Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами

Алюминий так же оказывает  общее отравляющее и засоряющее действие на организм человека. В водопроводной  воде его избыток связан с тем, что излишки железа на водозаборе удаляют сульфатом алюминия. Реагируя с ионами железа, сульфат алюминия дает нерастворимый осадок, в который  выпадает, в принципе и железо, и  алюминий, но в реальности в воде остается и железо, и алюминий[5].

Селен не содержится в природной  воде Новосибирска. Селен необходим человеку в очень малых дозах, при малейшем превышении дозы он превращается в канцероген, мутаген и токсин. Человеку можно безопасно восполнить недостаток селена с помощью специальных минеральных комплексов; селен также содержится в морской капусте[32].

Железо бывает в природе  в трех состояниях - молекулярное железо F0(когда оно куском), Fe₂₊ - необходимо в организме человека как переносчик кислорода (в молекуле гемоглобина 4 иона F₂₊) и F₃₊ - вредное для человека - оно и есть ржавчина. Железо необходимо организму человека, но только в определенной пропорции и в виде иона F₂₊. В водопроводной воде большой избыток железа, т.к. в природной воде Новосибирска его много, плюс ржавые трубы, по которым течет вода к потребителям.

1.4.1 Ртуть

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

Хлористая ртуть когда-то “популярная” среди самоубийц до сих пор используется в фотогравюрах. Она также применяется в некоторых  инсектицидах и фугицидах, что представляет опасность для жилых помещений. В наши дни отравления ртутью редки, но, тем не менее, эта проблема заслуживает внимания.

Несколько лет тому назад  в г. Минимата (Японии) была зарегистрирована эпидемия отравления ртутью. Ртуть была обнаружена в консервированном тунце, который в качестве пищи употребляли жертвы этого отравления. Выяснилось, что один из заводов сбрасывал в Японское море отходы ртути как раз в том районе, откуда появились отравленные люди. Поскольку ртуть использовалась в краске для судов, ее и раннее постоянно обнаруживали в мировом Океане в небольших количествах. Однако японская трагедия позволила привлечь внимание общественности к этой проблеме. Маленькие дозы, которые и сейчас обнаруживаются в рыбе, в расчет не принимались, так как в маленьких концентрациях ртуть не аккумулируется. Она выделяется через почки, толстую кишку, желчь, пот и слюну. Между тем ежедневное поступление этих доз может иметь токсические последствия[21].

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

Острая интоксикация ртутью. Она возникает при массивном  поступлении ртути или ее соединений в организм. Пути поступления: желудочно-кишечный тракт, дыхательные пути, кожа. Морфологически она может виде массивных некрозов в желудке, толстой кишке, а также острого тубулярного некроза почек. В головном мозге никаких характерных повреждений не отмечается. Резко выражен отек.

Хроническая интоксикация ртутью. Хроническая интоксикация ртутью сопровождается более характерными изменениями. В  ротовой полости из-за выделения  ртути усиленно функционирующими слюнными железами возникает обильное слюноотделение. Ртуть скапливается по краям десен  и вызывает гингивит и окраску  десен, похожую на “свинцовую каемку”. Могут расшатываться зубы. Часто  возникает хронический гастрит, который сопровождается изъязвлениями  слизистой. Поражение почек характеризуется  диффузным утолщением базальной мембраны клубочкового аппарата, протеинурией, а иногда развитием нефротического синдрома. В эпителии извитых канальцев развивается гиалиново-капельная дистрофия. В коре головного мозга, преимущественно затылочных долей и в области задних рогов боковых желудочков, выявляются диссеминированные очаги атрофии.

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

Первоначально ртуть попадает в океан в виде Нg₂₊, затем она взаимодействует с органическими веществами и с помощью анаэробных организмов переходит в токсичные вещества метилртуть (СН₃Нg)+ и диметилртуть (СН₃-Нg-СН₃),

Ртуть присутствует не только в гидросфере, но и в атмосфере, так как имеет относительно высокое  давление паров. Природное содержание ртути составляет ~0,003-0,009 мкг/м3[5].

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

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

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

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

У взрослого человека при  попадании внутрь около 350 мг ртути  может наступить смерть[17].

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

1.4.2 Метилртуть

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

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

Метилртуть является сильнодействующим нейротоксичным химическим веществом. Нерожденные дети (т.е. зародыши) являются наиболее уязвимой группой и подвергаются воздействию этого химического вещества главным образом в результате потребления рыбы в рационе матери. Метилртуть также выделяется вместе с молоком матери. Данные человеческого биомониторинга и биомоделирования режима питания свидетельствуют о том, что допустимые объемы поступления метилртути в составе пищевых продуктов превышаются в подгруппах населения, которые потребляют значительное количество рыбы, например в Скандинавии, Северной Америке и Франции. Концентрации ртути в размере 0,5 мг/кг, т.е. показателя, использующегося во многих странах в качестве опорного, нередко превышаются для некоторых видов (главным образом крупных хищных) пресноводных и морских рыб и млекопитающих[14].

Ретроспективные данные (например, данные об озерных отложениях в Скандинавии) свидетельствуют о том, что в  сравнении с доиндустриальной эрой концентрации ртути возросли в 2-5 раз  в результате антропогенных выбросов ртути и ее переноса на большие  расстояния. Метилртуть, присутствующая в организмах пресноводных рыб, трансформировалась из неорганической ртути, содержащейся в почве и непосредственных атмосферных осаждениях. С 1990-х годов антропогенные выбросы ртути в Европе сократились приблизительно на 50%. Данные моделирования и ограниченного мониторинга свидетельствуют о том, что уровень осаждения ртути в Европе сократится в аналогичном размере. Однако не было отмечено сопутствующего уменьшения концентрации метилртути в организмах пресноводных рыб.

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

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

Ртуть и ее соединения опасны для жизни. Метилртуть особенно опасна для животных и человека, так как она быстро переходит из крови в мозговую ткань, разрушая мозжечок и кору головного мозга. Клинические симптомы такого поражения - оцепенение, потеря ориентации в пространстве, потеря зрения. Симптомы ртутного отравления проявляются не сразу. Другим неприятным последствием отравления метилртутью является проникновение ртути в плаценту и накапливание ее в плоде, причем мать не испытывает при этом болезненных ощущений. Метилртуть оказывает тератогенное воздействие на человека. Ртуть относится к I классу опасности[10].

1.4.3 Мышьяк

Мышьяк в природе присутствует в виде сульфатов. Его содержание в свинцово-цинковых концентратах около 1 %. Вследствие летучести он легко  попадает в атмосферу.

Самыми сильными источниками  загрязнения этим металлом являются гербициды (химические вещества для  борьбы с сорными растениями), фунгициды (вещества для борьбы с грибными болезнями растений) и инсектициды (вещества для борьбы с вредными насекомыми).

По токсическим свойствам  мышьяк относится к накапливающимся  ядам. По степени токсичности следует  различать элементарный мышьяк и  его соединения. Элементарный мышьяк сравнительно мало ядовит, но обладает тератогенными свойствами. Вредное  воздействие на наследственный материал (мутагенность) оспаривается.

Соединения мышьяка медленно поглощаются через кожу, быстро всасываются  через лёгкие и желудочно-кишечный тракт. Смертельная доза для человека - 0,15-0,3 г.

Хроническое отравление вызывает нервные заболевания, слабость, онемение конечностей, зуд, потемнение кожи, атрофию  костного мозга, изменения печени. Соединения мышьяка являются канцерогенными для  человека. Мышьяк и его соединения относятся ко II классу опасности.

Арсенизм, или отравление мышьяком, столь распространенное и любимое в эпоху средневековья, к счастью в наше время - очень редкая болезнь[18].

Соли, оксиды и пары мышьяка  чрезвычайно опасны. Препараты на основе мышьяка используются в качестве гербицидов для опрыскивания фруктов, в качестве инсектицидов, яда для  крыс и во многих промышленных процессах. Различают острый и хронический  арсенизм.

Острое отравление, обычно, наблюдаемое при суициде или  гомициде, редко, но хроническое отравление из-за продолжительного контакта с мышьяковой пылью, парами, как в промышленности, так и в сельском хозяйстве является нередко причиной смерти и в наши дни.