Влияние мышьяка на окружающую среду

                                                    Мышьяк

Загрязнение тяжёлыми металлами  атмосферы, почвы, воды является серьёзной  проблемой, потому что всё больше культурных ландшафтов попадают под  их воздействие, что в свою очередь  сказывается как на продуктивности сельскохозяйственных культур, так  и на качестве продуктов.

 Источниками поступления  тяжёлых металлов в почву могут  быть атмосферные осадки. В осадках  могут содержаться свинец, кадмий, мышьяк, ртуть, хром, никель, цинк и другие элементы.

 Самым большим источником  тяжёлых металлов является, безусловно, промышленность. Тяжёлые металлы  поступают в атмосферу в виде  аэрозолей, пыли, растворы в сточных  водах и с мусором. Значительное  загрязнение происходит из-за  транспорта и прежде всего автомобильного.

 Тяжёлые металлы в  минеральных удобрениях являются  естественными примесями, содержащимися  в агрорудах. Отдельные пестициды также содержат в своём составе тяжёлые металлы.

Мышьяк и все его  соединения ядовиты. При остром отравлении мышьяком наблюдаются рвота, боли в  животе, понос, угнетение центральной  нервной системы. Сходство симптомов  отравления мышьяком с симптомами холеры длительное время позволяло маскировать  использование соединений мышьяка (чаще всего, триоксида мышьяка) в качестве смертельного яда. Во Франции порошок триоксида мышьяка за высокую «эффективность» получил обиходное название «наследственный порошок» (фр. poudre de succession).

На территориях, где в  почве и воде избыток мышьяка, он накапливается в щитовидной железе у людей и вызывает эндемический зоб.

Помощь и противоядия  при отравлении мышьяком: приём водных растворов тиосульфата натрия Na2S2O3, промывание желудка, приём молока и  творога; специфическое противоядие  — унитиол. ПДК в воздухе для мышьяка 0,5мг/м³.

                                          Биологическая роль мышьяка.

Метаболическая функция  мышьяка достаточно ясно не определена. Мышьяк относят к условно эссенциальным, иммунотоксичным элементам

Известно, что мышьяк взаимодействуют  с тиоловыми группами белков, цистеином, глутатионом, липоевой кислотой. Возможно, мышьяк участвует в некоторых ферментативных реакциях. Как активатор фермента мышьяк, вероятно, действует как заместитель фосфата. Как ингибитор, мышьяк очевидно реагирует с сульфгидрильными группами ферментов.

Мышьяк оказывает влияние  на окислительные процессы в митохондриях и принимает участие во многих других важных биохимических процессах.

Мышьяк и все его  соединения ядовиты в той или  иной степени. При остром отравлении мышьяком наблюдаются рвота, боли в  животе, понос, угнетение центральной  нервной системы. Сходство симптомов  отравления мышьяком с симптомами холеры длительное время позволяло успешно  использовать соединения мышьяка (чаще всего, триоксид мышьяка) в качестве смертельного яда.

Мышьяк в малых дозах  канцерогенен. Однако мышьяк в течение  долгого времени (вплоть до середины 1950-х гг.) использовали в качестве лекарства, «улучшающего кровь». Исследование последствий этого использования  и внесло свой весомый вклад в  развитие онкологических заболеваний.

                                          Метаболизм мышьяка

Всего в организме человека содержится около 15 мг мышьяка. В организм человека соединения мышьяка поступают  с питьевой и минеральной водой, виноградными винами и соками, морепродуктами, медицинскими препаратами, пестицидами и гербицидами.

Около 80% мышьяка всасывается  в желудочно-кишечном тракте, 10% поступает  через легкие и около 1% – через  кожу.

 Более 90% неорганических  соединений мышьяка растворимы и хорошо абсорбируются. Далее неорганический мышьяк перемещается в печень, где он метилируется. Мышьяк накапливается в легких, печени, коже и тонком кишечнике. Депонируется мышьяк преимущественно в ретикуло-эндотелиальной системе, вероятно в результате связи арсенита с SH-группами белков, которых относительно больше в этих тканях.

Через 24 часа после поступления, из организма выводится 30% мышьяка  с мочой и порядка 4% с фекалиями. Незначительные количества удаляются  с потом, с выпавшими волосами, отшелушивающейся кожей и желчью.

                                  Суточная потребность в мышьяке

Полагают, что оптимальная  интенсивность поступления мышьяка  в организм составляет 50-100 мкг/день. Дефицит этого элемента в организме  может развиться при его недостаточном  поступлении (1 мкг/день и менее).

Основанная на вычислениях, возможная потребность мышьяка  для людей с рационом 2000 ккал составила  бы приблизительно 12–15 мкг ежедневно.

При выращивании сельскохозяйственной продукции на участках загрязнённых тяжёлыми металлами необходимо решать две задачи

. во-первых, подобрать подобрать наиболее устойчивые к загрязнению культуры, способные произрастать в экстремальных условиях загрязнения;

. во-вторых, важно, чтобы  в товарной части растения  не концентрировались токсичные количества тяжёлых металлов.

 Исследования показывают, что тяжёлых металлов больше  всего содержится в корнях, затем  идут стебли и листья и, наконец, семена, клубни, корнеплоды. Иногда содержание тяжёлых металлов в корнеплодах сопоставимо с их содержанием в листьях и стеблях. Это объясняется тем, что на корнеплоде имеются корни с проводящей системой, пронизывающей его толщу. Наиболее чистыми от тяжёлых металлов будут клубни, так как они не имеют проводящих пучков. Загрязнение клубня свинцом происходит в результате диффузии за счёт контакта с загрязнённой почвой. Поэтому практически весь свинец задерживается в кожуре клубня.

 На загрязнённых почвах  картофель и томаты дают более  чистую продукцию, чем корнеплоды  – морковь и редис. Поэтому  при выращивании продовольственных  культур на почвах, содержащих  заметные количества тяжёлых  металлов, следует избегать размещения  на них растений, у которых в пищу используются листья (салат, шпинат, лук, щавель и т. д.), стебли и корнеплоды.

 

 Для выращивания сельскохозяйственных  культур на загрязнённых почвах  осуществляют ряд профилактических  мероприятий. В первую очередь  проводится комплексное агрохимическое  окультуривание, заключающееся в  повышении содержания гумуса, нейтрализации  почвенной кислотности. В дальнейшем  на этих полях размещают культуры, у которых в пищу идут части  растений, слабо накапливающие тяжёлые  металлы (томаты, бахчевые культуры, картофель). Если по каким-либо  причинам нецелесообразно комплексное  окультуривание отдельных загрязненных  полей, на них следует размещать  технические культуры: лён, коноплю,  клещевину, картофель для переработки  на крахмал или спирт, сахарную  свеклу для получения сахара, а также эфиро- масличные растения для получения растительных масел или сырья для парфюмерной промышленности. В отдельных случаях эти участки можно отводить под сменники овощных или кормовых культур.

 Нельзя использовать  загрязнённые почвы для выращивания  кормовых культур, так как на  корм скоту идут чаще всего  те части растений и в ту  фазу развития, когда в них  происходит заметное накопление  металлов, а соответственно и  накопление вредных веществ в  мясе и молоке животных

 Разумеется, на загрязнённых  почвах нельзя размещать овощи,  перерабатываемые на продукты  детского питания (шпинат, морковь  и т.д.).

                                  Причины избытка мышьяка

-Избыточное поступление (постоянный контакт с мышьяком, загрязнение окружающей среды, табакокурение, злоупотребление виноградным вином, длительное введение препаратов сальварсана).

-Нарушение регуляции обмена мышьяка.

-Усиленное накопление в организме мышьяка при недостатке селена.

-Основные проявления избытка мышьяка

-Раздражительность, головные боли.

-Нарушение функций печени, развитие жирового гепатоза.

-Кожные аллергические реакции, экзема, дерматит, зуд, язвы, депигментация кожи, ладонно-подошвенный гиперкератоз.

- Конъюнктивит.

-Поражение системы дыхания (фиброз, аллергозы, прободение носовой перегородки, опухоли).

-Поражение сосудов (в первую очередь нижних конечностей, – эндоангиит).

-Нефропатия.

-Увеличение риска развития новообразований кожи, печени, легких.

-При острой интоксикации мышьяком развиваются внутрисосудистый гемолиз, острая почечная, печеночная недостаточность, кардиогенный шок.

-Отдаленные последствия интоксикации мышьяком: снижение остроты слуха у детей, поражения нервной системы (энцефалопатии, нарушения речи, координации движений, судороги, психозы, полиневриты с болевым синдромом), нарушение трофики мышц, иммунодефицит.

 

                              Синергисты и антагонисты мышьяка

Мышьяк может усиленно накапливаться в организме при  недостатке селена, и тем самым  способствовать дефициту селена.

Антагонистами мышьяка являются сера, фосфор, селен, витамины С, Е и аминокислоты.

Мышьяк тормозит усвоение организмом цинка, селена, аскорбиновой кислоты, витаминов А и Е, аминокислот.

                           Коррекция избытка мышьяка в организме

Помощь и противоядия  при отравлении мышьяком: приём водных растворов тиосульфата натрия Na2S2O3, промывание желудка, приём молока и творога; специфическое противоядие — унитиол. При остром и хроническом отравлении мышьяком используют также димеркоптопропан-сульфонат (ДМПС) в качестве антидота. Также следует использовать антагонистические свойства селена, серы, фосфора, цинка, дополнительно вводить препараты витаминов А, С, Е и аминокислот. В случае поражения почек проводят гемодиализ.

Работают с мышьяком в  герметичных боксах, используя защитную спецодежду.

                                Применение соединений мышьяка

Мышьяк применяется для  производства различных сплавов, полупроводников, красителей, аккумуляторов, пестицидов, составов для пропитки древесины, а  также в кожевенной, текстильной и стекольной промышленности.

Соединения мышьяка используются в медицинских целях уже более 2000 лет. В настоящее время неорганические соединения мышьяка в незначительных количествах входят в состав общеукрепляющих, тонизирующих средств, содержатся в  лечебных минеральных водах и  грязях, а органические соединения мышьяка используются как антимикробные  и противопротозойные препараты.

 В производственных  условиях мышьяк и его соединения  поступают в организм через  органы дыхания и желудочно-кишечный  тракт, длительное время выделяются  с мочой, калом и другими  экскретами. Мышьяк способен задерживаться  в организме и образовывать  депо в костях, печени, стенках  желудка, почках, коже, волосах, ногтях  и в меньшем количестве в  мозге.

 Профессиональные острые  и хронические отравления могут  иметь место у рабочих химической  промышленности, при изготовлении  и фасовке мышьяковых препаратов  в фармацевтической промышленности, обработке кожи и мехов, приготовлении  красок, а также препаратов, употребляемых  в качестве инсектицидов (таких  как швейцарская зелень, препарат  Давыдова и др.). Наблюдались отравления  у рабочих, выгружавших мышьяковистый  ангидрид, среди сельскохозяйственных  рабочих при протравлении зерна  парижской зеленью. Значительная  часть отравлений соединениями  мышьяка относится к числу  бытовых (употребление хлеба из  зерна, протравленного препаратами  мышьяка, употребление пива, приготовленного  также из протравленного зерна).

 

 Длительный контакт  с соединениями мышьяка на  различных производствах может  стать причиной рака кожи, желудочно-кишечного  тракта и органов дыхания. Возникновение опухолей наблюдали у лиц, имевших контакт с мышьяком при извлечении окиси мышьяка из руд, применении мышьяка в качестве консерванта, употреблении его для обесцвечивания стекла в стекловарении, использовании арсенатов свинца и кальция в земледелии, производстве ряда красок, длительном контакте с мышьяковистыми средствами в животноводстве и т.д. Большое исследование проводилось в Англии, где участились случаи заболеваемости раком и где имелся химический завод, использовавший в производстве с 1900 по 1950 гг. соединения мышьяка. Смертность от рака среди рабочих завода был наиболее высокой — 29,3 %, в то время как среди остальных групп населения она не превышала 14,4 %. Наиболее высокий процент смертности от рака отмечен у химиков, имевших непосредственный контакт с соединениями мышьяка. Также выявлена повышенная заболеваемость рабочих этого завода преимущественно раком легкого. Исследование на заводе воздуха показало высокую концентрацию мышьяка, наибольшую (696 Y в 1 м3) в цехах, где дробили руду, и наименьшую в упаковочных цехах. Клинико-лабораторное обследование рабочих этого производства выявило высокую концентрацию мышьяка в моче и волосах.

 По данным других  исследований отмечались злокачественные  новообразования, связанные с  использованием препаратов мышьяка  в качестве инсектицидов. Выявлено  значительное учащение сарком  печени у лиц, страдающих арсенизмом.