количествах, оказывающих вредное влияние на человека, животных и растения как непосредственно, так и косвенным путем.

Одним из главных загрязнителей биосферы являются тяжелые металлы. Главными антропогенными источниками поступления тяжелых металлов в окружающую среду являются предприятия по производству цветных металлов и сплавов, нефтепереработки, автомобильный транспорт, химическая промышленность, тепловые электростанции, работающие на угле, бытовые отходы

Часть техногенных выбросов тяжелых металлов, поступающих в атмосферу в виде тонких аэрозолей, переносится на значительное расстояние и вызывает глобальное загрязнение. Определенную опасность для окружающей среды представляют атмосферные выбросы тепловых электростанций, особенно работающих на высокозольных углях. Основное их количество выпадает на расстоянии 25-40 км от источника загрязнения. Другая часть с гидрохимическим стоком попадает в бессточные водоемы, где накапливается в водах и донных отложениях и может стать источником вторичного загрязнения. Основная масса выбросов осаждается в непосредственной близости от источника загрязнения, и переходит в почву.

Разработка месторождений полезных ископаемых, обогащение руд, их транспортировка и накопление отходов промышленных предприятий, металлургическое производство привели к большому загрязнению атмосферы, гидросферы и литосферы. Это не может не влиять на обитателей этих сред, оказывая пагубное воздействие.

Данная работа содержит информацию об основных источниках загрязнения металлами гидросферы, атмосферы и гидросферы. Так же здесь освещены классификация металлов по биологическому воздействию, пути их попадания в организм человека и механизмы защиты.

Цель моего реферата заключается в изучении загрязнения литосферы, гидросферы и атмосферы тяжелыми металлами, а так же их влияния на живые организмы.

1. Основные источники загрязнения металлами гидросферы, атмосферы и литосферы.

Среди загрязнителей биосферы представляющих наибольший интерес для различных служб контроля ее качества, металлы (в первую очередь тяжелые, то есть имеющие атомный вес больше 40)относятся к числу важнейших. В значительной мере это связано с биологической активностью многих из них. На организм человека и животных физиологическое действие металлов различно и зависит от природы металла , типа соединения, в котором он существует в природной среде, а также его концентрации. Многие тяжелые металлы проявляют выраженные комплексообразующие свойства. Так, в водных средах ионы этих металлов гидратированы и способны образовывать различные гидроксокомплексы, состав которых зависит от кислотности раствора. Если в растворе присутствуют какие-либо анионы или молекулы органических соединений, то ионы этих металлов образуют разнообразные комплексы различного строения и устойчивости. В ряду тяжелых металлов один крайне необходимы для жизнеобеспечения человека и других живых организмов и относятся к так называемым биогенным элементам. Другие вызывают противоположный эффект и попадая в живой организм, приводят к его отравлению или гибели. Эти металлы относят к классу ксенобиотикою, то есть чуждых живому.

К возможным источникам загрязнения биосферы тяжелыми металлами относят предприятия черной и цветной металлургии(аэрозольные выбросы, загрязняющие атмосферу, промышленные стоки, загрязняющие атмосферу, промышленные стоки, загрязняющие поверхностные воды), машиностроения(гальванические ванны омеднения, никелирования, хромирования, кадрирования), заводы по переработке аккумуляторных батарей, автомобильных транспорт. Кроме антропогенных источников загрязнения среды обитания тяжелыми металлами существует и другие, естественные, например, в продуктах извержения вулкана Этна на острове Сицилия в Средиземном море. Увеличение концентрации металлов-токсикантов в поверхностных водах некоторых озер может происходить в результате кислотных дождей, приводящих к растворению минералов и пород, омываемых этими озерами. Все эти источники загрязнения вызывают в биосфере или ее составляющих (воздухе, воде, почвах, живых организмах) увеличение содержания металлов-загрязнителей по сравнению с естественным, так называемым фоновым уровнем. Хотя, как было упомянуто выше, попадание металла-токсиканта может происходить и путем аэрозольного переноса, в основном они проникают в живой организм через воду. Попав в организм, металлы-токсиканты чаще всего не подвергаются каким-либо существенным превращениям, как это происходит с органическими токсикантами, и, включившись в биохимический цикл, они крайне медленно покидают его.

Источники поступления тяжелых металлов делятся на природные (выветривание горных пород и минералов, эрозийные процессы, вулканическая деятельность) и техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, движение транспорта, деятельность для сельского хозяйства).Часть техногенных выбросов, поступающих в природную среду в виде тонких аэрозолей, переносится на значительные расстояния и вызывает глобальное загрязнение. Другая часть поступает в бессточные водоемы, где тяжелые металлы накапливаются и становятся источником вторичного загрязнения, т.е образования опасных загрязнений в ходе физика - химических процессов, идущих непосредственно в среде(например, образование из нетоксичных веществ ядовитого газа фосгена). Тяжелые металлы накапливаются в почве, особенно в верхних гумусовых горизонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции - выдувании почв. Период полу удаления или удаления половины от начальной концентрации составляет продолжительное время: для цинка - от 70 до 510 лет, для кадмия - от 13 до 110 лет, для меди - от 310 до 1500 лет и для свинца - от 740 до 5900 лет. В гумусовой части почвы происходит первичная трансформация попавших в нее соединений. Тяжелые металлы обладают высокой способностью к многообразным химическим, физика - химическим и биологическим реакциям. Тяжелые металлы и их соединения, как и другие химические соединения, способны перемещаться и перераспределяться в средах жизни, т.е мигрировать. Миграция соединений тяжелых металлов происходит в значительной степени в виде органа - минеральной составляющей. Часть органических соединений, с которым связываются металлы, представлена продуктами микробиологической деятельности. Ртуть характеризуется способностью аккумулироваться в звеньях «пищевой цепи». Микроорганизмы почвы могут давать устойчивые к ртути популяции, которые превращают металлическую ртуть в токсические для высших организмов вещества. Некоторые водоросли, грибы и бактерии способны аккумулировать ртуть в клетках. Ртуть, свинец, кадмий в общий перечень наиболее важных загрязняющих веществ окружающей среды, согласованный странами, входящие в ООН. Под загрязнением окружающей среды понимают нежелательные изменения физическим, Физика - химических и биологических характеристик воздуха, почв, вод, которые могут неблагоприятно влиять на жизнь человека, необходимые ему растений, животных и культурное достояние, истощать или портить его сырьевые ресурсы. Эти негативные изменения являются результатом деятельности человека. Они прерывают или нарушают процессы обмена и круговорота веществ, их ассимиляцию, распределение энергии, в результате меняются свойства окружающей среды, условия существования организмов, снижается продуктивность или же разрушаются экосистемы. Прямо или косвенно такие преобразования влияют на человека через биологические ресурсы, воды и продукты.

Основные источники загрязнений антропогенного происхождения:

. Тепловые электростанции(27%);

. Предприятия черной(24%) и цветной (10,5%) металлургии;

. Нефтехимическое;

. Строительных материалов(8,1%), химической промышленности(1,3%); 

. Автотранспорта (13,3%).

Типы загрязнений и вредных воздействий: физические загрязнения - радиоактивные элементы (излучение), нагрев или тепловое загрязнение, шумы; биологические загрязнения - микробиологическое отравление дыхательных и пищевых путей (бактерии, вирусы), изменение биоценозов вследствие внедрения чужеродных растений или животных; химические загрязнения - газообразные производные углерода и жидкие углеводороды, моющие средства, пластмассы, пестициды, производные серы, тяжелые металлы, фтористые соединения, аэрозоли и др.; эстетический вред - нарушение ландшафтов, примечательных мест малопривлекательными постройками и др.

2. Классификация металлов по биологическому воздействию на организм.

Тяжелые металлы - это элементы периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с относительной молекулярной массой больше 40. К тяжелым металлам относятся более 40 химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева, масса атомов которых свыше 50 атомных единиц. Эта группа элементов участвует в биологических процессах, входя в состав многих ферментов. Группа «тяжелых металлов» во многом совпадает с понятием «микроэлементы». Отсюда такие вещества как: свинец, цинк, кадмий, ртуть, молибден, хром, марганец, никель, олово, кобальт, титан, медь, ванадий являются тяжелыми металлами. Тяжелые металлы, попадая в наш организм, остаются там навсегда, вывести их можно только с помощью белков молока и белых грибов. Достигая определенной концентрации в организме, они начинают свое губительное воздействие - вызывают отравления, мутации. Кроме того, что сами они отравляют организм человека, они еще и чисто механически засоряют его - ионы тяжелых металлов оседают на стенках тончайших систем организма и засоряют почечные каналы, каналы печени, таким образом, снижая фильтрационную способность этих органов. Соответственно, это приводит к накоплению токсинов и продуктов жизнедеятельности клеток нашего организма, т.е. самоотравление организма, т.к. именно печень отвечает за переработку ядовитых веществ, попадающих в наш организм, и продуктов жизнедеятельности организма, а почки - за выведение наружу

2.1 Пути попадания металлов в организм человека

Тяжелые металлы, попадая в наш организм, остаются там навсегда, вывести их можно только с помощью белков молока и белых грибов. Достигая определенной концентрации в организме, они начинают свое губительное воздействие - вызывают отравления, мутации. Кроме того, что сами они отравляют организм человека, они еще и чисто механически засоряют его - ионы тяжелых металлов оседают на стенках тончайших систем организма и засоряют почечные каналы, каналы печени, таким образом, снижая фильтрационную способность этих органов. Соответственно, это приводит к накоплению токсинов и продуктов жизнедеятельности клеток нашего организма, т.е. самоотравление организма, т.к. именно печень отвечает за переработку ядовитых веществ, попадающих в наш организм, и продуктов жизнедеятельности организма, а почки - за их выведение наружу Источники поступления тяжелых металлов делятся на природные (выветривание горных пород и минералов, эрозийные процессы, вулканическая деятельность) и техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, движение транспорта, деятельность сельского хозяйства).

Часть техногенных выбросов, поступающих в природную среду в виде тонких аэрозолей, переносится на значительные расстояния и вызывает глобальное загрязнение.

Другая часть поступает в бессточные водоемы, где тяжелые металлы накапливаются и становятся источником вторичного загрязнения, т.е. образования опасных загрязнений в ходе физико-химических процессов, идущих непосредственно в среде (например, образование из нетоксичных веществ ядовитого газа фосгена).

Тяжелые металлы накапливаются в почве, особенно в верхних гумусовых горизонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции - выдувании почв. Период полуудаления или удаления половины от начальной концентрации составляет продолжительное время: для цинка - от 70 до 510 лет, для кадмия - от 13 до 110 лет, для меди - от 310 до 1500 лет и для свинца - от 740 до 5900 лет. В гумусовой части почвы происходит первичная трансформация попавших в нее соединений.

Тяжелые металлы обладают высокой способностью к многообразным химическим, физико-химическим и биологическим реакциям. Многие из них имеют переменную валентность и участвуют в окислительно-восстановительных процессах. Тяжелые металлы и их соединения, как и другие химические соединения, способны перемещаться и перераспределяться в средах жизни, т.е. мигрировать. Миграция соединений тяжелых металлов происходит в значительной степени в виде органо-минеральной составляющей. Часть органических соединений, с которыми связываются металлы, представлена продуктами микробиологической деятельности. Ртуть характеризуется способностью аккумулироваться в звеньях «пищевой цепи». Микроорганизмы почвы могут давать устойчивые к ртути популяции, которые превращают металлическую ртуть в токсические для высших организмов вещества. Некоторые водоросли, грибы и бактерии способны аккумулировать ртуть в клетках.

Ртуть, свинец, кадмий входят в общий перечень наиболее важных загрязняющих веществ окружающей среды, согласованный странами, входящими в ООН.

2.2 Механизмы токсичности

В настоящее время уже ни у кого не вызывает сомнения высокая чувствительность системы иммунитета ко многим химическим соединениям. Считается, что состояние иммунной системы - наиболее чувствительный показатель влияния ксенобиотиков на организм и методы их оценки могут оказаться информативными и тогда, когда никакими другими тестами выявить неблагоприятное воздействие токсиканта не удается.

Взаимодействие металлов с лигандами

Катионы металлов могут формировать координационно-ковалентные связи с широким классом молекул (лиганды). Присоединение металлов к лигандам мембранных структур, прежде всего, приводит к нарушению процессов активного или пассивного трансмембранного транспорта. У каждого металла свой характерный спектр констант сродства к различным лигандам в различных тканях. Металлы, имеющие повышенное сродство к SH-группам, относятся к числу так называемых тиоловых ядов (ртуть, мышьяк и т.д.).

Действие металлов на белки может приводить к нарушению их третичной структуры. Поскольку лиганд (белок), способный связывать катион, окружен и другими молекулами, такое взаимодействие носит лишь отчасти специфический характер. Изменение структуры белков - необходимый этап действия металлов как аллергенов. Сами по себе металлы и их соли не являются антигенами, т.е. по отношению к ним не происходит специфической иммунной реакции, но, подвергаясь в организме различным химическим превращениям и вступая в соединения с белками, они приобретают новые свойства, в том числе способность стимулировать иммунокомпетентную систему. В химическом соединении с белком металл играет роль гаптена и определяет специфичность комплексного антигена.

Взаимодействуя с нуклеиновыми кислотами, катионы могут образовывать координационно-ковалентные связи с фосфатными группами и атомами азота пуриновых и пиримидиновых оснований. Такие металлы, как кадмий и медь, вероятно, связываясь с нуклеотидами, разрывают водородные связи и дестабилизируют структуру ДНК.

Металлы порой являются активаторами энзимов, участвующих в синтезе и репарации нуклеиновых кислот. Так, цинк необходим для реализации активности тимидинкиназы. Его замещение при интоксикации другими металлами, например, кадмием, приводит к нарушению активности энзима, препятствует синтезу ДНК. Мутагенная активность соединений мышьяка в настоящее время отчасти связывается с угнетением активности энзимов, участвующих в репарации ДНК.

Взаимодействовать металлы могут с любыми мембранными образованиями: митохондриями, эндоплазматическим ретикулумом, лизосомами.

Иногда взаимодействие металла с макромолекулой вообще не приводит к изменению ее физиологической активности.

Токсическое действие некоторых металлов может быть обусловлено их конкуренцией с эссенциальными элементами. Свинец блокирует утилизацию железа при синтезе гема, угнетая активность феррохелатазы. Существуют данные, что Cd блокирует трансплацентарное поступление Zn в организм плода и тем самым инициирует тератогенные эффекты. Действие свинца на митохондрии может быть следствием переноса металла в субклеточные структуры с помощью специфической системы трансмембранного транспорта кальция. Между необходимыми металлами также возможна конкуренция. Так, медь и молибден - конкуренты. Поэтому при интоксикации медью молибден ослабляет симптоматику отравления.

2.3 Механизмы токсического эффекта металлоаллергенов

Токсичность и характер токсического действия большинства металлов, обладающих аллергическим действием, к настоящему времени хорошо изучены (табл. 9).

Таблица 9. Эффекты избирательной токсичности при загрязнении металлами

Как правило, токсический компонент оказывает воздействие одновременно на разные показатели системы иммунитета. Это обусловлено наличием множественных корреляционных связей между отдельными компартментами системы иммунитета, при которых изменение в одном звене отражается на функционировании всех остальных или, по крайней мере, многих. В этой связи порой бывает достаточно сложно вычленить то звено, которое наиболее чувствительно к воздействию конкретного соединения. По-видимому, наиболее продуктивной является классификация всех ксенобиотиков на 2 основных класса: соединения, обладающие и не обладающие иммунотоксичностью, не выделяя при этом конкретных мишеней в системе. С учетом этого обстоятельства к веществам, обладающим высокой иммунотоксичностью, принято относить соединения тяжелых металлов органической и неорганической природы (ртуть, свинец, кадмий, кобальт, олово и др.), фосфор- и хлорорганические соединения (пестициды и гербициды), органические ароматические соединения, диоксин и его производные.

Иммунотоксичностью обладают некоторые фармакологические препараты. Кроме иммунодепрессантов, к их числу относятся антибиотики (Krzystyniak K., 1995; Schielen P., 1995). Общее количество веществ, обладающих иммунотоксичностью, по самым скромным подсчетам превышает 1000. Некоторые из них широко распространены в окружающей среде, другие могут попасть во внешнюю среду только вследствие технологических или иных аварий.

Результатом воздействия химического агента на организм является острое или хроническое отравление. При остром отравлении на первый план выходят клинические признаки острого процесса в виде поражения печени, почек, ткани мозга и т.д. Хроническое воздействие может длительное время не проявляться какими-либо симптомами и только спустя месяцы или даже годы у человека развиваются те или иные хронические заболевания, в основе которых лежат нарушения в системе иммунорегуляции. Это могут быть хронические воспалительные заболевания печени, почек, поджелудочной железы, эндокринопатии, онкологическая патология, атонические заболевания. Хроническое воздействие токсических соединений на организм женщины в период беременности может послужить причиной рождения ребенка с различными нарушениями, врожденными уродствами, первичными иммунодефицитами.

Иммунологические сдвиги, как правило, сопровождаются множественными изменениями в других системах. Так, хроническое воздействие соединений мышьяка, пестицидов, кадмия и меди может привести к развитию апластической анемии. Мегалобластная анемия может развиться в результате воздействия мышьяка, бензола, оксида азота. Метгемоглобинемия характерна для рабочих, контактирующих с ароматическими нитро- и аминосоединениями. Гемолитические реакции развиваются при воздействии мышьяка, кадмия, ртути, свинца, метилхлорида, нафталина. У лиц, подвергающихся воздействию асбеста, озона, диметилсульфоксида, гомологов бензола, наблюдается ослабление противоопухолевого и противоинфекционного иммунитета.

Аллергическое и сенсибилизирующее действие соединений металлов

Литературные данные свидетельствуют о том, что из химических веществ неорганической природы, вызывающих профессиональные аллергические заболевания, следует назвать соединения хрома, ртути, меди, кадмия, никеля, кобальта, бериллия, марганца. При сенсибилизации химическими веществами немаловажное значение имеют физические факторы (переохлаждение, перегревание), воспалительные заболевания кожи, респираторного тракта, заболевания печени, которые приводят к нарушению теплообмена и проницаемости рогового слоя кожи. В условиях получения металлов платиновой группы имеются явления перегревания организма работников, а также загрязнение воздушной среды раздражающими газо- и парообразными химическими веществами (хлор, аммиак, соляная кислота и др.), что может служить предрасполагающим фактором в развитии сенсибилизации.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что аллергические реакции к соединениям платиновых металлов развиваются как по немедленному, так и по замедленному типу. Внутрикожные методы сенсибилизации сопровождают формирование аутоносителя в самом организме вследствие соединения гаптена с белками кожи. Между соединениями платиновых металлов существует перекрестная чувствительность, что справедливо как для реакций замедленного типа (Томилец В.А. и др., 1979), так и для реакций немедленного типа.

При анализе особенностей токсического и аллергического действия металлов очень трудно найти конкретную связь и зависимость между эффектами общерезорбтивного токсического или местнораздражающего действия и реакциями сенсибилизации организма. Можно лишь определенно указать на то, что аллергическим действием обладают токсичные металлы, активно реагирующие с белками. Интоксикация такими металлами обычно включает в себя комплекс проявлений общетоксического и сенсибилизирующего действия. Последнее проявляется нередко более рано и при воздействии меньших доз металла, чем токсический эффект, поэтому ПДК таких металлов обычно имеют низкие значения.

В настоящее время не удается пока установить какую-либо связь между электронным строением и другими физико-химическими свойствами металла с особенностями его аллергического действия. Возможно каждый металл, вызывающий острую или хроническую интоксикацию организма, способен при определенных условиях вызывать аллергию у работников в контакте с ним. Однако, частота и степень выраженности реакции организма весьма неодинакова для разных металлов. Необходимость дальнейших исследований по сравнительной оценке сенсибилизирующего действия токсичных металлов очевидна. Имеющиеся в литературе сведения позволяют в настоящее время назвать те металлы, соли или окислы которых обладают сенсибилизирующим действием и которые можно отнести к активным аллергенам. Это платина, платиноиды (палладий, рутений, иридий, родий, осмий), хром, никель, бериллий, кобальт, марганец, ртуть, ванадий, мышьяк, кадмий. В отношении этих металлов в литературе указывается на наличие среди работающих в контакте с ними профессиональных аллергических заболеваний (органов дыхания, кожи, глаз, почек). Имеется группа металлов, сенсибилизирующее действие которых находится под вопросом; в отношении их имеются отдельные указания на единичные случаи аллергических заболеваний. Однако, при этом неизвестно, были ли в солях металлов примеси других металлов, не исключалось наличие контакта с другими аллергенами. К таким металлам с недоказанной способностью вызывать аллергию относятся: золото, серебро, медь, сурьма, алюминий. Нередко хлористые, фтористые, йодистые и иные соли таких металлов могли быть аллергенами за счет иона галоидов, обладающих сильным раздражающим действием. Соли металлов, содержащие ион хлора, фтора, йода, брома, а также анионы аммония и других раздражающих агентов обычно являются наиболее сильными аллергенами.

2.4 Кумуляция металлов в организме

Кумулямция - усиление действия лекарственных средств и ядов при их повторных введениях в одних и тех же дозах.

Различают материальную и функциональную кумуляцию. Под материальной кумуляцией подразумевают накопление действующего вещества в организме, что подтверждается прямым измерением его концентраций в крови и тканях. Она, как правило, характерна для веществ, которые медленно метаболизируются и недостаточно полно выводятся из организма. В связи с этим при повторных введениях, если интервалы между ними недостаточно продолжительны, в организме постепенно нарастает концентрация таких веществ, что сопровождается усилением их эффекта и может приводить к развитию интоксикации. Материальная кумуляция часто возникает при приеме ряда сердечных гликозидов (например, дигитоксина), алкалоидов (атропина, стрихнина), снотворных средств длительного действия (фенобарбитала), антикоагулянтов непрямого действия (синкумара и др.), солей тяжелых металлов (например, ртути).

Развитию материальной с кумуляции пособствует снижение антитоксической функции печени и выделительной способности почек, что может быть обусловлено не только патологическими изменениями этих органов при некоторых заболеваниях (циррозе печени, нефрите и др.), но и возрастными отклонениями в их функциональной активности, например у детей и лиц преклонного возраста. Иногда способность некоторых лекарственных средств (сердечных гликозидов наперстянки, амиодарои др.) к материальной кумуляции используют в лечебных целях, назначая их в относительно высоких дозах в начале лечения, чтобы обеспечить быстрое накопление действующих веществ в организме в концентрациях, оказывающих терапевтический эффект, а затем переходят на так называемые поддерживающие дозы.

Функциональная кумуляция в большей степени свойственна веществам, влияющим на деятельность ц.н.с., и, как правило, свидетельствует о высокой чувствительности организма к таким веществам. Классическим примером функциональной К. является нарушение психики и изменение личности при хроническом алкоголизме и наркоманиях. Она возможна также при приеме антидепрессантов из группы ингибиторов моноаминоксидазы, антихолинэстеразных средств необратимого действия (фосфакол) и др. При функциональной кумуляции концентрации действующих веществ в доступных для измерения средах организма не превышают таковые после однократного введения соответствующих лекарственных препаратов.

Для профилактики осложнений, связанных со способностью лекарственных препаратов к кумуляции наиболее важное значение имеют правильный подбор доз препаратов, выбор оптимальной схемы их назначения, тщательный контроль за динамикой функциональных изменений в организме. Для предупреждения возможных отрицательных последствий материальной кумуляции используют современные методы количественного определения содержания препаратов в крови и тканях.

3. Защита организма человека от воздействия тяжелых металлов

Атмосфера промышленных городов загрязнена выбросами в атмосферу тяжелых металлов. Их поставляют цветная металлургия, стекольное и гальваническое производство, выхлопы автотранспорта.… В организме человека накапливаются вредные для него вещества. Они нарушают его работу. Часто на организм оказывают влияние не один, а несколько компонентов-- свинец, марганец, хром, мышьяк, кадмий. Считается, что расстояние в 1 километр - это зона сильного влияния, а 5 км и более - минимального влияния. В организме ребенка, живущего недалеко от промышленного предприятия с рождения, уже к 5 годам накапливается достаточная доза вредных веществ. Раньше всего начинают наблюдаться нарушения со стороны центральной нервной системы. Как правило, такие дети очень неусидчивы и рассеянны. Если человек переселяется из опасной зоны, концентрация тяжелых металлов в крови постепенно снижается. От "осевшего" в волосах можно избавиться состриганием. А вот от попавшего в кости и ЦНС - нельзя. У беременных тяжелые металлы могут влиять на плод.

Для выведения из организма накопившегося свинца необходимо как можно чаще употреблять в пищу молочные продукты, содержащие кальций. Поэтому и рекомендуется всем, кто подвержен воздействию воздуха, загрязненного свинцом, пить молоко и употреблять больше молочных продуктов. Очень важно, чтобы в продуктах питания содержалось большое количество клетчатки. Нужно больше есть овощей, фруктов и зерновых продуктов. Тогда тяжелые металлы будут оседать в желудочно-кишечном тракте, и выводиться из организма, не всасываясь. Пища не должна быть жирной. Полезны витамины и антиоксиданты. Врач может назначить лекарственные средства и биологически активные добавки, так называемые энтеросорбенты.

Тяжелые металлы могут накапливаться в растениях и животных, которыми мы питаемся. Они могут попасть в наш организм с воздухом, водой, выхлопными газами, табачным дымом, с бытовой химией. Изотопы тяжелых металлов оседают на внутренних органах, вызывая различные заболевания.

Для выведения из организма тяжелых металлов нужно пользоваться следующими правилами:

Употребляйте в пищу пектиносодержащие вещества. Пектин адсорбирует на своей поверхности соли тяжелых металлов. Содержится он в овощах, фруктах, ягодах. Свекла содержит еще и флавоноиды, преобразующие тяжелые металлы в инертные соединения. Крахмал картофеля, сваренного в кожуре, вбирает в себя токсины организма, выводя их естественным путем. Выводят из организма тяжелые металлы морковь, тыква, баклажан, редис, томаты.

2. Употребление яблок, цитрусовых, айвы, груши, абрикоса, винограда способствует выведению ядовитых веществ. Ягоды рябины, калины, малины, голубики, клюквы связывают в нерастворимые комплексы тяжелые металлы. Съедая бруснику, чернику, ежевику, морошку, терн, вы очищаете свой организм от накопленных токсических веществ. Можно употреблять мармелад, приготовленный из этих ягод.

3. Выпивайте чай из ромашки, календулы, облепихи, шиповника. Чай из этих трав защищает клетки от проникновения тяжелых металлов и способствует их выведению. Масло шиповника и облепихи также полезно при отравлениях тяжелыми металлами.

4. Выводите из организма изотопы радиоактивного цезия при помощи щавеля, шпината, салатов.

5. Принимайте лигнаносодержащие вещества, которые обезвреживают радионуклиды. Они содержатся в растениях: можжевельнике, семенах кунжута и лопуха, в корнях лимонника и элеутерококка. При постоянном воздействии изотопов радиоактивных металлов рекомендуют применять до еды по 40 капель настойки аралии, левзеи, родиолы розовой, женьшеня и пр.

6. Выпивайте чай, приготовленный из травы кориандра (кинза), он выводит ртуть в течение двух месяцев. Четыре ложки измельченной кинзы заварите литром кипятка в неметаллической посуде и пейте, спустя 20 минут.

7. Проводите рисовые очистительные процедуры. Особенно они рекомендуются людям, занятым на вредном производстве. Замочите ложку риса в воде вечером и утром сварите без соли и съешьте. Рис выводит из организма токсические соли металлов.

8. Используйте отвар овса для очищения от солей тяжелых металлов. Стакан овса залейте двумя литрами воды, прокипятите на слабом огне 40 минут. Выпивайте по полстакана четыре раза в день, так вы очиститесь в том числе и от кадмия, который содержится в табачном дыме.

9. Помните, что организм способен без внешнего вмешательства выводить шлаки и токсины. Однако, работая и проживая во вредных условиях или ведя неправильный образ жизни, мы накапливаем избыток токсических веществ, которые вызывают различный спектр заболеваний. Поэтому проходите профилактические ежегодные осмотры у врачей. Проконсультируйтесь со специалистами по применению специальных препаратов, очищающих организм от тяжелых металлов.

4. Загрязнение окружающей среды супертоксикантами

Свинец.

В настоящее время свинец занимает первое место среди причин промышленных отравлений. Это вызвано широким применением его в различных отраслях промышленности. Воздействию свинца подвергаются рабочие, добывающие свинцовую руду, на свинцово-плавильных заводах, в производстве аккумуляторов, при пайке, в типографиях, при изготовлении хрустального стекла или керамических изделий, этилированного бензина, свинцовых красок и др. Загрязнение свинцом атмосферного воздуха, почвы и воды в окрестности таких производств, а также вблизи крупных автомобильных дорог создает угрозу поражения свинцом населения, проживающего в этих районах, и прежде всего детей, которые более чувствительны к воздействию тяжелых металлов.

Выбросы газа отравляют не только атмосферу, но почву, и воду, и продукты питания. Только в Северной Америке такие выбросы в атмосферу составляют 200 тыс. тон свинца ежегодно. Отравление атмосферы повсеместно и в среднем взрослый человек получает примерно от 150 до 400 мг свинца и его концентрация в крови и в тканях составляет до 25 мг/100 мл. Для возникновения клинических признаков болезни необходимо около 80 мгр/100 мл.

Попадая оральным путем, свинец абсорбируется в кишечнике и достигает печени, откуда с желчью вновь попадает в 12-ти перстную кишку. Одна часть свинца реабсорбируется, другая удаляется с испражнениями. Если свинец попадает через дыхательные пути, он быстро достигает кровотока и тогда его действие максимально. Из крови свинец экскретируется почками, часть его депонируется в костях. Свинец ингибирует действие многих энзимов, а также инкорпорацию железа в организме, в результате чего в моче резко увеличивается количество свободного протопорфирина. Его увеличение в моче является четким клиническим признаком сатурнизм.

Относительный вклад источников зависит от местных условий. Пища является доминирующим источником поступления свинца в организм человека во всех группах населения. Важным источником поступления свинца в организм младенцев и детей младшего возраста может быть также попадание в организм через их руки пищи, содержащей частицы загрязненной почвы, пыли и свинцовой (старой) краски. При использовании водопроводных систем со свинцовыми трубами поступление свинца в организм через питьевую воду может быть также важным источником, в особенности для детей. Воздействие свинца в результате вдыхания может быть также значительным в тех случаях, когда концентрации свинца в окружающем воздухе являются высокими.

В последние десятилетия концентрации свинца в окружающем воздухе сократились: в период 1990-2003 годов уровни содержания свинца в воздухе сократились на 50-70% в Европе. Аналогичным образом сократились уровни атмосферного осаждения.

Ежегодные объемы поступления свинца в верхние слои почвы в результате ТЗВБР и в связи с использованием минеральных и органических удобрений имеют практически одинаковый порядок величины и изменяются между странами, а также в зависимости от объема сельскохозяйственной деятельности. Это поступление является относительно небольшим в сравнении с уже накопленными запасами свинца, поступающими из природных источников и в результате ресуспендирования. Однако ТЗВБР может в значительной степени повышать содержание свинца в сельскохозяйственных культурах в результате непосредственного осаждения. Хотя объемы его поглощения через корни растений являются относительно небольшими, в долгосрочной перспективе особую озабоченность вызывает рост концентраций свинца в почве, которому следует препятствовать ввиду возможной опасности воздействия низких концентраций свинца на здоровье человека. Поэтому объемы атмосферных выбросов свинца следует поддерживать на максимально возможном низком уровне.

Содержание свинца в магматических породах позволяет отнести его к категории редких металлов. Он концентрируется в сульфидных породах, которые встречаются во многих местах в мире. Свинец легко выделить путем выплавки из руды. В природном состоянии он обнаруживается в основном в виде галенита (РbS).

Свинец, содержащийся в земной коре, может вымываться под воздействием атмосферных процессов, переходя постепенно в океаны. Ионы Рb ²⁺ довольно нестабильны, и содержание свинца в ионной форме составляет всего 10 -⁸ %. Однако он накапливается в океанских осадках в виде сульфитов или сульфатов. В пресной воде содержание свинца гораздо выше и может достигать 2 х 10 -⁶ %, а в почве примерно такое же количество, что и в земной коре (1,5 х 10 -³ %) из-за нестабильности этого элемента в геохимическом цикле.

Свинцовые руды содержат 2-20 % свинца. Концентрат, получаемый флотационным способом, содержит 60-80 % Рb. Его нагревают для удаления серы и выплавляют свинец. Такие первичные процессы крупномасштабны. Если же для получения свинца используют отходы, процессы выплавки называют вторичными. Ежегодное мировое потребление свинца составляет более 3 млн. т, из них 40 % используют для производства аккумуляторных батарей, 20% -для производства алкила свинца - присадки к бензину, 12% применяют в строительстве, 28 % для других целей.

Ежегодно в мире в результате воздействия атмосферных процессов мигрирует около 180 тыс. т свинца. При добыче и переработке свинцовых руд теряется более 20 % свинца. Даже на этих стадиях выделение свинца в среду обитания равно его количеству, попадающему в окружающую среду в результате воздействия на магматические породы атмосферных процессов.

Наиболее серьезным источником загрязнения среды обитания организмов свинцом являются выхлопы автомобильных двигателей. Антидетонатор тетраметил - или тетраэтилсвинеп - прибавляют к большинству бензинов, начиная с 1923 г., в количестве около 80 мг/л. При движении автомобиля от 25 до 75% этого свинца в зависимости от условий движения выбрасывается в атмосферу. Основная его масса осаждается на землю, но и в воздухе остается заметная ее часть.

Свинцовая пыль не только покрывает обочины шоссейных дорог и почву внутри и вокруг промышленных городов, она найдена и во льду Северной Гренландии, причем в 1756 г. содержание свинца во льду составляло 20 мкг/т, в 1860 г. уже 50 мкг/т, а в 1965 г. - 210 мкг/т.

Активными источниками загрязнения свинцом являются электростанции и бытовые печи, работающие на угле.

Источниками загрязнения свинцом в быту могут быть глиняная посуда, покрытая глазурью; свинец, содержащийся в красящих пигментах.

Свинец не является жизненно необходимым элементом. Он токсичен и относится к I классу опасности. Неорганические его соединения нарушают обмен веществ и являются ингибиторами ферментов (подобно большинству тяжелых металлов). Одним из наиболее коварных последствий действия неорганических соединений свинца считается его способность заменять кальций в костях и быть постоянным источником отравления в течение длительного времени. Биологический период полураспада свинца в костях - около 10 лет. Количество свинца, накопленного в костях, с возрастом увеличивается, и в 30-40 лет у лиц, по роду занятий не связанных с загрязнением свинца, составляет 80-200 мг.

Органические соединение свинца считаются ещё более токсичными, чем неорганические.

Вдыхаемая пыль примерно на 30-35 % задерживается в легких, значительная доля её всасывается потоком крови. Всасывания в желудочно-кишечном тракте составляют в целом 5-10 %, у детей - 50 %. Дефицит кальция и витамина Д усиливает всасывание свинца.

Вследствие глобального загрязнения окружающей среды свинцом он стал вездесущим компонентом любой пищи и кормов. Растительные продукты в целом содержат больше свинца, чем животные.

Ртуть

Кроме свинца наиболее полно по сравнению с другими микроэлементами изучена ртуть. Отравление ртутью, основные его проявления в качестве профессиональной болезни, описанные Льюисом Кэроллом как “безумие шляпника” и до настоящего времени остаются классическими. Раньше этот металл иногда применялся для серебрения зеркал и производства фетровых шляп. У рабочих часто наблюдались психические нарушения токсического характера, называвшиеся “безумием”.

Производные ртути способны инактивировать энзимы, в частности цитохромоксидазу, принимающую участие в клеточном дыхании. Кроме того, ртуть может соединяться с сульфгидрильными и фосфатными группами и, таким образом, повреждать клеточные мембраны. Соединения ртути более токсичны, чем сама ртуть. Морфологические изменения при отравлении ртутью наблюдаются там, где наиболее высокая концентрация металла, то есть в полости рта, в желудке, почках и толстой кишке. Кроме того, может страдать и нервная система.

Ртуть крайне слабо распространена в земной коре (-0,1 Х 10^-4 %), однако удобна для добычи, так как концентрируется в сульфидных остатках, например, в виде киновари (НgS). В этом виде ртуть относительно безвредна, но атмосферные процессы, вулканическая и человеческая деятельность привели к тому, что в мировом океане накопилось около 50 млн. т этого металла. Естественный вынос ртути в океан в результате эрозии 5000 т/год, еще 5000 т/год ртути выносится в результате человеческой деятельности.

Первоначально ртуть попадает в океан в виде Нg²⁺, затем она взаимодействует с органическими веществами и с помощью анаэробных организмов переходит в токсичные вещества метилртуть (СН₃Н_g)⁺ и диметилртуть (СН₃-Нg-СН₃),

Ртуть присутствует не только в гидросфере, но и в атмосфере, так как имеет относительно высокое давление паров. Природное содержание ртути составляет ~0,003-0,009 мкг/м³.

Ртуть характеризуется малым временем пребывания в воде и быстро переходит в отложения в виде соединений с органическими веществами, находящимися в них. Поскольку ртуть адсорбируется отложениями, она может медленно освобождаться и растворяться в воде, что приводит к образованию источника хронического загрязнения, действующего длительное время после того, как исчезнет первоначальный источник загрязнения.

Мировое производство ртути в настоящее время составляет более 10000 т в год, большая часть этого количества используется в производстве хлора. Ртуть проникает в воздух в результате сжигания ископаемого топлива. Анализ льда Гренландского ледяного купола показал, что, начиная с 800 г. н.э. до 1950-х гг., содержание ртути оставалось постоянным, но уже с 50-х гг. нашего столетия количество ртути удвоилось. На рис.23 представлены пути цикловой миграции ртути.

Металлическая ртуть опасна, если ее проглотить и вдыхать ее пары. Металлическая ртуть, находящаяся, например, в термометрах, сама по себе редко бывает опасной. Лишь ее испарение и вдыхание паров ртути могут привести к развитию фиброза легких. При этом у человека появляется металлический вкус во рту, тошнота, рвота, колики в животе, зубы чернеют и начинают крошиться. Пролитая ртуть разлетается на капельки и, если это произошло, ртуть должна быть тщательно собрана. Жидкий металл раньше использовался для лечения упорных запоров, так как его плотность и законы тяжести способствовали мощному терапевтическому эффекту. При этом признаков ртутной интоксикации не наблюдалось.

Неорганические соединения ртути практически нелетучи, поэтому опасность представляет попадание ртути внутрь организма через рот и кожу. Соли ртути разъедают кожу и слизистые оболочки тела. Попадание солей ртути внутрь организма вызывает воспаление зева, затрудненное глотание, оцепенение, рвоту, боли в животе.

Загрязнение ртутью может быть уменьшено в результате запрещения производства и применения ряда продуктов. Нет сомнения, что загрязнение ртутью всегда будет острой проблемой. Но с введением строгого контроля за отходами производства, содержащими ртуть, а также за пищевыми продуктами можно уменьшить опасность отравления ртутью.

Ртуть в составе выбросов из антропогенных и природных источников поступает в атмосферу в неорганической форме и затем в результате протекания биологических процессов может преобразовываться в метилртуть в почве и водной среде.

В окружающей среде происходит биологическая аккумуляция метилртути, которая беспрепятственно поступает в человеческий организм через пищевые продукты. Атмосферные концентрации ртути в Европе, а также во всем мире обычно находятся на уровне, существенно ниже того, при котором, как известно, оказывается негативное воздействие на здоровье человека в результате вдыхания ртути. Концентрации неорганических соединений ртути в почве и подземных водах обычно находятся на уровне существенно ниже того, при котором, как известно, возникают негативные последствия для здоровья человека в результате потребления питьевой воды.

Существует лишь ограниченный объем информации об источниках метилртути, присутствующей в организме морских рыб, и о роли, которую в этом процессе играет перенос загрязнения на большие расстояния. Ряд данных свидетельствует о росте концентрации ртути в организмах морских рыб и млекопитающих в Арктике - этот факт подтверждает воздействие переноса ртути на большие расстояния. В целом потребление рыбы весьма благоприятно сказывается на здоровье человека, однако в организмах представителей некоторых групп населения, потребляющих значительное количество рыбы или рыбы, содержащей загрязняющие вещества, объем поступления метилртути может достигать опасных уровней. В этой связи сокращение концентраций метилртути в рыбе следует рассматривать в качестве высокоприоритетной задачи.

Одним из средств для достижения этой цели является сокращение атмосферных выбросов и переноса загрязнения на большие расстояния.

Ртуть и ее соединения опасны для жизни. Метилртуть особенно опасна для животных и человека, так как она быстро переходит из крови в мозговую ткань, разрушая мозжечок и кору головного мозга. Клинические симптомы такого поражения - оцепенение, потеря ориентации в пространстве, потеря зрения. Симптомы ртутного отравления проявляются не сразу. Другим неприятным последствием отравления метилртутью является проникновение ртути в плаценту и накапливание ее в плоде, причем мать не испытывает при этом болезненных ощущений. Метилртуть оказывает тератогенное воздействие на человека. Ртуть относится к I классу опасности.

Кадмий

Кадмий, цинк и медь являются наиболее важными металлами при изучении проблемы загрязнений, так они широко распространены в мире и обладают токсичными свойствами. Кадмий и цинк (так же как свинец и ртуть) обнаружены в основном в сульфидных осадках. В результате атмосферных процессов эти элементы легко попадают в океаны. В почвах содержится приблизительно 4,5х10 -⁴ %. Растительность содержит различное количество обоих элементов, но содержание цинка в золе растений относительно высоко -0,14;, так как этот элемент играет существенную роль в питании растений.

Около 1 млн. кг кадмия попадает в атмосферу ежегодно в результате деятельности заводов по его выплавке, что составляет около 45 % общего загрязнения этим элементом. 52 % загрязнений попадают в результате сжигания или переработки изделий, содержащих кадмий. Кадмий обладает относительно высокой летучестью, поэтому он легко проникает в атмосферу.

 Попадание кадмия в природные воды происходит в результате применения его в гальванических процессах и техники. Наиболее серьёзные источники загрязнения воды цинком - заводы по выплавке цинка и гальванические производства.

Потенциальным источником загрязнением кадмием являются удобрения. При этом кадмий внедряется в растения, употребляемые человеком в пищу, и в конце цепочки переходят в организм человека. Кадмий и цинк легко проникают в морскую воду и океан через сеть поверхностных и грунтовых вод.

Кадмий накапливается в определённых органах животных (особенно в печени и в почках).

Кадмий и его соединения относятся к I классу опасности. Он проникает в человеческий организм в течение продолжительного периода. Вдыхание воздуха в течение 8 часов при концентрации кадмия 5 мг/м³ может привести к смерти.

При хроническом отравлении кадмием в моче появляется белок, повышается кровяное давление.

При исследовании присутствия кадмия в продуктах питания было выявлено, что выделения человеческого организма редко содержат столько же кадмия, сколько было поглощено. Единого мирового мнения относительно приемлемого безопасного содержания кадмия в пище сейчас нет.

Одним их эффективных путей предотвращения поступления кадмия в виде загрязнений состоит в введении контроля за содержанием этого металла в выбросах плавильных заводов и других промышленных предприятий.

Пища является основным источников воздействия кадмия на все группы населения (более чем 90% общего объема поступления в организмы некурящих). В сильно загрязненных районах пыль, содержащаяся в окружающем воздухе, может в значительной степени загрязнять сельскохозяйственные культуры и оказывать воздействие через дыхательные и пищеварительные тракты.

Ежегодные объемы поступления кадмия в верхние слои почвы в результате ТЗВБР и в связи с использованием минеральных и органических удобрений имеют приблизительно одинаковый порядок величины. Это поступление увеличивает уже имеющиеся и нередко относительно значительные объемы кадмия, содержащиеся в верхних слоях почвы.

Несмотря на сокращение выбросов кадмия, его концентраций в окружающем воздухе и уровней его осаждения, недавно опубликованные данные не свидетельствуют об уменьшении содержания кадмия в организмах некурящих в течение последнего десятилетия. Результаты исследований баланса кадмия в верхних слоях пахотной почвы свидетельствуют о том, что поступление кадмия по-прежнему превышает его удаление.

Кадмий накапливается в почвах и водосборных бассейнах при определенных условиях состояния окружающей среды и тем самым увеличивает риск будущего воздействия через пищевые продукты. В этой связи с учетом малого запаса безопасности следует приложить все силы для дальнейшего сокращения атмосферных выбросов кадмия и других видов поступления кадмия в почву.