Тяжелые металлы.

Загрязнение тяжелыми металлами окружающей среды

Серьезные экологические проблемы в городах вызывает загрязнение тяжелыми металлами, а это свыше 40 элементов таблицы Менделеева. В малых дозах они зачастую даже необходимы организму. Однако при превышении допустимых уровней эти вещества вызывают отравление, болезни и мутации.

Тяжелые металлы — загрязнители природной среды

Главный источник тяжелых металлов – промышленность. Выбросы проникают в водоемы, атмосферу, почву, а из нее – в сельхозкультуры. Самые токсичные – свинец, ртуть, мышьяк, кадмий и хром.

Ртуть

Ртути присвоен I класс опасности. Ее естественное состояние в земной коре – безвредные сульфидные остатки, но вследствие атмосферных процессов возникло загрязнение мирового океана. В нем было обнаружено 50 млн. т ртути. Если 5 000 т/год – естественный вынос, то еще столько же – результат деятельности человека.

В мире создается свыше 10 000 т ртути в год. В океане ртуть под воздействием анаэробов превращается в метилртуть и диметилртуть, опасные для всего живого. Метилртуть с кровью поступает в мозг, разрушая его, проникает в плаценту. При проглатывании и вдыхании паров металлической ртути чернеют и крошатся зубы. Ртутные соли просачиваются сквозь кожу, разъедая ее и слизистые.

Свинец

Свинцу присвоен I классу опасности. Он выделяется при выплавке из руды. Каждый год в мире используется до 180 000 т свинца, а наибольшее загрязнение наблюдается на автомобильных выхлопных газах. При движении машины в атмосферу выбрасывается свинец содержащийся в бензине. Основная масса оседает на землю, но часть остается в воздухе.

Еще свинцовая пыль покрывает почву в промышленных зонах. Другие источники загрязнения – угольные электростанции и бытовые печи, глиняная посуда с глазурью, красящие пигменты.

Неорганические соединения свинца расстраивают метаболизм, металл может замещать кальций в костях. Органические еще более токсичны.

Кадмий и цинк

1 млн. кг кадмия ежегодно выбрасывается в атмосферу вследствие его выплавки. Это 45% общего загрязнения. Другие 55% – следствие сжигания или переработки кадмийсодержащих изделий. Заводы по выплавке цинка – крупнейшие источники загрязнения данным металлом. Оба элемента проникают в водоемы, попадают в рыбу, скапливаются в печени и почках.

Значительные загрязнения цинком обнаруживаются вблизи автомагистралей. Источником загрязнения кадмием также являются удобрения. Элемент внедряется в растения, используемые в пищу, и отравляет организм. При этом кадмий намного токсичнее цинка, ему присвоен I класс опасности. Вдыхание воздуха, в котором его больше 5 мг/м3, в течение 8 ч. чревато смертью.

Сурьма, мышьяк, кобальт

Каждый год в мире производится около 70 т сурьмы. Она входит в состав сплавов, применяется для изготовления спичек, а в чистом виде идет на полупроводники. Хроническое отравление нарушает функции ЖКТ.

У мышьяка II класс опасности, он летучий и легко попадает в воздух. Сильнейшие источники загрязнения – гербициды, фунгициды и инсектициды. Элементарный мышьяк – слабый яд, но нарушает развитие плода. Отравление вызывает болезни ЦНС, изменения печени, атрофию костного мозга.

Кобальт задействуют в сталелитейном деле, изготовлении полимеров. Это элемент I класса опасности.

Медь и марганец

Медь относится ко II классу опасности. По воде и воздуху металл переносится на огромные расстояния. Аномальным содержание меди в почвах и растениях остается на расстоянии больше 8 км от плавильного завода. Ее излишки откладываются в тканях мозга, коже, печени, поджелудочной. Она провоцирует болезнь Вильсона.

У марганца тоже II класс опасности. Источники загрязнения – производства легированной стали, сплавов, электробатарей. Превышение нормы марганца в воздухе разрушает ЦНС.

Загрязнение почвы тяжелыми металлами

Самые долгие последствия вызывает загрязнение почв тяжелыми металлами вследствие добычи, плавки руд, промышленных выбросов, применения удобрений. Особенно опасны кадмий, медь, свинец, цинк, поскольку они стойкие, биоаккумулятивные и токсичные.

Последствия загрязнения почвы

Из-за загрязнения почв металлами ухудшается рост и метаболизм почвенных микробов. Это может затруднить поглощение растениями питательных веществ из почвы. Плюс тяжелые металлы токсичны для растений. Все это приводят к замедлению роста, низкой урожайности.

Растения, накопившие токсиканты, могут поступать в пищу. Это опасно для здоровья. Еще они из почвы проникают в питьевую воду, вызывая болезни.

Рекультивация земель, загрязненных тяжелыми металлами

Перед рекультивацией земель, загрязненных тяжелыми металлами, важно выявить источник загрязнения, реализовать меры по его ликвидации и уменьшению выбросов. Только так достигается эффективность работ.

Рекультивация земельных участков проводится несколькими способами:

1. Выращивание устойчивых к загрязнению растений (колосовые зерновые, капуста, картофель, хлопчатник, свекла).
2. Фиторекультивация растениями, накапливающими металлы.
3. Контроль подвижности токсикантов в почве.
4. Регулирование соотношения элементов в почве.
5. Организация рекультивационного слоя.

Загрязнение водоемов тяжелыми металлами

Загрязнения нефтепродуктами и токсичными металлами ухудшают качество среды обитания водных биоресурсов. Они негативно влияют на кормовую базу рыб, выживаемость молоди и размножение взрослых особей.

Источники загрязнения водоемов – стоки горнодобывающих, металлургических заводов, химическая и легкая промышленность. Соли хрома сбрасывают фабрики по дублению кожи, хром с никелем используют для гальванического покрытия изделий из металла. Соединения цинка, кобальта, меди, титана – это красители.

Наибольшую опасность представляет загрязнение вод ртутью. При взаимодействии с микробами со дна образуются водорастворимые органические соединения высокой токсичности.

Некоторые металлы содержатся в пестицидах и удобрениях. Уровень загрязнения ими растет вследствие кислотных дождей, то есть закисления.

Предельно допустимые концентрации в воде

При оценке состояния экосистем учитывается загрязненность водных объектов токсичными веществами. Особенно опасны тяжелые металлы. Поэтому установлены их предельно допустимые концентрации, которые при ежедневном влиянии не допускают развития у людей патологий.

Металл	ПДК в обычной воде	ПДК в рыбохозяйственных прудах
Ртуть	0,5 мкг/л	до 0,1 мкг/л
Свинец	0,03 мг/л	0,1 мг/л
Кадмий	1 мкг/л	до 0,5 мг/л
Кобальт	0,1 мкг/л	0,01 мг/л
Марганец	0,1 мкг/л	0,1 мкг/л
Мышьяк	50 мкг/л	50 мкг/л
Медь	0,1 мкг/л	0,001 мг/л

Загрязнение атмосферы тяжелыми металлами

Техногенные выбросы металлов в виде аэрозолей поступают в атмосферу и переносятся на огромные расстояния, провоцируя глобальное загрязнение. С гидрохимическими стоками их часть попадает в бессточные водоемы, скапливается в воде и на дне. Это может вызвать вторичное загрязнение.

Металлы быстро распространяются в воде, выпадают в осадок в виде сульфатов и карбонатов и частично абсорбируются на органических осадках. При исчерпании абсорбционной способности осадков токсиканты проникают в воду, повышая ее кислотность, провоцируя зарастание водоемов и интенсивное выделение углекислого газа вследствие жизнедеятельности микроорганизмов.

Загрязнение пищевых продуктов тяжелыми металлами

Пищевые цепочки – один из основных путей поступления токсикантов в организм. Они начинаются от сельхозугодий и заканчиваются человеком. Растения поглощают металлы из почвы, в продукты животноводства они поступают через антибиотики, гормоны для стимуляции роста животных. Как конечное звено пищевой цепи, человек может получать еду с концентрация токсикантов до 1000 раз выше, чем в почвах.

Загрязнение пищевых продуктов происходит при готовке еды, контакте сырья с посудой во время термообработки. При консервировании жестяные банки становятся источником загрязнения свинцом. Он попадает в состав продуктов питания из свинцового припоя в швах.

Воздействие тяжелых металлов на организм человека

В индустриально-развитых странах наблюдается рост профессиональных болезней вследствие вредных производственных факторов. Это шум, вибрация от движущихся механизмов, воздействие электромагнитного поля, химических веществ. Наиболее опасны тяжелые металлы. При превышении допустимого уровня они становятся токсичными, откладываются в почках и печени, приводят к мутациям.

Распространенные заболевания на фоне интоксикации металлами:

1. Никель провоцирует астму, врожденные пороки.
2. Кобальт – некроз почечных канальцев, болезни легких.
3. Хром и бериллий – дерматиты.
4. Мышьяк – белокровие.
5. Кадмий – почечную дисфункцию, разрушение костей.
6. Цинк – остеопороз, цинковую лихорадку.
7. Медь – аутоиммунные нарушения, желтуху, гипертонический криз.
8. Молибден – ломкость костей, прекращение роста у детей.
9. Марганец – атеросклероз.
10. Ртуть – нарушения ЦНС, уродства.
11. Селен – выпадение волос и ногтей, внезапную смерть.
12. Ванадий – астму, нервные расстройства, изменение состава крови.
13. Таллий – нарушения метаболизма.

Мышьяк, бериллий, кобальт, никель, хром и кадмий – еще и канцерогенны. Большие концентрации этих металлов в организме могут вызывать рак.

Тяжелые металлы

Тяжелые металлы встречаются в природе и некоторые из них в небольших количествах необходимы для жизнедеятельности растений, животных, человека. Однако, их излишек пагубно влияет на окружающую среду и здоровье человека. Попадая в окружающую среду, те из них, что обладают высокой летучестью как, например, ртуть, переносятся по воздуху, другие, например, свинец и кадмий перемещаются на большие расстояния, перемешиваясь с пылью.

Интересно, что не все тяжелые металлы действительно являются «тяжелыми» в обычном понимании этого слова. Правильнее было бы называть их «токсичными металлами», но исторически сложилось так, что первые из изученных токсичных металлов действительно имели высокий удельный вес – свинец, кадмий и др. Позднее оказалось, что и многие «легкие» металлы обладают токсичностью, например, бериллий и литий, но по сложившейся привычке эту группу металлов продолжают называть «тяжелыми».

Источники загрязнения тяжелыми металлами — предприятия горнодобывающей и черной металлургии, машиностроительные заводы, гальванические цеха. Большой вклад в загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами вносит цветная металлургия. Добыча, обогащение и выплавка цветных металлов и их сплавов наносят урон флоре и фауне прилегающим к промышленным предприятиям территорий.

Выброс отработанных вод в близрасположенные водоемы приводит к многочисленным заболеваниям их обитателей, особенно в тех случаях, когда сточные воды сбрасываются неочищенными, что было распространено в XX веке на территории СССР. Это привело к повышению уровня тяжелых металлов в биосистемах таких водоемов. До сих пор некоторые предприятия в Казахстане выбрасывают в атмосферу технологические газы без надлежащей очистки от пыли, которая является источником распространения тяжёлых металлов — меди, свинца, мышьяка и других вредных элементов. Это приводит к увеличению заболеваемости аллергией и астмой среди жителей близкорасположенных городов и сел.

Однако, не только промышленные предприятия являются источниками загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами. Одним из основных источников выбросов в атмосферу вредного свинца является автотранспорт, работающий на этилированном бензине. Автотранспорт так же является основным источником выбросов других вредных веществ в городах, которые, в зависимости от загруженности городских дорог, составляют здесь 30 — 70 % от общего объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Представляют опасность для окружающей среды и отработанные автомобильные аккумуляторы, и простые батарейки. Они после использования выбрасываются, их количество на коммунальных свалках исчисляется тысячами тонн. Когда они разлагаются, в почву и подземные воды попадает большое количество марганца, свинца, кадмия, лития и других токсичных металлов.

Кроме того, тяжелые металлы являются естественными примесями, входящими в состав исходного сырья для производства удобрений и пестицидов, и могут попадать в водоемы вместе со стоком с сельскохозяйственных полей и огородов.

В последнее время общественность всего мира уделяет большое внимание прекращению использования свинца в красках. Сегодня существует множество заменителей, которые позволяют сделать краску более безопасной, однако, производители продолжают использовать свинец. Не покупайте свинцовые белила и свинцовый сурик!

Встречаются тяжелые металлы и в товарах народного потребления, в том числе – в детских игрушках, причем, в концентрациях, значительно превышающих допустимые нормы. Так в 2012 году шесть организаций — участниц Международной сети по ликвидации СОЗ (IPEN), работающих в области здравоохранения и охраны окружающей среды в более, чем 100 странах мира, исследовали на токсичность 569 детских товаров, купленных наугад на рынках и в магазинах Армении, Беларуси, Казахстана, Кыргызстана, России и Украины. Товары исследовали на содержание сурьмы, мышьяка, кадмия, хрома, свинца и ртути.

В результате выяснилось, что в 164 из них в опасных концентрациях содержится хотя бы один токсичный элемент из шести. В 75 образцах их было более одного. Свинец был найден в 104 образцах, сурьма – в 75, мышьяк – в 45, ртуть – в 18. Среди опасных предметов оказались мягкие и пластмассовые игрушки, косметика, кружки, бижутерия.

Негативное воздействие тяжелых металлов связано с тем, что они способны «подменять» в организме полезные для жизнедеятельности необходимые металлы и инициировать нежелательные процессы. Например, некоторые металлы способствуют развитию раковых опухолей, кадмий и ртуть оказывают сильное токсическое действие на почки, свинец и ртуть пагубно влияют на нервную систему, кадмий и свинец аккумулируются в мужских половых органах и вызывают их дегенерацию и влияют на способность к деторождению. Кроме того, тяжелые металлы могут влиять на дыхательную и эндокринную систему, не говоря уже об их общетоксическом действии – тяжелое отравление этими веществами может привести к смерти.

Цинк — хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета (тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка).

Цинк является важным элементом человеческого организма.

Еще в древнем Египте применялись мази на основе цинка, которые способствовали быстрому заживлению ран.

Польза цинка проявляется при ежедневной дозе в 5 — 20 мг в сочетании с другими микроэлементами и витаминами.

Вред цинка начинается со значительной передозировки металла в организме — 150 — 600 мг. — уже яд для человека, а 6 г. гарантируют летальный исход.

Основные источники отравления цинком:

Пары цинка образуются на производствах при сварке, резке металла и плавке цинковых спаев.

В быту цинк может попасть в организм из продуктов и воды, которые хранились в цинковой или оцинкованной посуде. Опасность представляют цинковые белила, которые при не соблюдении техники безопасности могут попасть в организм человека, так же белилами могут отравиться маленькие дети, которые так любят все пробовать на вкус.

Грибы способны интенсивно накапливать тяжелые металлы, которые обнаруживаются даже в экологически благоприятной окружающей среде. Можно представить, как влияет на их качество предприятия, транспорт, свалки. Больше всего цинк аккумулируется в белых грибах и сыроежках.

Симптомы отравления:

При ингаляционном отравлении окисью цинка — сладковатый вкус во рту. Спустя 1 — 5 ч. — чувство жажды, стеснения и давящей боли в груди, сухой кашель, сонливость, затем озноб и другие признаки металлической лихорадки.

При оральном отравлении растворимыми солями цинка: металлический вкус во рту, ожог слизистой ротовой полости, пищеварительного тракта, упорная рвота (с примесью крови), боли в животе, понос, судороги в икроножных мышцах.

Имеются указания на канцерогенное действие цинка и его соединений (в эксперименте при различных путях введения высокодисперсной пыли металлического цинка и раствора хлорида цинка через 1,5 — 2 года у животных развивались злокачественные опухоли различной локализации).

Меры предосторожности:

При работе на производстве где есть потенциальная опасность отравления, обязательно соблюдение техники безопасности и использования средств индивидуальной защиты.

В быту: не стоит использовать посуду, в состав которой входит цинк, для долговременного хранения продуктов и воды.

Стоит отказаться от красок и белил, содержащих цинк, тем более в доме, где есть дети.

Что же касается грибов: их потенциальная опасность — не повод совсем от них отказываться, но стоит более тщательно выбирать места их сбора. Чем дальше грибник находится от дорог и производств, тем более безопасны будут грибы.

Хром — твёрдый металл голубовато-белого цвета. Обладает высокой химической стойкостью. Этот элемент является одним из важнейших металлов, используемых в сталелитейной промышленности.

Хром – важный биогенный элемент, непременно входящий в состав тканей растений, животных и человека. Среднее содержание этого элемента в растениях – 0,0005 %.

Во взрослом человеческом организме содержание хрома колеблется от 6 до 12 мг. Причем достаточно точно физиологическая потребность в хроме для человека не установлена. Принято считать, что человеку требуется в сутки примерно 20–300 мкг этого элемента.

Основные источники отравления хромом:

Хром и его соединения (хромовый ангидрид, окись хрома, хромовая кислота и ее соли, дихромат калия, хромовая смесь) применяются во многих отраслях. Например, в химической, керамической, текстильной и спичечной промышленности, в фотографии, производстве фунгицидов, органических красителей, карандашей, а также как дегазирующее средство. Отравление хромом происходит при поступлении хрома в организм через органы дыхания, пищеварительный аппарат и кожу.

Симптомы отравления:

Соединения хрома оказывают раздражающее и прижигающее действие на слизистые оболочки и кожу. При вдыхании паров наблюдаются раздражение слизистых оболочек, головокружение и озноб, тошнота и рвота, боль в желудке и животе, а также анемия.

При попадании внутрь наблюдаются ожоги пищеварительного аппарата, поражение почек и печени (токсическая желтуха).

Возникают астматические приступы, возрастает частота возникновения рака легких. Так как соединения хрома обладают канцерогенным действием.

Меры предосторожности:

На производстве: наличие вытяжных вентиляционных устройств. Обязательное наличие средств индивидуальной защиты (респираторы, противогазы). Смазывание носовых ходов рыбьим жиром либо смесью животного воска с вазелином. Защита кожи рук применением профилактических мазей перед работой. После работы мытье рук 5% раствором натрия тиосульфата или 10% раствором натрия бисульфата. Предварительные и периодические медицинские осмотры

Ртуть

Ртуть – природный химический элемент, металл, находящийся в жидком состоянии в условиях, которые мы называемым нормальными. Ртуть нужна при изготовлении гальванических элементов (химический источник электрического тока, основанный на взаимодействии двух металлов и (или) их оксидов в электролите) измерительных приборов (включая термометры и барометры), ламп освещения (энергосберегающих и других). Этот тяжелый металл используют в стоматологии для изготовления некоторых зубных пломб, в косметологии (в частности, при производстве средств для осветления кожи) и в фармакологии.

Ртуть – относительно редкий элемент. В обнаруженных месторождениях находится лишь 0,02% от всего ее объема. Большая же часть ртути рассеяна, преимущественно, в горных породах.

Содержащаяся в земной коре ртуть высвобождается в окружающую среду в результате вулканической деятельности, выветривания скальных пород и, разумеется, в итоге действий человека. Особенно этому способствует выработка энергии на угольных электростанциях, сжигание угля в домах для обогрева и приготовления пищи (уголь содержит ртуть, которая высвобождается при сжигании). Угольные электростанции, котельные и домашние печи «производят» почти половину выделяемой в воздух ртути. Также ртуть попадает в воздух в ходе различных промышленных процессов, при использовании мусоросжигательных установок и т.д.

Люди могут подвергаться воздействию ртути в любой ее форме в разных обстоятельствах.

По информации Всемирной организации здравоохранения вдыхание паров ртути может оказывать вредное воздействие на нервную, пищеварительную и иммунную системы, легкие и почки и может приводить к смерти. Неорганические соли ртути оказывают коррозийное воздействие на кожу, глаза и желудочно-кишечный тракт и могут приводить к интоксикации почек при проглатывании.

Неврологические и поведенческие расстройства могут наблюдаться после вдыхания, проглатывания или кожного контакта с различными соединениями ртути. Симптомы включают тремор, бессонницу, потерю памяти, нервно-мышечные расстройства, головные боли, а также когнитивную и моторную дисфункцию (http://www.who.int/).

Наиболее ядовита не сама металлическая ртуть, а ее пары.. Наиболее опасное воздействие на организм может произойти при вдыхании паров элементарной ртути во время промышленных процессов, а также при употреблении в пищу загрязненных продуктов (рыбы, моллюсков и др.). Попадая в окружающую среду, ртуть под влиянием бактерий может превращаться в метилртуть, которая, в свою очередь, может аккумулироваться в моллюсках и рыбе и далее по пищевой цепочке передаваться человеку.

Самым чувствительным к воздействию ртути является плод человека – ртуть может оказать воздействие на развитие мозга и нервной системы будущего младенца. У детей, которые в утробе матери подвергались воздействию метилртути, могут быть нарушены когнитивное восприятие, мышление, память, внимание, речь, а также мелкая моторика и визуально-двигательная координация.

Сейчас установлено, что наряду с общетоксическим действием (отравлениями) ртуть и ее соединения вызывают гонадотоксический (воздействие на половые железы), эмбриотоксический (воздействие на зародыши), тератогенный (пороки развития и уродства) и мутагенный (возникновение наследственных изменений) эффекты.

Свинец

Это природный токсичный металл, который встречается в земной коре. Широкое применение данного вещества в промышленности привело к масштабному экологическому загрязнению, а также к негативному воздействию на людей.

Главные источники экологического загрязнения – это добыча, выплавка, промышленное производство, использование продукции, содержащей свинец, переработка вторсырья и размещение отходов. Кроме того, в некоторых странах по-прежнему используется свинцовая краска и этилированный бензин (бензин с антидетонационной присадкой – тетраэтилсвинец).

Также свинец применяется при изготовлении краски, витражей, хрустальной посуды, боеприпасов, ювелирных изделий, игрушек, и, кроме того, в некоторых видах косметики. Может представлять опасность и питьевая вода, поступающая через свинцовые трубы или трубы, соединенные свинцовым припоем. Серьезный вред окружающий среде наносят и оставшиеся без утилизации автомобильные аккумуляторы (они также содержат свинец).

Свинец – это вещество, способное накапливаться в человеческом организме. При попадании свинца в кровоток организм ошибочно принимает его за кальций и допускает к жизненно важным «объектам»: клеткам костного мозга, почек и головного мозга. Со временем он также накапливается в зубах и костях.

Особенно уязвимы перед воздействием свинца дети младшего возраста. Из-за присущей детям любознательности и привычке тянуть руки в рот дети кладут в рот и проглатывают свинцовосодержащие или покрытые свинцом предметы, например загрязненную почву или пыль, отслаивающуюся свинцовую краску. Дети, например, могут отковыривать и съедать свинцовую краску со стен, с дверных косяков и мебели.

По некоторым данным, воздействие свинца в детском возрасте является одним из факторов, вызывающих ежегодно порядка 600 тысяч новых случаев развития у детей нарушений умственной деятельности. Это вещество нарушает функционирование мозга и центральной нервной системы, вызывая кому, судороги и даже смерть. Дети, выжившие после тяжелого отравления свинцом, могут страдать от задержки психического развития и необратимых поведенческих расстройств.

Свинец вызывает долгосрочные последствия у взрослых (в том числе — повышенный риск развития гипертонии и повреждение почек). Влияние высокого уровня свинца на беременных женщин: может вызывать выкидыши, мертворождения, преждевременные роды.

Не существует какого-либо известного уровня воздействия свинца, который считается безопасным. Даже такое незначительное содержание свинца в крови, как 5 мкг/дл, что некогда считалось «безопасным уровнем», может приводить к снижению интеллекта у детей, поведенческим трудностям и проблемам в учебе.

При отравлении свинцом наблюдаются следующие симптомы:

• спазматическая боль в животе (как при колике);
• запор, снижение аппетита;
• повышенная раздражительность;
• бледность, вызванная снижением уровня гемоглобина;
• задержка роста;
• задержка развития;
• неспособность надолго удерживать внимание;
• судороги.

Всемирная организация здравоохранения называет свинец одним из 10 химических веществ, вызывающих основную обеспокоенность в области общественного здравоохранения.

В 2009 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) и Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) выступили с инициативой создания Глобального альянса по отказу от применения свинца в красках. Задача Альянса – сосредоточить и активизировать усилия для того, чтобы навсегда исключить возможность попадания свинца из красок в организм детей, а также свести к минимуму воздействие данного металла.

Более широкая цель – содействие поэтапному сокращению производства и продажи красок, содержащих свинец, чтобы, в итоге, ликвидировать связанный с ними риск.

Тяжелые металлы как фактор загрязнения окружающей среды (обзор литературы) Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ / БИОАККУМУЛЯЦИЯ / МИКРОЭЛЕМЕНТЫ / ТЕХНОГЕНЕЗ / МОНИТОРИНГ / ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ / MONITORING. ENVIRONMENTAL CONTAMINATION / HEAVY METALS / BIOACCUMULATION / MINERALS / TECHNOGENESIS

Аннотация научной статьи по ветеринарным наукам, автор научной работы — Теплая Галина Анериевна

В статье приводится обзор данных литературы по содержанию тяжелых металлов в объектах биосферы (вода, почва, воздух) и их негативное воздействие на организм человека.

Похожие темы научных работ по ветеринарным наукам , автор научной работы — Теплая Галина Анериевна

Микроэлементозы — как возможные и реальные экологически обусловленные заболевания в Астраханском регионе

HEAVY METALS AS A FACTOR OF OENVIRONMENTAL POLLUTION (review)

This article reviews the literature on the content of heavy metals in the objects of the biosphere (water, soil, air) and their adverse effects on the human body

Текст научной работы на тему «Тяжелые металлы как фактор загрязнения окружающей среды (обзор литературы)»

АСТРАХАНСКИЙ ВЕСТНИК ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ

№ 1 (23) 2013. с. 182-192.

УДК: 546.3; 577.4 (20)

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ КАК ФАКТОР ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Галина Анериевна Теплая аспирант кафедры общей гигиены Астраханская государственная медицинская академия

тяжелые металлы, биоаккумуляция, микроэлементы, техногенез, мониторинг, загрязнение окружающей среды

В статье приводится обзор данных литературы по содержанию тяжелых металлов в объектах биосферы (вода, почва, воздух) и их негативное воздействие на организм человека.

HEAVY METALS AS A FACTOR OF OENVIRONMENTAL POLLUTION (review)

Galina Anerievna Teplay Astrakhan State Medical Academy tkleon@mail.ru

heavy metals, bioaccumulation, minerals, technogenesis, monitoring. environmental contamination

This article reviews the literature on the content of heavy metals in the objects of the biosphere (water, soil, air) and their adverse effects on the human body

Термин тяжелые металлы (ТМ), характеризующий широкую группу загрязняющих веществ, получил в последнее время значительное распространение. В различных научных и прикладных работах авторы по-разному трактуют значение этого понятия. В связи с этим количество элементов, относимых к группе ТМ, изменяется в широких пределах. В качестве критериев принадлежности используются многочисленные характеристики: атомная масса, плотность, токсичность, распространенность в природной среде, степень вовлеченности в природные и техногенные циклы. В некоторых случаях под определение тяжелых металлов попадают элементы, относящиеся к хрупким (например, висмут) или металлоидам (например, мышьяк).

В работах, посвященных проблемам загрязнения окружающей природной среды и экологического мониторинга, на сегодняшний день к ТМ относят более 40 металлов периодической системы Д.И. Менделеева с атомной массой свыше 50 атомных единиц: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi и др. [9]. При этом немаловажную роль в категорировании ТМ играют следующие условия: их высокая токсичность для живых организмов в относительно низких концентрациях, а также способность к биоаккумуляции.

Так, в ставших уже классическими работах Ю.А. Израэля, 1979 г. в перечне химических веществ, подлежащих определению в природных средах на фоновых станциях в биосферных заповедниках, в разделе тяжелые металлы названы РЬ, ^, Cd, As. С другой стороны, согласно решению Целевой группы по выбросам тяжелых металлов, работающей под эгидой Европейской Экономической Комиссии ООН и занимающейся сбором и анализом информации о выбросах загрязняющих веществ в европейских странах, только Zn, As, Se и Sb были отнесены к тяжелым металлам. По определению Н. Реймерса отдельно от тяжелых металлов стоят благородные и редкие металлы, соответственно, остаются только РЬ, Си, Zn, №, Cd, ^, Sb, Sn, Bi, ^. В прикладных работах к числу тяжелых металлов чаще всего добавляют Р^ Ag, W, Fe, Аи, Мп. По классификации Н. Реймерса, 1992 г. тяжелыми следует считать металлы с плотностью более 5 г/см3.

По биологической классификации химических элементов ТМ принадлежат к группам микро-и ультрамикроэлементов [1,2].

Таким образом, к тяжелым металлам по мнению большинства исследователей относятся Pb, ^, Zn, №, Cd, ^, Sb, Sn, Bi, ^. Тяжелые металлы при избыточном попадании в объекты окружающей среды ведут себя как токсиканты и экотоксиканты. При этом к токсикантам относятся элементы и соединения, оказывающие вредное воздействие на отдельный организм или группу организмов, а экотоксикантами являются элементы или соединения, негативным образом воздействующие не только на отдельные организмы, но и на экосистему в целом. Специалистами по охране окружающей среды среди металлов-токсикантов выделена приоритетная группа. В нее входят кадмий, медь, мышьяк, никель, ртуть, свинец, цинк и хром как наиболее опасные для здоровья человека и животных. Из них ртуть, свинец и кадмий наиболее токсичны.

Поступление ТМ в окружающую среду связано с активной деятельностью человека. Их основные источники — промышленность, автотранспорт, котельные, мусоросжигающие установки и сельскохозяйственное производство. К отраслям промышленности, загрязняющим окружающую среду ТМ, относятся черная и цветная металлургия, добыча твердого и жидкого топлива, горно-обогатительные комплексы, стекольное, керамическое, электротехническое производство и др. Свинец широко используется в производстве аккумуляторов, оболочек электрических кабелей, медицинской техники, хрусталя, оптического стекла, красок, многочисленных сплавов и т.д., не говоря уже о производстве, связанном с его получением. В сельскохозяйственном производстве загрязнение почвы ТМ связано с использованием удобрений и пестицидов.

Транспорт является источником более половины всех выбросов в атмосферу. Котельные, работающие на твердом и жидком топливе, загрязняют окружающую среду не только ТМ, но и различными оксидами. Сжигание мусора сопровождается поступлением в биосферу целого ряда тяжелых металлов: кадмия, ртути, свинца, хрома и др.

Для крупных городов с многопрофильной промышленностью характерно присутствие в окружающей среде не отдельного загрязнителя, а ассоциации тяжелых металлов, способных оказывать комбинированное действие на организм, при котором может наблюдаться как суммирование эффектов, так и их потенцирование [18,21].

Опасные уровни загрязнения окружающей среды ТМ отмечаются во многих промышленных развитых территориях [21,22,23],

Кроме антропогенных источников загрязнения среды обитания тяжелыми металлами существуют и другие, естественные, например вулканические извержения. Увеличение концентрации металлов -токсикантов в поверхностных водах 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.

Попавшие в окружающую среду соединения тяжелых металлов загрязняют атмосферный воздух, воду, почву, попадают в растения и организмы животных, населяющих данную местность. Миграция металлов в биосфере позволяет объяснить пути поступления их в организм человека (рис. 1).

Пыль —»-рте™® воды Л Г 1 г — Потва

Водные организмь ► Животные

Рио. 1 Пути поступления ТМ в организм чшюеака

Актуальность проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами объясняется, прежде всего, широким спектром их действия на организм человека. ТМ влияют практически на все системы организма, оказывая токсическое, аллергическое, канцерогенное, гонадотропное действие. Доказано эмбриотоксическое действие ТМ через фетоплацентарную систему, а также их мутагенное воздействие. Многие тяжелые металлы обладают тропностью — избирательно накапливаются в определенных органах и тканях, структурно и функционально нарушая их. Выбор тропного органа зависит также от дозы и пути поступления ТМ в организм. На сегодняшний день возродился интерес к роли микроэлементов в патогенезе многих соматических и эндемических заболеваний [1].

Загрязнение окружающей среды токсичными металлами в первую очередь сказывается на детях, так как интенсивное накопление различных токсичных элементов происходит еще в плаценте [9, 16]. Это приводит к появлению врожденных уродств, снижению иммунитета, развитию множества болезней, зачастую с хронизацией патологического процесса, задержке умственного и физического развития. Вырастает поколение ослабленных людей, восприимчивых к инфекции, с высоким риском развития ИБС и онкопатологии [22].

Соединения ТМ поступают в организм преимущественно через желудочно -кишечный тракт с пищевыми продуктами, водой, в меньшей степени — через органы дыхания. ТМ поступают также через кожу при контакте с загрязненными средами: воздухом, водой. Тяжелые металлы, попадая в организм человека, накапливаются по ходу биологической цепи: почва (вода) — растение — животное — продукция — человек. Поэтому необходим тщательный токсикологический контроль продуктов, который должны обеспечивать соответствующие службы: станции защиты растений,

агрохимические и ветеринарные лаборатории, центры государственного санитарно-эпидемиологического надзора. Система экологической сертификации должна влиять на цену продукции, а возможность экспертизы — быть максимально доступной.

Возросшая нагрузка на организм, обусловленная широким производством вредных для человека химических продуктов, попадающих в окружающую среду, изменила иммунобиологическую реактивность жителей городов, включая детское население. Это приводит к расстройствам основных регуляторных систем организма, способствуя

массовому росту заболеваемости, генетическим нарушениям и другим изменениям, объединенных понятием — экологическая патология [1,24].

В условиях экологического неблагополучия раньше других систем реагируют иммунная, эндокринная и центральная нервная системы, вызывая широкий спектр функциональных расстройств. Затем появляются нарушения обмена веществ и запускаются механизмы формирования экозависимого патологического процесса [3].

Изучением содержания ТМ в биосфере и получением экологически чистой продукции в условиях неблагоприятной экологической ситуации занимаются ученые во всем мире. Большой вклад в решение данной проблемы внесли российские ученые. В.И. Вернадский и его ученик А.П. Виноградов в 20 — 40-х годах XX столетия. Исследованиям в этой области посвящены труды Ковальского В.В.[1974, 1976, 1982], Ковалевского А.Л. [1975,1984, 1991], Добровольского В.В.[2003], Большакова В.А. [1978], Иванова

В.В.[1966], Ильина В.Б.[1991], Соколова О.А. [1999]. Решением проблемы снижения уровня содержания токсичных элементов (тяжелых металлов и радионуклидов) в звене почва — растение, корм (рацион) — организм животного — продукция занимаются ученые [1,2,4,5,8,10,12,13,14,15,17].

Большинство фундаментальных исследований о негативном влиянии ТМ на состояние здоровья населения выполнены на территориях РФ, характеризующихся развитой промышленностью, особенно горнодобывающей, предприятиями черной и цветной металлургии, развитой транспортной транзитной сетью, что определяет присутствие мощных источников загрязнения.

Вместе с тем работы по оценке риска всего комплекса ТМ, реально присутствующих в окружающей среде, для здоровья населения на территориях с невысокими уровнями воздействия на сегодняшний день практически отсутствуют. Проблема длительного воздействия низких концентраций химических веществ, в плане возможно скрытых, отдаленных во времени изменений в организме становится все актуальнее и чаще привлекает внимание исследователей [20].

Значительная часть территории Российской Федерации в настоящее время не затронута исследованиями, направленными на установление особенностей элементного статуса населения. Достаточно хорошо изучены мегаполисы Москва и Санкт-Петербург, Новосибирск, Нижний Новгород, Московская и Челябинская области [3,4,15,17,24].

Ряд публикаций последних лет посвящен изучению различных аспектов, связанных с поступлением ТМ в объекты окружающей среды, и воздействию этих веществ на организм человека и животных. Среди них выделяются работы Воробьевой А.И. [1970], Кабата-Пендиас А. Пендиас X. [1989], Ильина В.Б. [1991], Гильденскнольда Р.С. [1992], Покатилова Ю.Г. [1993], Поздняковского В.М. [1996], Тутельяна В.А. [1997], Саломатина А.Д. [1999], Фомичева Ю.П. [2000].

Для ТМ почва является емким акцептором, занимающим место в круговороте химических загрязнителей в биосфере. Почва находится в постоянном взаимодействии с другими экологическими системами — атмосферной, гидросферой, растительным миром и является важным источником поступления ТМ в организм человека. Поступившие в почву ТМ в процессе активного их извлечения из почвы корневой системой, могут накапливаться в сельскохозяйственных культурах, а при вымывании поверхностными водами концентрируется в водных организмах, донных отложениях. Установлено, что металлы сравнительно быстро накапливается в почве и крайне медленно из нее удаляются. Первый период полуудаления (т.е. удаления половины от начальной концентрации) ТМ значительно варьирует у различных элементов и занимает весьма продолжительный период времени: для цинка — от 70 до 510 лет; кадмия — от 13 до 110 лет, меди — от 310 до 1 500 лет, свинца — от 770 до 5 900 лет.

Изучению ТМ в почве посвящено большое количество исследований. Подробно рассмотрены источники поступления ТМ в почву и проанализировано валовое содержание целого ряда металлов [2, 4,10,15,17,21].

На концентрацию ТМ оказывают влияние свойства почв. В почвах тяжелого гранулометрического состава, как правило, обнаруживаются более высокие концентрации ТМ, песчаные и супесчаные почвы в меньшей степени накапливают их. Значительное влияние оказывают кислотно-основные свойства почв. В условиях кислой среды нерастворимая часть фракции ТМ переходит в растворимые формы, тем самым концентрация ТМ в кислых почвах может нарастать [12].

Накопление ТМ в почве отрицательно влияет на ее плодородие, микробиологическую деятельность, рост и развитие растений, а также на качество растениеводческой продукции. При обычной (фоновой) концентрации тяжелых металлов в почве растения способны регулировать их поступление через корневую систему. При повышенных концентрациях защитные и регулирующие механизмы растений уже не могут препятствовать поступлению ТМ в вегетативные органы.

Характер распределения ТМ в биомассе растений такой: больше всего их скапливается в корнях, корнеплодах, клубнях, несколько меньше — в надземных зеленых органах и еще меньше — в плодах. Часть ТМ может проникать в растительный организм не через корни, а с поверхности листьев. Доступность их через листья неодинакова и уменьшается в ряду: кадмий, свинец, цинк, медь, марганец, железо.

В результате интенсивного движения транспорта вдоль автомагистралей образуются своеобразные техногенные аномалии. Почвы придорожной зоны содержат цинка и меди в несколько десятков и даже сотен раз больше, чем почвы, удаленные от автомагистралей. В придорожной полосе накопление ТМ в кормовых и овощных растениях часто достигает уровня, оказывающего вредное влияние на организм человека и животных.

Ионы металлов являются непременными компонентами природных водоемов. Источниками загрязнения вод ТМ служат сточные воды гальванических цехов, недостаточно очищенные канализационные воды, стоки промышленных предприятий и поверхностный сток с территории города. ТМ входят в состав удобрений и пестицидов и могут попадать в водоемы вместе со стоком с сельскохозяйственных угодий.

Повышение концентрации ТМ в природных водах часто связано с другими видами загрязнения, например, с закислением. Выпадение кислотных осадков способствует снижению значения рН и переходу металлов из сорбированного на минеральных и органических веществах состояния в свободное.

Изучению путей поступления и содержания ТМ в различных водах посвящено множество работ [26,27,28,29,30].

Большое влияние на геохимические параметры загрязнения территорий современной урбанизированной среды промышленных центров оказывают вредные химические вещества атмосферного воздуха, которые осаждаются вблизи источников загрязнения и накапливаются на поверхности почвенного покрова, вследствие чего обуславливают его быструю антропогенную трансформацию. В России, свыше 62 млн. га загрязнено выбросами промышленных предприятий, в результате добычи полезных ископаемых и работы топливно-энергетического комплекса нарушено 1,0 млн. га продуктивных земель [31]. Проблемой загрязнения почв, природных вод, снега и растительной продукции тяжелыми металлами на территории Российской Федерации занимались многие ученые [1,4,7,8,10].

Загрязнение ТМ объектов биосферы (почва, вода, воздух) является причиной накопления их в пищевом сырье как растительного, так и животного происхождения в количествах, порой превышающих санитарно-гигиенические нормы.

Обеспечение безопасности пищевых продуктов входит в число приоритетных направлений государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации. Являясь источником энергетического и пластического материалов, а также биологически активных веществ, пищевые продукты одновременно могут быть и носителями многих потенциально опасных соединений как природного, так и антропогенного происхождения [1,19,24].

К одной из наиболее значимых групп контаминантов пищевых продуктов относятся ТМ (свинец, кадмий, мышьяк, ртуть), которые обладают широким спектром неблагоприятного действия и представляют значительную опасность при хроническом воздействии, даже в небольших дозах [1,24,32,33].

В связи с этим в Российской Федерации, как и во многих странах, осуществляется мониторинг за содержанием этой группы поллютантов в пищевых продуктах, результаты которого ежегодно обобщаются в «Государственных докладах о санитарно -эпидемиологической обстановке в Российской Федерации» (2005 -2011г.). Ежегодно только в системе Роспотребнадзора проводится около 1,5 млн. исследований по санитарно-химическим показателям. Накоплен огромный массив данных, который представляет значительный интерес не только с точки зрения предотвращения реализации некачественных и опасных пищевых продуктов, но и для разработки стратегии управления безопасностью пищевой продукции с современных позиций оценки риска, обоснования и определения приоритетных направлений дальнейших исследований.

Большое число публикаций и научных исследований последних лет посвящено изучению содержания и накопления ТМ в пищевом сырье и продуктах питания, растительного и животного происхождения, а также разработкой рекомендаций, направленных на предупреждение неблагоприятного воздействия этих токсикантов на организм человека Дьячук Т.И. [2004], Масленников А.И. [2006], Панова Е.В. [2007], Федосеенко С.В. [2004], Колесникова Е.В. [2002], Зубкова В.М. [2003], Ваймер А.А. [1999], Гельдымамедова Э.А. [2007], Григорьева Т.И. [2007], Карегина Ж.И. [2000] и др.

В соответствии с международными требованиями, разработанными объединенной комиссией ФАО/ВОЗ, необходим, в первую очередь, контроль за содержанием в пищевых продуктах ТМ — Pb, Cd, As, ^, Zn, ^. В настоящее время определены допустимые уровни содержания токсических элементов в различных группах продовольственного сырья и пищевых продуктов.

Допустимые уровни содержания токсических элементов в различных группах

продовольственного сырья и пищевых продуктов

Г руппы пищевых продуктов Допустимые уровни содержания токсических элементов в различных группах продовольственного сырья и пищевых продуктов в мг/кг

Мясо, мясопродукты, птица, яйца 0,5-1,0 0,1-1,0 0,05-1,0 0,03-0,2

Молоко и молочные продукты 0,1-0,5 0,05-0,3 0,03-0,2 0,005-0,03

Рыба, нерыбные продукты промысла и продукты, вырабатываемые из них 0,5-10,0 1,0-5,0 0,2-2,0 0,1-1,0

Зерно (семена) мукомольнокрупяные и хлебобулочные изделия 0,035-0,5 0,15-0,3 0,07-0,1 0,015-0,03

Сахар, кондитерские изделия 0,5-1,0 0,3-1,0 0,05-0,5 0,01-0,1

Плодоовощная продукция 0,3-1,0 0,1-0,3 0,03-0,2 0,03-0,05

Масличное сырье и жировые продукты 0,1-1,0 0,1-0,3 0,03-0,2 0,03-0,05

Напитки 0,03-0,3 0,05-0,2 0,001-0,03 0,0005-0,005

Другие продукты 0,2-10,0 0,1-3,0 0,1-1,0 0,03-1,0

Из всех токсичных элементов, нормируемых в пищевых продуктах, в данной работе будут рассмотрены свинец, кадмий, мышьяк и ртуть.

Свинец является естественным компонентом таких природных сред, как почва, атмосферный воздух, вода. В результате природной эмиссии в атмосферу ежегодно поступает в среднем 27 тысяч тонн свинца, однако все же большая его часть поступает в окружающую среду в результате деятельности человека, т.е. из антропогенных источников [1]. Вследствие широкой распространенности свинца в окружающей среде он в той или иной мере содержится во всех видах пищевых продуктов. Так, среди овощных культур наибольшее содержание свинца отмечено в свекле, моркови, луке, наименьшее — в капусте. Показана возможность накопления свинца в картофеле, ячмене, овсе, внутренних органах домашних животных. Уровни свинца в растениях, произрастающих близко к автодороге, выше, чем с участков, удаленных от дороги. По этим же данным, содержание свинца в мышечной ткани и субпродуктах крупного рогатого скота составляет 0,9 и 2,4 мг/кг, соответственно, причем наибольшее количество свинца накапливается в почках. При этом более высокий уровень характерен для старых животных, что указывает на аккумуляцию данного токсичного элемента в организме животного с возрастом.

Основными путями поступления свинца в организм человека являются пероральный (с водой и продуктами питания), ингаляционный, а также поступление через кожу. Всасывание свинца в желудочно-кишечном тракте у взрослых составляет от 15% поступившего с пищей, а у детей и беременных женщин его абсорбция может достигать 50%.

Свинец, каким бы путем ни поступал в организм, главным образом аккумулируется в костях. Воздействие свинца и на сегодняшний день остается серьезной проблемой, особенно для детей. Отравление этим тяжелым металлом обычно происходит через старые краски, загрязненную воду и продукты, а также через косметику, кухонную утварь, консервные банки и бензин. Повышенное содержание свинца в организме вызывает анемию, почечную недостаточность и умственную отсталость

На всасывание свинца оказывают существенное влияние различные факторы. Так, кальций, железо, магний и цинк снижают всасывание свинца, что объясняется конкуренцией металлов на участках связывания, и переносчиках в эпителии кишечника. Усиление всасывания свинца наблюдается при полном и частичном голодании. Период полувыведения свинца из крови и мягких тканей составляет в среднем 25 -40 дней. К стабильной фракции относится свинец скелета, период полувыведения которого составляет более 25 лет. Основными путями выведения свинца из организма являются экскреция с мочой (80%), в меньшей степени с калом (15%), потом, слюной и волосами (5%).

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 сатурнизма. Органами-мишенями при отравлении свинцом являются кроветворная и нервная системы, почки. Менее значительный ущерб сатурнизм наносит желудочно-кишечному тракту.

Один из основных признаков болезни — анемия, возникающая в результате усиленного гемолиза. Эта анемия характеризуется «точечным крапом» эритроцитов в виде базофильных гранул, хорошо выявляемых при окраске метиленовым синим.

На уровне нервной системы отмечается поражение головного мозга и периферических нервов. Сатурнизм — обусловленная энцефалопатия чаще наблюдается у детей, реже — у взрослых. В головном мозге выражен диффузный отек серого и белого вещества в сочетании с дистрофическими изменениями кортикальных и ганглионарных нейронов, демиэлинизация белого вещества.

Для хронического сатурнизма характерно развитие хронического гингивита и появление в полости рта темной каемки на десне, так называемой «свинцовой десны» [1].

Естественное содержание кадмия в объектах окружающей среды относительно невелико, и в основном его наличие является следствием антропогенных выбросов [21]. Наибольшее поступление кадмия в атмосферу связано с деятельностью промышленных предприятий (34 тонны в год) и сжиганием разнообразных отходов (31 тонна в год) [1]. Основными путями поступления кадмия в организм человека являются пероральный, ингаляционный и через кожу. Всасывание кадмия в желудочно-кишечном тракте составляет 4-5% и происходит в тонком кишечнике. Всасывание кадмия усиливается в случае дефицита кальция, железа и белка. При этом, всасывание кадмия угнетается цинком, а также молоком и солями желчных кислот. Действие молока объясняется повышенным содержанием в нем кальция, а солей желчных кислот мицеллообразованием. Абсорбция кадмия в кишечнике повышается в условиях физиологического стресса, при беременности и кормлении грудью. У новорожденных уровень всасывания кадмия в кишечнике значительно выше, чем у взрослых. Около 50% поступившего в организм кадмия обнаруживается в почках, около 15% — в печени и около 20% — в мышцах. Содержание кадмия в почках возрастает по мере поступления данного токсичного элемента в организм до достижения человеком возраста 50 -60 лет, а затем снижается в результате возрастных почечных изменений. Основным путем выведения кадмия из организма является его экскреция с калом. Кроме того, данный токсичный элемент выводится из организма с мочой, слюной, через волосы и с грудным молоком. Период полувыведения кадмия составляет по разным оценкам от 10 до 38 лет. Основным критическим органом, характеризующим интенсивность кадмиевой нагрузки на организм, являются почки, поражение которых характеризуется нарушениями реабсорбции в дистальных канальцах с протеинурией, в тяжелых случаях сопровождающимися аминоацидурией, глюкозурией и фосфатурией. Кроме того, металлический кадмий является доказанным для человека канцерогеном, вызывая рак простаты, легких, кожи, почек и мочевого пузыря.

Мышьяк является естественным компонентом более 200 природных минералов. Около трети выбросов мышьяка в атмосферу осуществляется из природных источников.

Источниками мышьяка могут служить выбросы предприятий стекольной, радиоэлектронной (полупроводниковой), металлургической промышленности, ТЭЦ, автомобилей.

Соединения мышьяка хорошо всасываются в желудочно-кишечном тракте, и через несколько дней от 45 до 15% поступившего количества выделяется с мочой. Основным путем выделения мышьяка является экскреция с мочой, в меньшей степени — с калом, волосами, ногтями, через кожу и с грудным молоком.

Поступая в организм человека в повышенных количествах, мышьяк, в первую очередь, может вызвать нарушение функций печени, аллергические реакции, изменения состояния кожи (гиперкератоз, дерматит), поражение сосудов (в первую очередь, нижних конечностей), снижение слуха, повышенную возбудимость ЦНС, раздражительность, головные боли, угнетение иммунитета, кроветворения. Повреждения головного мозга редки. Больше страдают периферические нервы, в которых резко выражены явления демиелинизации вплоть до деструкции осевых цилиндров. Характерны темно-коричневые пигментации в виде изолированных или сливающихся пятен на коже. На ладонях и стопах развивается гиперкератоз. В этих участках часто возникают эпидермоидные карциномы.

Главными осложнениями острой интоксикации являются внутрисосудистый гемолиз, острая почечная, печеночная недостаточность, кардиогенный шок. Отдаленными последствиями острых отравлений у детей может быть значительное снижение остроты

слуха. Поражение нервной системы проявляется в виде токсической энцефалопатии (нарушение речи, координации движений, эпилептиформных судорог, психозов).

Ртуть попадает в окружающую среду как в результате естественного испарения ее из земной коры, так и в результате промышленного загрязнения. Естественные выбросы ртути могут достигать 25-12000 тонн в год. До недавнего времени семена зерновых протравляли ртутью, и это отразилось на ее содержании в почве. Из овощей особенно сильно аккумулируют ртуть капуста, горький перец и фасоль. Темные сорта винограда поглощают больше ртути, чем светлые. Достаточно большое количество ртути попадает в окружающую среду самым обычным образом — при разбивании медицинских термометров. Этот тяжелый металл присутствует почти во всех морских продуктах, материале для зубных пломб, многих косметических средствах, пестицидах и фунгицидах (противогрибковых препаратах). При вдыхании паров ртути она концентрируется в мозге. Возникают нервно-психические нарушения, головокружение и постоянные головные боли, снижается память, расстраивается речь, возникает скованность, общая заторможенность.

Ртуть опасна, так как действует бессимптомно. Необратимые процессы в организме начинаются незаметно: появляются головная боль, головокружение, воспаление десен, затруднения в концентрации внимания, бессонница, выпадение волос. И только через какое-то время нарушается речь, появляется состояние страха, нервозность или сонливость, количество белых кровяных телец уменьшается. Все это признаки потери иммунитета, состояние, при котором даже незначительная инфекция может оказаться смертельной. Ртуть накапливается в организме животных и людей понемногу, но те, кто живет вблизи от предприятий, загрязняющих воздух отравляющими веществами, накапливают в себе огромное количество этих ядов, причем их накопления могут дать о себе знать и в последующих поколениях. Если этот металл проникает в организм достаточно длительное время, то это приводит человека к опасной болезни — миастении (потеря проведения нервно-мышечных импульсов), заболеваниям почек и печени. При хроническом отравлении ртутью развиваются астеновегетативный синдром, тремор, психические нарушения, лабильный пульс, тахикардия, гингивит, протеинурия, изменения со стороны крови. При пероральном поступлении ртути наблюдаются язвеннонекротический гастроэнтерит, в дальнейшем развивается некротический нефроз с гибелью эпителия проксимальных отделов почечных канальцев.

Независимо от пути поступления и формы соединения, ртуть накапливается в основном в почках до 90% ее общего содержания в организме. До 10% поступившей в организм ртути, особенно в форме метилртути, может содержаться в головном мозге. Примерно 90% общего количества абсорбированной метилртути выделяется из организма с калом и желчью и меньше — с мочой, потом, грудным молоком. Период полувыведения метилртути из организма человека — около 70 дней. Возможен также трансплацентарный перенос ртути [1].

Таким образом, в связи с интенсивным ростом и развитием промышленности, транспорта, индустриализацией и химизацией сельского хозяйства, ускорением научно -технического прогресса за последние годы значительно увеличилось и продолжает нарастать поступление в окружающую среду ТМ техногенного происхождения. Загрязнение объектов биосферы, в том числе пищевого сырья, как растительного, так и животного происхождения, солями ТМ, учитывая их высокую токсичность, способность накапливаться в организме человека, оказывать вредное воздействие даже в сравнительно низких концентрациях, может иметь ряд серьезных последствий для здоровья человека, вызывая развитие так называемых экологически обусловленных заболеваний. Неконтролируемое загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами угрожает

здоровью людей. Прием токсических веществ приводит к необратимым изменениям внутренних органов. В результате развиваются неизлечимые болезни: нарушения желудочно-кишечного тракта, печени, почечные и печеночные колики, параличи. Нередки смертельные случаи.

Это указывает на необходимость проведения экологического мониторинга содержания ТМ в воздухе, воде, почве. Проведение санитарно -гигиенического мониторинга пищевого сырья и продуктов питания на наличие в них ТМ. Дальнейшее изучение цепей миграции ТМ от их источника до человека. Разработать допустимые пределы концентраций металлов в биологических средах, характеризующие уровень антропогенной нагрузки и риск здоровью населения. Внедрение в систему социально -гигиенического мониторинга оценку содержания ТМ в биологических средах человека.

Снизить воздействие ТМ на здоровье населения можно, решив следующие задачи:

— организацию достоверного и оперативного контроля выбросов ТМ в атмосферу и

— прослеживание цепей миграции ТМ от источников до человека;

— налаживание широкого и действенного контроля (на различных уровнях, вплоть до бытового) содержания ТМ в продуктах питания, воде и напитках;

— проведение выборочных, а затем и массовых обследований населения на содержание ТМ в организме (в крови и моче).

1.Авцын А.П. Микроэлементозы человека / А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, М.А. Риш, Л.С. Строчкова // — М.: Медицина. 1991. — 496 С.

2.Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях // Л: Агропромиздат, 1987

3.Аксенова, О.И. Экологически обусловленные заболевания у населения Москвы, связанные с антропогенной нагрузкой/О.И. Аксенова, И.Ф. Волкова, А.П. Корниенко и др. //Гигиена и санитария. 2001. -№5. -С.82-84.

4.Большаков В.А. Загрязнение почв и растительности тяжёлыми металлами / В.А Большаков, Н.Я Гальпер, Г.А. Клименко, Т.И.. Лыткина, Е.В. Башта // М., 1978, 52 с.

5.Вяйзенен Г.Н. Ускорение выведения тяжелых металлов из организма животных / Г.Н. Вяйзенен, В.А Савин, В.А. Гуляев, Г.А. Вяйзенен, А.И. Токарь // — Великий Новгород, 1997. 301 с.

6.Вернадский В.И. Очерки геохимии // М.: Наука, 1983. — 422с.

7.Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах // М.: Изд-во АН СССР, 1957. — 237с.

8.Добровольский В.В. Учебник для студ. высш. учеб, заведений // М.: Издательский центр «Академия», 2003. — 400 с.

9.Зайцева О.Е. Особенности накопления микроэлементов в плаценте и пуповине при нормальной и осложненной гестозом беременности — автореферат Дисс.. ..канд .мед. наук / Зайцева О. Е — М.,2006 г.

10.Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение / Новосибирск: Наука, 1991

11.Израэль Ю. А. «Экология и контроль состояния природной среды» / 1979 г

12.Иванов В.В. Геохимия рассеянных элементов, Ga, ве, Gd, 1п, И в гидротермальных месторождениях / М., 1966.

13.Ковальский В.В. Биохимические пути приспособляемости организмов к условиям геохимической среды. / В сб.: Биохимическая роль микроэлементов и их применение в сельском хозяйстве и медицине. М.: Наука, 1974.-С.16-28.

14.Ковалевский А.Л. Биогеохимия растений / Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние, 1991 .-288с.

15.Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова / М.: Наука, 1985.-263 с.

16.Мищенко В.П. Токсичные металлы и беременность / Российский вестник перинатологии и педиатрии, 1997. №6. — С.59.

17.Мудрый И.В. Влияние химического загрязнения почвы на здоровье населения / И.В. Мудрый // Гигиена и санитария. -2008. №4. — С. 32-37.

18.Митрохин О.В. Оценка транслокального загрязнения как составная часть социальногигиенического мониторинга / О.В. Митрохин // Здоровье населения и среда обитания. 2001. — № 9. — С. 1114.

19.Онищенко Г.Г. Основы оценки риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду / Г.Г. Онищенко, С.М. Новиков, Ю.А. Рахманин и др. // М.: НИИ ЭЧ и ГОС, 2002. — 408 с. — Библиогр.: с.305-324.

20.Реймерс Н. Ф. Экология (теория, законы, правила, принципы и гипотезы) / Н. Ф. Реймерс // — М., 1994. — 367 с.

21.Ревич Б.А. Проблемы прогнозирования, «горячие точки» химического загрязнения окружающей среды и здоровье населения России // под ред. В.М. Захарова. 2007

22.Сидоренко Г.И., Кутепов Е.Н. Проблемы изучения и оценки состояния здоровья населения. / Г.И Сидоренко, Е.Н. Кутепов // Гиг. и сан. — 1994. — .№8. — С.33-36.

23.Соколов О.А. Экологическая безопасность и устойчивое развитие Книга 1 / О.А . Соколов В.А.. Черников Атлас распределения тяжелых металлов в объектах окружающей среды // — Пущино, ОНТИ ПНЦ РАН, 1999, 164 с.

24.Скальный А.В. — Микроэлементозы человека (диагностика и лечение): Практ. рук. для врачей и студентов медицинских вузов / А.В.Скальный // -М.: Изд-во «Научный мир», 1999. 95 с. (Серия «Школа биотической медицины»). — Библиогр.: с. 92-93.

25.Савельев С.И., Морозов В.Н., Свиридова Н.А., Харламов А.П., Шепелева О.А. Гигиеническая оценка выполненных мероприятий по организации санитарно-защитных зон предприятиями Липецкой области //Социально-гигиенический мониторинг здоровья населения. — Вып. 12. — Рязань, 2008. — С.110-112.

26.Марченко А.Л., Христофорова Н.К., Чернова E.H. Приморье — Сравнительная характеристика содержания тяжелых металлов в массовых видах рыб южного Приморья // Материалы международной научно-практической конференции в области экологии и безопасности жизнедеятельности «Дальневосточная весна» (г. Комсомольск — на Амуре, 27 апреля 2006). Комсомольск-на-Амуре//ГОУВПО «КнАГТУ», 2006. С. 181 — 184

27.Ваганов А.С. Содержание тяжелых металлов в тканях и органах леща Куйбышевского водохранилища / А.С. Ваганов, Е.С. Ваганова, Е.С. Климов // Тез. докл. Всерос. научно-практической конф. «Экологические проблемы промышленных городов», Саратов, 2011. Саратов: СГТУ, 2011. С. 32-34.

28.Говоркова Л.К. Выявление факторов накопления тяжелых металлов в органах рыб различных трофических групп (на примере Куйбышевского водохранилища): Автореф. дис. канд. биолог, наук / Л.К. Говоркова; Казанский гос. ун-т. Казань, 2004.-24

29. Говоркова Л.К Опасность загрязнения промысловых рыб Куйбышевского водохранилища тяжелыми металлами / Л.К. Говоркова, Н.Ю. Степанова, O.K. Анохина, О.Г. Яковлева, В.З. Латыпова // Безопасность жизнедеятельности. 2004. — №2. — С.45-51.

30.Воробьев Д.В. Биогенная миграция металлов в грунтах, воде и растениях Нижней Волги /Воробьев Д.В., Андрианов В.А., Осипов Б.Е.// Сб. статей (Составители: В.П. Пилипенко и А.В. Федотова). Астрахань. Издательский дом Астраханского госуниверситета, ч.11. 2007. С. — 16-22.

31.Чубирко, М.И. Г игиеническая диагностика влияния загрязнения атмосферного воздуха на здоровье населения [Текст] /М. И. Чубирко, Н. М. Пичужкина // Здоровье населения и среда обитания. — 2008. — Янв. (№ 1). — С. 19-20

32.Хотимченко С.А. Токсиколого-гигиеническая характеристика некоторых приоритетных

загрязнителей пищевых продуктов и разработка подходов к оценке их риска для здоровья населения. Дис. д-ра мед.наук. M., 2001.

33.Тутельян В.А., Суханов Б.П., Керимова М.Н, Елизарова Е.В, Батурин А.К., Хотимченко С.А., Бессонов В.В. Методы анализа пищевых и биологически активных веществ (метод определения макро- и микроэлементов). Изд. — «ГЭОТАР-МЕД», 2004 г.

Источник https://bezotxodov.ru/jekologija/zagrjaznenie-tjazhelymi-metallami

Источник https://ecomuseum.kz/proekty/chemical-safety/problems/hazardous-substances/heavy-metals/

Источник https://cyberleninka.ru/article/n/tyazhelye-metally-kak-faktor-zagryazneniya-okruzhayuschey-sredy-obzor-literatury