Тяжелые металлы как фактор загрязнения окружающей среды (обзор литературы)
АСТРАХАНСКИЙ ВЕСТНИК ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
№ 1 (23) 2021. с. 182-192.
Обзор
УДК: 546.3; 577.4 (20)
ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ КАК ФАКТОР ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
Галина Анериевна Теплая аспирант кафедры общей гигиены Астраханская государственная медицинская академия
tkleon@mail.ru
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).
_ Шощш _
1 г а а У г к
Пыль —»-рте™® воды Л Г 1 г — Потва
^ г 1 г г
Вода – ► Растем
^ г
Водные организмь ► Животные <
1 Г ►>-
► Чшш < ^
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 -2021г.). 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.
Таблица 1 .
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
Pb As Cd
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
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].
Кадмий
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
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
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].
Заключение
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
воду;
– 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).
Литература
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, 2021. Саратов: СГТУ, 2021. 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.
