ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ОРГАНИЗМЕ

Кашкина Татьяна Александровна

преподаватель химии ГБОУ СПО «БПК», г. Благовещенск

Е-mail: tanya.blagoveschensk@mail.ru

Проблема отрицательного влияния загрязнения окружающей среды на здоровье человека становится все более острой. Интенсивное развитие промышленности, химизация сельского хозяйства приводят к тому, что в биосфере в огромных количествах появляются химические соединения, токсичные для организма человека.

Неоспорим тот факт, что ухудшение качества пищевой продукции тесно связано с усилением антропогенной нагрузки на окружающую среду. Особенно остро эта проблема стоит в промышленно развитых районах, где выращивание сельскохозяйст­венной продукции часто бывает невозможным из-за высокого уровня загрязнения природной среды.

В связи со сложившейся неблагоприятной обстановкой качество потребляемой пищи несомненно волнует каждого человека. Экологически чистая продукция, не содержащая вредных примесей, не только обеспечивает организм жизненно важными компонентами, но и является гарантией высокого уровня здоровья человека и всего общества. Поэтому сохранение качества продуктов питания является одной из приоритетных задач любого развитого государства.

На сегодняшний день многие производители продуктов питания всё чаще используют вещества, заменяющие натуральные, более дорогие компоненты, не заботясь о последствиях их применения. К сожалению, итогом таких действий стал тот факт, что даже при современных темпах развития медицины состояние здоровья нынешнего поколения не только остается на очень низком уровне, но и продолжает ухудшаться. В настоящее время широкое распространение среди населения получили заболевания, связанные с нарушением обмена веществ, работы ЖКТ, сердечно-сосудистые, появление которых так или иначе связано с длительным поступлением с пищей соединений, токсичных для организма.

С экологических и токсиколого-гигиенических позиций не все тяжелые металлы могут быть восприняты однозначно. Прежде всего представляют интерес металлы, которые наиболее широко и в значительных объемах используют в производственной деятель­ности человека, накапливающиеся во внешней среде и представляю­щие серьезную опасность с точки зрения их биологической активности и токсических свойств. К ним относятся: свинец, ртуть, кадмий, цинк, висмут, кобальт, медь, олово, сурьма, ванадий, марганец, хром, молибден, мышьяк [1, с. 38].

Актуальность выбранной темы заключается в том, что тяжелые металлы и их соединения образуют значительную группу токсикантов, во многом определяющую антропогенной воздействие на экологи­ческую структуру окружающей среды и самого человека. Учитывая все возрастающие масштабы производства и применения тяжелых металлов, высокую токсичность, способность накапливаться в организме человека, оказывать вредное влияние даже в сравнительно низких концентрациях, или дозах, эти химические загрязнители должны быть отнесены к числу приоритетных.

Большое внимание уделяется механизмам накопления растениями тяжелых металлов. Кроме того, сравнение полевых и модельных исследований показало, что загрязнение почвы и окружающей среды (смачивание листовых пластинок солями тяжелых металлов) в полевых условиях оказывает менее значительное изменение в росте и развитии растений, чем в модельных опытах. В опытах высокое содержание металлов в почве стимулировало рост и развитие растений. Это связано с низкой влажностью почвы в полевых условиях, что снижает мобильность металлов, и не позво­ляет их токсическому эффекту проявится в полной мере.

Летом 2012 года был проведен эксперимент по выращиванию баклажанов и моркови сорта «Шантанэ» в условиях поливки растворами солей тяжелых металлов (медь, кобальт, никель). Растения были посажены в грунт 10.06. 2012 г., затем одна неделя отводилась на акклиматизацию. В эксперименте участвовало 4 образца растений: 3 для полива различными солями и 1 образец контрольный. Для полива взята стандартная концентрация растворов 0,01 моль/л. Растения поливались раз в неделю, в течение 6 недель. У всех испыту­емых растений поддерживались одинаковые условия всех физиоло­гических факторов.

Соль меди оказала благоприятное влияние на растения. Образцы быстро развивались, хорошо цвели и дали богатый урожай. Это связано с тем, что медь оказывает положительное влияние на синтез белков в растениях, благодаря чему увеличивается водоудерживающая способность всех растительных тканей.

Образцы, поливаемые кобальтом, развивались, как и контроль­ный, но дали интенсивный урожай. Соли кобальта способствуют ускорению развития и повышают урожай растений. М.Я. Школьник предлагает вносить кобальт в качестве удобрений в следующих дозах: внесение в почву перед посевом 2—6 кг на 1 га.

Соль никеля оказала отрицательное влияние на развитие побега. Листья пожелтели, замедлился рост. Растения поздно зацвели и дали мелкие и единичные плоды.

Действие металлов на растительный организм зависит от природы элемента, содержания его в окружающей среде, концентрации в питательном растворе, характера почв, формы химического соединения, срока от момента загрязнения. Формиро­вание химического состава растительного организма определяется биохимическими особенностями, их возрастом и закономерностями связи между элементами. Содержание одних и тех же элементов в различных частях растений может изменяться в широких пределах.

Также нами изучено влияние тяжелых металлов на животные организмы. Эксперименты проводились на курах породы Бройлер кросс Смена. Это гибридный мясной цыпленок не старше 10 недель (независимо от пола), специализированного выращивания, отличаю­щийся интенсивным ростом, высокой мясной скороспелостью, высокой конверсией корма, хорошими мясными качествами, нежным мясом, мягкой и гладкой кожей, мягкими хрящами грудной кости [2, с. 165]. Превышение ПДК в 10 раз солей тяжелых металлов в комбикормах привело к следующим результатам:

·поглощение больших количеств меди приводит к поражению печени с развитием цирроза и вторичным поражением головного мозга, при этом избыток меди откладывается в мозговой ткани, коже, поджелудочной железе, печени, вызывая желтуху; у кур отмечалась гиперемия и эрозия железистого желудка;

·избыток мышьяка характеризуется дегенеративными изменениями в паренхиматозных органах, катаральным воспалениям слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта;

·превышение концентрации никеля в оргазме проявилось в виде эмфиземы (расширение) легких, снижения жизненной емкости легких.

Следует вывод, что тяжелые металлы нередко в значительных количествах загрязняют корма, служат причиной хронических интоксикаций сельскохозяйственных животных, снижения их воспроиз­водительных качеств, иммунного статуса. Попадая с кормом в организм, они могут ухудшать санитарное качество продуктов.

Решением Европейской экологической комиссии ООН в группу наиболее опасных (и, следовательно, приоритетных для целей наблюдения, контроля и регулирования) тяжелых металлов выделены Hg, Pb, Cd, Cr, Mn, Ni, Co, V, Cu, Fe, Zn, Sb, а также типичные металлоиды As и Se.

Большинство из перечисленных металлов, за исключением непереходных металлов — Zn, Cd, Hg и Pb, относятся к d-элементам. Наличие вакансий в электронных оболочках d-элементов обусловливает легкость их включения в комплексные соединения. Благодаря этому такие металлы с переменной валентностью, как Ni, Co, V, Cu, Cr, Mn, Fe, наряду с Zn и Mo входят в состав групп ферментов и некоторых белков. Однако индивидуальная потребность организмов в тяжелых металлах очень мала, а поступление из внешней среды избыточных количеств этих элементов приводит кразличного рода токсическим эффектам [3, с. 35].

Особенно опасными оказываются металлы, не входящие в состав биомолекул, т. е. ксенобиотики: Hg, Pb, Cd. Все они образуют особо прочные соединения с концевыми тиогруппами белков, поэтому их называют тиоловыми ядами.

Токсические количества солей тяжелых металлов накапливаются в тех случаях, когда материал посуды, аппаратуры, оборудования содержит повышенные концентрации этих веществ, т. е. когда он не соответствует гигиеническим требованиям, либо при использо­вании посуды не по назначению. В пищевые продукты токсические металлы могут попадать также из почвы в результате интенсивного загрязнения её промышленными выбросами, нередко содержащими значительное количество Pb, As, Zn, Cu, Sb, Sn, F и др. Эти вещества поступают во внешнюю среду с продуктами сжигания топлива, химическими удобрениями и ядохимикатами, применяемыми в сельском хозяйстве. Некоторые соли металлов обладают кумуля­тивной способностью, т. е. способностью постепенно накапливаться в организме и вызывать хроническую форму отравления [2, с. 179].

Таким образом, не все из перечисленных элементов являются только ядовитыми, некоторые из них в малых количествах необходимы для нормальной жизнедеятельности человека, растений и животных. Тяжелые металлы в допустимых концентрациях оказывают положительное влияние на растения, то есть как гласит народная мудрость «Что в малых дозах лекарство, в больших — яд».

Список литературы:

1. Воложин А.И., Субботин Ю.К. Путь к здоровью. М.: Знание, 1999. — 160 с.
2. Имангулов Ш.А. Рекомендации по кормлению сельскохозяйственной птицы. Сергиев Посад, ВНИТИП — 2004. — 243 с.
3. Немцов В.И. Основы питания. М.: Диля, 2006. — 143 с.