РАСПРОСТРАНЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

АННОТАЦИЯ

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

ABSTRACT

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

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

Keywords: organism, heavy metals; cadmium; lead; mercury; toxicity; environment; poisoning; industry.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Список литературы:

1. Ахлопова В.О., Берин В.Б. Современные представления о кинетики и патогенезе токсического воздействия тяжелых металлов// Вестник новых медицинский технологий-2020.№1-С. 55-61
2. Никифорова Л. О. Влияние тяжёлых металлов на процессы биохимического окисления органических веществ/Л. О. Никифорова, Л. М. Белопольский — Бином, Лаборатория знаний, 2013. — 80 с
3. Романова, Г. М. Влияние тяжёлых металлов на организм человека / Г. М. Романова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 13.1 (408.1). — С. 27-28. — URL: https://moluch.ru/archive/408/86046/ (дата обращения: 01.02.2023).
4. Теплая Г.А. Тяжелые металлы как фактор загрязнения окружающей среды// Астраханский вестник экологического образования. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tyazhelye-metally-kak-faktor-zagryazneniya-okruzhayuschey-sredy-obzor-literatury/viewer (дата обращения: 30.01.2023)
5. Токсикология: промышленные и экологические аспекты: учеб. пособие / В.М. Смирнова [и др.]; Нижегород. гос. техн. ун-т им. Р.Е. Алексеева. – Нижний Новгород, 2019. – С. 151-168