Дидактический материал: "Тяжелые металлы и здоровье человека"

Тема: ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА Добыча   полезных   ископаемых,   уничтожение   лесов,   радиоактивное загрязнение   и   другие   антропогенные   воздействия   приводят   к   повышению концентрации   тяжелых   металлов   в   окружающей   среде.   Бериллиозы, ванадиевые   токсикозы,   силикозы,   свинцовые   поражения   нервной   системы, ртутные отравления желудочно­кишечного тракта и почек, а также другие заболевания, вызванные токсичными элементами, все шире распространяются во всех странах. Одним из основных источников загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами является сжигание топлива. В золе, оставшейся после сжигания 1 т каменного   угля,   в   среднем   содержится   200 г   цинка,   300 г   кобальта,   700 г никеля,   400 г   урана,   200 г   олова,   500 г   германия,   100 г   свинца,   до   300 г бериллия; в золе нефти обнаруживается до 65 % ванадия, ртуть, молибден, мышьяк; зола торфа обогащена ураном, медью, никелем, кобальтом, свинцом. В настоящее время ежегодно сжигается 2,4 млрд т каменного угля и 0,9 млрд т бурого. Второй   по   мощности   источник   загрязнения   окружающей   среды –   это диспергирование руд при их добыче, транспортировке и обогащении. Третий   источник   –   металлургия.   С   доменными   газами   в   атмосферу попадают Fe, Mg, Mn, Pb, Hg, Cd, Cu и As. Из плавильных печей поступают в воздух висмут, кобальт, молибден, ртуть, цинк и другие металлы. Из 1 т пыли, выбрасываемой в атмосферу при плавке медных руд, можно извлечь до 100 кг меди и почти столько же свинца и цинка. Помимо основных путей распространения тяжелых металлов в среде для каждого существует  свой, специфический, характерный для определенного производства   или   вида   человеческой   деятельности.   Часть   элементов поступает в атмосферу в виде аэрозолей, часть выносится в моря и океаны с речными стоками, часть оседает на поверхности суши, обогащая ее ежегодно сотнями тысяч тонн титана, меди, хрома, свинца, мышьяка и других металлов. В кубанских лиманах обнаружили содержание меди, в 25 раз превышающее ее предельно допустимые концентрации (ПДК), цинка – в 7,4 раза, ртути – более, чем в 10 раз; в Азовском море отмечалось превышение ПДК титана в 2–9 раз, хрома – в 1,5–3 раза, меди и марганца – в 15, свинца – в 7–10 раз. Тяжелые   металлы   легко   включаются   в   биогеохимический   круговорот   и надолго в нем удерживаются. Они избирательно поглощаются растениями из воды и почвы, в составе пищи попадают в организмы животных и человека. В океане   тяжелые   металлы   аккумулируются   планктоном,   попадают   в   рыб, поедающих планктон, а затем в млекопитающих. Недостаток   культуры   производств   и   экономия   средств   при   создании очистных   сооружений   приводят   к   чрезмерному   загрязнению   тяжелыми металлами атмосферного воздуха, природных и питьевых вод, почв, а значит,продуктов   питания,   что   в   итоге   приводит   к   далеко   не   безвредным последствиям для всех живых организмов, в том числе и людей. Тяжелые металлы неблагоприятно воздействуют на сердечно­сосудистую систему, понижают иммунный статус человека, вызывают токсикологические, аллергические,   онкологические   заболевания.   Так,   наиболее   высокие показатели   заболеваемости   раком   отмечены   в   регионах   промышленной добычи и переработки металлов (в Челябинской, Оренбургской, Уральской, Магнитогорской, Гурьевской и некоторых других областях). Токсичное действие тяжелых металлов может проявляться сразу или после некоторого   латентного   периода.   Действие   окиси   углерода,   например, проявляется через несколько минут после контакта, а отравление бериллием – через   несколько   недель.   Необходимо   учитывать   и   явление   синергизма – усиление   эффекта   при   одновременном   воздействии   двух   или   нескольких веществ   по   сравнению   с  действием   этих  же   веществ   по   отдельности.  Так, например,   заболеваемость   раком   легких   среди   курящих,   работающих   в условиях загрязнения воздуха асбестовой пылью или радиоактивным газом радоном, гораздо выше, чем у подверженных действию тех же факторов, но порознь:   либо   у   курящих,   либо   у   работающих   с   асбестом,   либо   у контактирующих с радоном. Рассмотрим   более   подробно   характеристики   некоторых   тяжелых металлов, пути их перемещения в окружающей среде и поступления в живые организмы, их влияние на здоровье человека. Ртуть (Hg). ПДК   ртути   в   атмосферном   воздухе   составляет   0,003 мг/м3,   в   воздухе рабочей   зоны   –   0,01   мг/м3,   в   воде   –   0,0005   мг/м3.   В   пищевых   продуктах содержание ртути не должно превышать: зерно, мука и крупы – 0,001; мясо и птица   –   0,03;   рыба   океаническая   –   0,4–0,7;   рыба   пресноводная   –   0,3–0,6; молоко  и  молочные  продукты – 0,005;  продукты детского и диетического питания   –   0,005  мг/кг.   По   данным   ВОЗ,   допустимое   потребление   ртути   в неделю составляет 0,3 мг, а метилртути – 0,2 мг. В воздухе обычно содержится до 0,05 мкг/м3 ртути, в пресных водах – до 0,2 мкг/л, в морской – до 0,3 мкг/л. Источников загрязнения окружающей среды соединениями ртути несколько: – производство ртути (добыча, обогащение, получение вторичной ртути, очистка); –  использование   металлической   ртути   (электролитическое   производство едкого   натра   и   хлора,   стоматология,   электротехника,   амальгация   для извлечения   золота,   фармацевтическая   промышленность,   приборостроение, военная промышленность); –   использование   соединений   ртути   (сельское   хозяйство,   производство красок,   электротехника,   изготовление   зеркал,   лампы   дневного   света, извлечение цинка, меди, свинца, полимерные материалы).Мировое производство ртути составляет около 100 тыс. тонн в год, при этом  потери   ртути   за  все  время   существования   развитой   промышленности составили около 1 млн тонн. При сгорании угля, нефти и газа, а также при переработке   минерального   сырья   в  окружающую   среду   ежегодно   попадает около 15 тыс. тонн ртути. Работающая на угле электростанция мощностью 700 МВт ежедневно выбрасывает в атмосферу 2,5 кг ртути. Вследствие действия естественных   геохимических   процессов   –   выветривания   горных   пород, наземной   и   подводной   вулканической   деятельности   –   высвобождается   и поступает в атмосферу около 3 тыс. тонн ртути в год. Около   20 %   всего   загрязнения   ртутью   «поставляет»   электронное оборудование. Не отстает от промышленности и сельское хозяйство, широко используя такие ртутьорганические пестициды, как гранозан, меркурбензол, меркургексан и др. Довольно большое количество ртути, около 60 т в год, попадает в воздух в результате боя ртутных термометров. Еще один путь тотального загрязнения среды ртутью – это сброс сточных вод некоторыми промышленными предприятиями. В   окружающей   среде   ртуть   присутствует   в   виде   металла,   а   также неорганических   и   органических   соединений.   В   организм   человека   ртуть поступает   с   продуктами   питания,   питьевой   водой   и   ингаляционно   –   при дыхании. Повышение концентрации ртути в воздухе до 0,2–1 мг/м3 вызывает у людей головную  боль, провоцирует  стоматит,  колит,  нарушение   функций  органов пищеварения и печени, катаральные явления, приводит к развитию анемии, повышению утомляемости, «ртутной неврастении». При концентрации выше 1 мг/м3  ртуть вызывает поражение нервной системы, полиневрит, увеличение щитовидной железы, снижение содержания гемоглобина, иногда стимулирует развитие   туберкулеза   и   лейкопении.   Обследование   рабочих   ртутных производств   выявило,   что   частота   заболеваний   эндокринной,   нервной   и мочеполовой систем, нарушение обмена веществ у них была в 10 раз выше, чем в контрольной группе. При   сбросе   недостаточно   очищенных   сточных   вод   предприятиями, производящими   или   использующими   ртуть,   целлюлозно­бумажными комбинатами,   ртуть   адсорбируется   донными   речными   и   морскими отложениями,   а   затем   медленно   растворяется   в   воде,   превращаясь   в постоянный источник отравлений. В 1958 г. по этой причине заболели 100 тыс. жителей острова Кюсю в Японии: у 28 % из них отмечали множественные нарушения функций органов чувств,   у   25 %   –   отсутствие   координации   движений,   у   29 %   –   дефекты слуховых органов, у 13 % – пороки органов зрения. С 1955 по 1958 г. 5 % детей   этого   острова   появились   на   свет   с   врожденным   церебральным параличом, получившим название по названию поселка – «болезнь Минамата». Причина этой болезни, проявляющейся в атрофии мышц рук и ног, поражении головного   мозга,   потери   речи,   –   ртутное   отравление,   вызванноесбрасываемыми в воду отходами предприятий химической промышленности концерна «Тиссо». Пищевая цепь поступления растворенной в воде ртути в организм человека включает планктон и рыб. В незагрязненных водоемах среднее содержание ртути составляет 30–50 мкг/кг в моллюсках, 100–200 мкг/кг в ракообразных и в пресноводных рыбах. Содержание ртути в рыбах, обитающих в загрязненных ртутью воде, составляет 500–700 мкг/кг, а наиболее высокое – до 1000 мкг/кг – обнаружено в акулах и меч­рыбе. Длительный контакт с неорганическими соединениями ртути приводит к постоянному   ощущению   слабости,   потере   веса   и   аппетита,   расстройствам психики,   а   также   к   повышенной   импульсивности,   агрессивности. Органическая   ртуть   (метилртуть)   вызывает   расстройство   центральной нервной системы, ухудшение зрения, слуха, нарушение речи и двигательных функций, вплоть до появления судорог и паралича. При острой интоксикации ртутью наблюдаются серьезные нервно­психические нарушения со слуховыми и обонятельными галлюцинациями и бредовыми идеями. Кадмий (Cd). ПДК в атмосферном воздухе для оксидов кадмия составляет 0,001 мг/м3, а в   воздухе   рабочей   зоны   –   0,1   мг/м3,   в   воде   –   0,001 мг/л,   допустимая предельная   доза   кадмия   в   пищевых   продуктах   составляет   0,4–0,5   мг еженедельно. В воздухе вблизи предприятий может содержаться до 0,5 мкг/м3  кадмия, обычно его доза 0,02–0,05 мг/м3; в воздухе городов – от 0,02 до 0,037 мкг/м3, вдали от них – 0,004–0,026 мкг/м3. Около   52 %   кадмия   попадает   в   окружающую   среду   при   сжигании   и переработке   материалов,   его   содержащих,   особенно   изделий   из   пластмасс, куда он добавляется для прочности, а также кадмиевых красителей. Кадмий   является   спутником   широко   применяемого   цинка   и   всегда присутствует   в   изделиях,   содержащих   цинк.   Он   используется   в гальванической   технике,   производстве   красящих   пигментов,   серебряно кадмиевых   аккумуляторах,   в   качестве   присадок   к   сплавам.   Заводы, выплавляющие кадмий, ежегодно выбрасывают в атмосферу около 1 тыс. тонн этого металла. Кроме того, в окружающую среду кадмий попадает вместе с минеральными   удобрениями   (в   количестве   8–10 %   он   входит   в   состав суперфосфата) и с фунгицидами. Ежегодные дозы кадмия, поступающего в почву этим путем, составляют 0,3–12 кг/га. Сжигание   мазута   и   дизельного   топлива   является   дополнительным источником   кадмиевого   загрязнения.   Дым   от   сигарет   тоже   «поставляет» кадмий в окружающую среду, так как табак во время роста очень активно поглощает   кадмий   из   почв   и   в   больших   количествах   накапливает   его   в листьях. В одной сигарете (около 1 г табака) содержится 1,2–2,5 мкг кадмия. Мировое   производство   табака   составляет   около   5,7 млн.   тонн   в   год.   При выкуривании ежегодно изготавливаемых табачных изделий выделяется 5,7–11,4 т кадмия, при этом около 25 % этого количества остается в организме курильщиков, а остальное попадает в окружающую среду. Кадмий активно поглощается из почв не только табаком, но и многими другими растениями и накапливается в листьях. Интенсивность поглощения кадмия растениями снижается при увеличении pH почвы и содержания в нем органических веществ. Исследование   растительных   пищевых   продуктов   из   различных   стран показало,   что   концентрация   кадмия   (в   мг/кг   продукта)   в   рисе   (Марокко, Китай)   составляет   0,02–0,11;   в   пшенице   (Марокко)   –   0,03–0,66;   кукурузе (Перу,   Боливия)   –   0,06–0,07;   картофеля   (Перу,   Боливия)   –   0,13–0,17,   в польском картофеле из сельских районов – 0,05–0,09, из городских районов – 0,03–0,15, а в овощах из промышленных районов – от 0,15 до 0,22 мг/кг. В организм  человека   кадмий  попадает  вместе  с  пищевыми  продуктами, водой и воздухом. Общее количество накапливающегося в организме кадмия составляет 0,36–5,78 мкг/день у некурящих и 2,28–7,7 мкг/день у курящих деревенских жителей, а у жителей промышленных городов 0,38–21,64 и 2,31– 23,56 мкг/день соответственно. Интоксикация   кадмием   вызывает   головокружение,   слабость,   тошноту, желудочные боли, появление белка в моче, развитие трахеита, бронхита, отека легких, поражение печени, почек, сердца, нервной системы. Кадмий способен стимулировать развитие практически всех форм рака. Следует   отметить,   что   кадмий   повышает   кровеносное   давление. Относительно   большое   по   сравнению   с   другими   странами   количество мозговых кровоизлияний у жителей Японии объясняют в том числе и высоким уровнем кадмиевого загрязнения в этой стране. В Японии же распространено костное заболевание «итай­итай», выражающееся в необычной хрупкости и ломкости костей, которое также связывают с кадмиевой интоксикацией. В организме человека кадмий накапливается в почках (33 %), печени (14 %),  легких (2 %), а также в костях, мозге, мышцах, коже.