Загрязнение окружающей среды металлами

       Источниками загрязнения вод тяжелыми металлами  служат сточные воды гальванических цехов, предприятий горнодобывающей, черной и цветной металлургии, машиностроительных заводов. Тяжелые металлы входят в состав удобрений и пестицидов и могут попадать в водоемы вместе со стоком с сельскохозяйственных угодий. Повышение концентрации тяжелых металлов 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.

       Прежде  всего представляют интерес те металлы, которые в наибольшей степени  загрязняют атмосферу ввиду использования  их в значительных объемах в производственной деятельности и в результате накопления во внешней среде представляют серьезную опасность с точки зрения их биологической активности и токсических свойств. К ним относят свинец, ртуть, кадмий, цинк, висмут, кобальт, никель, медь, олово, сурьму, ванадий, марганец, хром, молибден и мышьяк.

Cвинец

       В настоящее время свинец занимает первое место среди причин промышленных отравлений. Это вызвано широким  применением его в различных  отраслях промышленности. Воздействию  свинца подвергаются рабочие, добывающие свинцовую руду, на свинцово-плавильных заводах, в производстве аккумуляторов, при пайке, в типографиях, при изготовлении хрустального стекла или керамических изделий, этилированного бензина, свинцовых красок и др. Загрязнение свинцом атмосферного воздуха, почвы и воды в окрестности таких производств, а также вблизи крупных автомобильных дорог создает угрозу поражения свинцом населения, проживающего в этих районах, и, прежде всего детей, которые более чувствительны к воздействию тяжелых металлов.С сожалением надо отметить, что в Кыргызстане отсутствует государственная политика по правовому, нормативному и экономическому регулированию влияния свинца на состояние окружающей среды и здоровье населения, по снижению выбросов (сбросов, отходов) свинца и его соединений в окружающую среду, полному прекращению производства свинецсодержащих бензинов. Случаи свинцовой хронической интоксикации зафиксированы в 14 отраслях промышленности. Ведущими являются электротехническая промышленность (производство аккумуляторов), приборостроение, полиграфия и цветная металлургия, в них интоксикация обусловлена превышением в 20 и более раз предельно допустимой концентрации (ПДК) свинца в воздухе рабочей зоны. Значительным источником свинца являются автомобильные выхлопные газы, так как половина России все еще использует этилированный бензин. Однако металлургические заводы, в частности медеплавильные, остаются главным источником загрязнений окружающей среды.

       Загрязнение окружающей среды свинцом оказывает  влияние на состояние здоровья людей. Воздействие свинца нарушает женскую и мужскую репродуктивную систему. Для женщин беременных и детородного возраста повышенные уровни свинца в крови представляют особую опасность, так как под действием свинца нарушается менструальная функция, чаще бывают преждевременные роды, выкидыши и смерть плода вследствие проникновения свинца через плацентарный барьер. У новорожденных детей высока смертность. Отравление свинцом чрезвычайно опасно для маленьких детей - он действует на развитие мозга и нервной системы. Дети дошкольного возраста наиболее восприимчивы к вредному воздействию свинца, поскольку их нервная система находится в стадии формирования. Даже при низких дозах свинцовое отравление вызывает снижение интеллектуального развития, внимания и умения сосредоточиться, отставание в чтении, ведет к развитию агрессивности, гиперактивности и другим проблемам в поведении ребенка. Эти отклонения в развитии могут носить длительный характер и быть необратимыми. Низкий вес при рождении, отставание в росте и потеря слуха также являются результатом свинцового отравления. Высокие дозы интоксикации ведут к умственной отсталости, вызывают кому, конвульсии и смерть.

       Свинцовое загрязнение является одним из многочисленных экологических бедствий в бывшем Советском Союзе, которые стали известны в последние годы. Большая часть территории Кыргызстана испытывает нагрузку от выпадения свинца, превышающую критическую для нормального функционирования экосистемы. В стране необходимы срочные меры по снижению свинцового загрязнения, однако пока экономический кризис Кыргызстана затмевает экологические проблемы, но если экономика начнет восстанавливаться, а заводы вернутся к работе, загрязнение может только усилиться.   

Ртуть

       Кроме свинца наиболее полно по сравнению с другими микроэлементами изучена ртуть.

       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

Первоначально ртуть попадает в океан в виде Нg²⁺, затем она взаимодействует с органическими веществами и с помощью анаэробных организмов переходит в токсичные вещества метилртуть (СН₃Н_g)⁺  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. 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.

       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. Металлическая ртуть опасна, если ее проглотить и вдыхать ее пары. 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. 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.

       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.

Кадмий  и цинк

       Камдий, цинк являются наиболее важными металлами  при изучении проблемы загрязнений, так они широко распространены в  мире и обладают токсичными свойствами. Камдий и цинк (так же ка свинец и ртуть) обнаружены в основном в сульфидных осадках. В результате атмосферных процессов эти элементы легко попадают в океаны. В почвах содержится приблизительно 4,5х10 ^–4 %. Растительность содержит различное количество обоих элементов, но содержание цинка в золе растений относительно высоко –0,14;, так как этот элемент играет существенную роль в питании растений.

       Около 1 млн. кг камдия попадает в атмосферу  ежегодно в результате деятельности заводов по его выплавке, что составляет около 45 % общего загрязнения этим элементом. 52 % загрязнений попадают в результате сжигания или переработки изделий, содержащих камдий. Камдий обладает относительно высокой летучестью, поэтому он легко проникает в атмосферу. Источники загрязнения атмосферы цинком те же, что и камдием. Попадание камдия в природные воды происходит в результате применения его в гальванических процессах и техники. Наиболее серьёзные источники загрязнения воды цинком – заводы по выплавке цинка и гальванические производства. Потенциальным источником загрязнением камдием являются удобрения. При этом камдий внедряется в растения, употребляемые человеком в пищу, и в конце цепочки переходят в организм человека. Камдий и цинк легко проникают в морскую воду и океан через сеть поверхностных и грунтовых вод. Камдий и цинк накапливаются в определённых органах животных (особенно в печени и в почках).

       Цинк  наименее токсичен из всех вышеперечисленных  тяжёлых металлов. Тем не менее  все элементы становятся токсичными, если попадаются в избытке; цинк не является исключением. Физиологическое воздействие цинка заключается в действии его как активатора ферментов. В больших количествах он вызывает рвоту, эта доза составляет примерно 150 мг для взрослого человека.

       Камдий  намного токсичнее цинка. Он и  его соединения относятся к I классу опасности. Он проникает в человеческий организм в течение продолжительного периода. Вдыхание воздуха в течение 8 часов при концентрации камдия 5 мг/м³ может привести к смерти. При хроническом отравлении камдием в моче появляется белок, повышается кровяное давление.

При исследовании присутствия камдия в продуктах  питания было выявлено, что выделения  человеческого организма редко  содержат столько же камдия, сколько  было поглощено. Единого мирового мнения относительно приемлемого безопасного содержания камдия в пище сейчас нет.

       Одним их эффективных путей предотвращения поступления камдия и цинка в  виде загрязнений состоит в введении контроля за содержанием этих металлов в выбросах плавильных заводов и  других промышленных предприятий. 

Сурьма

       Сурьма присутствует вместе с мышьяком в рудах, содержащих сульфиды металлов. Мировое производство сурьмы составляет около 70 т в год. Сурьма является компонентом сплавов, используется в производстве спичек, в чистом виде применяется в полупроводниках. Токсическое действие сурьмы подобно мышьяку. Большие количества сурьмы вызывают рвоту, при хроническом отравлении сурьмой наступает расстройство пищеварительного тракта, сопровождаемое рвотой и понижением температуры.

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.

Медь

       Медь обнаруживают в сульфидных осадках вместе со свинцом, камдием и цинком. Она присутствует в небольших количествах в цинковых концентратах и может переноситься на большие расстояния с воздухом и водой. Аномальное содержание меди обнаруживается в растениях и почвах на расстоянии более 8 км от плавильного завода. Соли меди относятся ко II классу опасности. Токсические свойства меди изучены гораздо меньше, чем те же свойства других элементов. Поглощение больших количеств меди человеком приводит к болезни Вильсона, при этом избыток меди откладывается в мозговой ткани, коже, печени, поджелудочной железе.

Олово

       Пищевые продукты содержат этот элемент до 1 - 2 мг/кг. Неорганические соединения олова малотоксичны, органические - более токсичны, находят применение в сельском хозяйстве в качестве фунгицидов, в химической промышленности. Основным источником загрязнения пищевых продуктов оловом являются консервные банки, фляги. Опасность отравления оловом увеличивается при постоянном присутствии его спутника - свинца. Не исключено взаимодействие олова с отдельными веществами пищи и образование более токсичных органических соединений. Высокая концентрация олова в пище может привести к острому отравлению. Показано, что для человека токсичная доза олова составляет 5 - 7 мг/кг массы тела. Отравление оловом может вызвать признаки острого гастрита, оно отрицательно влияет на активность пищеварительных ферментов.  

3.Отравление  токсичными ионами металлов

       Из  всех вредных и токсичных веществ, регулярно попадающих в организм человека, 70% поступает из пищи, 20% — из воздуха, 10% — из воды.

       Металлы могут попадать из воздуха в виде мельчайших частичек, образующихся при  сгорании угля, нефти, торфа и другого  горючего, а также из дымов и выбросов плавильных печей и различных производств, связанных с обработкой металлов. По этой причине сейчас в воздухе Земли таких металлов, как золото, кадмий, свинец, олово, селен, теллур, имеется в тысячу раз больше, чем было в естественных условиях. Кроме того, в атмосфере находятся образовавшиеся летучие металлоорганические соединения в виде паров. Один из основных источников токсичных загрязнений является автотранспорт. Кроме оксидов азота, углерода и серы автомобили выбрасывают в атмосферу соли свинца. Свинец — давно известен своим токсичным действием на организм человека. Отравление свинцом проявляется неспецифическими симптомами: вначале повышенная возбудимость и бессонница, позже утомляемость и депрессия. Более поздние симптомы заключаются в расстройстве функции нервной системы и в поражении головного мозга. Свинец, также как и другие тяжелые металлы, кадмий, ртуть, отрицательно влияет на глазную сетчатку и ухудшает зрение. Кадмий может вызвать нарушение ферментного обмена, разрушение нервной и костно-мышечной системы. Кроме прямого токсичного действия ионы металлов, например железа и марганца, следы которых есть и в атмосфере, ускоряют реакцию окисления диоксида серы до триоксида и образование серной кислоты, которая выпадает в виде кислотных дождей.