Вопросы экологии

Харьков-Здоровье

Химические загрязнители


 

     Оглавление            Далее >>       

 

 

О токсической роли тяжелых металлов

В. А. Диордица, г.Харьков


      Закономерностью, отражающей современное развитие общества, является возрастание роли техногенной миграции. В результате этого происходит массовое поступление химических элементов в объекты окружающей среды, что может привести к техногенным заболеваниям человека. 

Диордица Валерия Анатольевна 
биофизик

 

 А.Е.Ферсман, который ввел термин "техногенез", объединил в этом понятии совокупность химических и технических процессов, вызванных хозяйственной деятельностью человека, следствием чего является перераспределение химических элементов на поверхности земли [12]. 
    К главным особенностям техногенного круговорота веществ следует отнести более высокую скорость протекания составляющих его процессов по сравнению с естественными круговоротами, а также наличие неупорядоченности и разомкнутости в большинстве составляющих его звеньев. Об этом сейчас можно прочитать в любом учебнике по экологии. Тем не менее уже свершившимся фактом является наличие большого количества загрязняющих веществ в нашей среде обитания, вредность которых в первую очередь определяется:
    - их устойчивостью в среде,
    - биологической доступностью,
    - вероятностью вызывать негативные эффекты в очень малых концентрациях.
    Всеми этими характеристиками обладают химические элементы, отнесенные к группе тяжелых металлов. Их токсичность проявляется в способности легко аккумулироваться живыми организмами, вызывая даже в малых количествах нарушения их функционирования. В процессе перемещения по геохимическим циклам эти элементы, в силу своих химических свойств, слабо трансформируются и накапливаются в окружающей среде. В настоящее время приоритетными загрязнителями признаны ртуть (Hg), свинец (Pb), кадмий (Cd), мышьяк (As), медь (Cu), ванадий (V), олово (Sn), цинк (Zn), сурьма (Sb), молибден (Mo), кобальт (Co), никель (Ni). Особо опасны органические и летучие соединения ртути (Hg), селена (Se), теллура (Te), мышьяка (As), свинца (Pb), палладия (Pd), образующиеся в выхлопных газах автомобилей. 
    Постоянному сиюминутному загрязнению подвержен атмосферный воздух крупных городов с развитой сетью промышленных предприятий и перегруженных транспортными средствами. В настоящее время выбросы в атмосферу в промышленных зонах являются наиболее опасным видом загрязнения с прямым экологическим воздействием. Как отмечено в работе [11], в атмосферный воздух могут попадать такие элементы: 
    - никель, ванадий, ртуть (Ni,V, Hg) преобладают в выбросах энергетических установок;
    - хром, марганец, свинец (Cr, Mn, Pb) присутствуют в выбросах многих машиностроительных производств;
    - свинец как и бром (Pb,Br) характерны для состава воздуха, загрязненного выхлопными газами автомобилей (результат использования этилированого бензина);
    - цинк и медь (Zn, Cu) встречаются в окружающей среде любого промышленного города.
    В конечном итоге современное производство независимо от его типа сопровождается полиэлементными выпадениями ассоциаций элементов: Pb, Zn, Sn, Cu, Mo, Ni, Co, Cr, Hg, Ag [10]. 
    Наблюдением за состоянием загрязнения атмосферы в городах Украины занимаются организации системы Укргидромет. Производится анализ содержания основных загрязняющих веществ: пыль, двуокись серы, оксид углерода, двуокись азота, специальные вещества (окись азота, сероводород, фенол, фтористый водород, хлористый водород, аммиак, формальдегиды, бенз(а)пирен, тяжелые металлы). 
    Данные, публикуемые в виде "Національних доповідей про стан навколишнього середовища в Україні", позволяют составить представление о степени загрязненности окружающей среды. К наиболее загрязненным городам Украины отнесены Горловка, Донецк, Днепропетровск, Запорожье, Луганск, Макеевка, Мариуполь, Одесса, Харьков, Черкассы. Для Харькова проблема охраны атмосферного воздуха стоит довольно остро. У большинства предприятий, сосредоточенных в нескольких промышленных зонах города, отсутствуют санитарно-защитные зоны, т.е. располагаются они в непосредственной близости от жилых кварталов [16]. Контроль проб воздуха, проводимый Харьковским областным центром по гидрометеорологии на содержание кадмия, свинца, меди, хрома, марганца, железа и никеля, дает превышение граничных концентраций железа в районе Салтовки и меди в Центральном районе [17]. 
    Опасность тяжелых металлов проявляется при вдыхании их паров и соединений.
    При аэральном пути поступления в организм человека их поглощение идет более интенсивно, чем при попадании другим путем. К тому же ряд загрязняющих элементов (мышьяк, селен, сурьма, ртуть) легко образуют летучие соединения. Курильщики получают дополнительно по 1 мкг свинца и 1-2 мкг кадмия от каждой сигареты, причем сигаретные фильтры не способны задерживать кадмий. Крупные частицы задерживаются в верхних дыхательных путях, а мелкие поступают в легкие, где осаждается до 30 % достигающего их свинца. Медиками и гигиенистами установлено, что более опасны долговременные воздействия малых концентраций вдыхаемых веществ, чем кратковременные, но высококонцентрированные [13]. 
    С промышленными и коммунальными стоками, в результате атмосферных выпадений происходит поступление тяжелых металлов и в природные воды [8,9]. Помимо непосредственного загрязнения источников питьевого водоснабжения большую опасность представляет загрязнение гидробионтов, которых человек употребляет в пищу. 
    Основным резервуаром, где откладываются тяжелые металлы, является почва. Почва накапливает многолетние поступления тяжелых металлов, попадающие в нее из атмосферы в составе газообразных выделений, дымов и техногенной пыли; в виде отходов промышленности, сточных вод, бытового мусора, минеральных удобрений [5,7]. Исследования общего техногенного загрязнения грунтов Украины [15] выявили, например, для Харькова повышенное содержание цинка, никеля и свинца (Zn, Ni, Pb), что объясняется исторически сложившейся инфраструктурой промышленного производства города, связанного с машиностроением и металлургией, развитой сетью автомобильных дорог. Оценка сотрудниками ННЦ "Институт почвоведения и агрохимии" уровней загрязненности грунтов города Харькова тяжелыми металлами дала следующие результаты [17]. Во Фрунзенском районе отмечено высокое загрязнение грунтов свинцом и цинком, что объясняется совместным воздействием предприятий машиностроения и автотранспорта. Очень загрязненные грунты расположены в промышленной зоне, которая примыкает к Московскому проспекту. Самые высокие концентрации свинца естественно выявлены на перекрестках автомагистралей. Максимальные превышения по цинку приурочены к заплавной части долины речки Немышля. Эти данные еще раз свидетельствуют о повышенной техногенной нагрузке на атмосферный воздух в данных районах.
    Немаловажным источником повышенных микроэлементных поступлений в организм человека и животных является пища, выращенная на загрязненных почвах. Специфичность тяжелых металлов заключается в том, что по степени насыщения ими тканей растений их основные органы располагаются так [4]:
    корень > стебель, листья > семена > плоды.
    Поэтому в настоящее время объединенная комиссия ФАО и ВОЗ включила в пищевой кодекс 8 химических элементов, содержание которых контролируется при международной торговле пищевыми продуктами. Это ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, стронций, цинк, железо (Hg, Cd, Pb, As, Sr, Zn, Fe).
    По данным института гигиены и медицинской экологии им. А.Н.Марзеева АМН Украины установлено увеличенное содержание тяжелых металлов (меди, цинка, никеля и других) в почвах и сельскохозяйственных культурах некоторых областей Полесья и Лесостепной зоны в 1,5-7 раз выше кларка или МДУ (максимально допустимого уровня), за счет внесения отходов и агрохимикатов, особенно при несоблюдении санитарно-гигиенических требований [3].
    Токсичные металлы, попавшие в организм, распределяются в нем неравномерно. Первый удар принимают на себя основные органы выделения (печень, почки, легкие, кожа). В частности, попав в печень, они могут претерпевать различные изменения, даже с благоприятным для организма исходом, что способствуют их обезвреживанию и выведению через почки и кишечник. Если эти механизмы уже не срабатывают, то происходит накопление тяжелых металлов в организме человека [1,14]. До 90 % общего содержания ртути в организме скапливается в почках. У людей, связанных с ртутью профессионально, обнаружены ее повышенное содержание в веществе головного мозга, печени, щитовидной железе и гипофизе. Свинец накапливается в костях, его концентрация здесь может в десятки и сотни раз превышать концентрацию в других органах. Кадмий откладывается в почках, печени, костях; медь - в печени. Мышьяк и ванадий накапливаются в волосах и ногтях. Олово - в тканях кишечника; цинк - в поджелудочной железе. Сурьма близка по своим свойствам мышьяку и оказывает на организм сходное действие. С более подробной информацией по этому вопросу можно ознакомиться в фундаментальных работах Авцына А.П., группы авторов под руководством Скального А.В., Трахтенберга И.М., [1,6,14]. 
    Кроме токсического действия тяжелые металлы обладают канцерогенным действием. По данным Международного агенства по изучению рака IARC для человека канцерогенными являются соединения мышьяка (рак легких и кожи), хрома (рак легких и верхних дыхательных путей), никеля (Ni) (группа 1) и кадмия (рак предстательной железы) (группа 2Б). Канцерогенными для животных и потенциально опасными для человека признаны соединения свинца (Pb), кобальта (Co), железа (Fe), марганца (Mn) и цинка (Zn) [2]. Данные о канцерогенном влиянии многих химических элементов в настоящее время изучаются и дополняются.
    В конечном итоге тяжелые металлы понижают общую сопротивляемость организма, его защитно-приспособительные возможности, ослабляют иммунную систему, нарушают биохимический баланс в организме. Медиками ведется поиск натуральных протекторов, способных ослабить или нейтрализовать вредное воздействие. За экологами же остаются задачи объективной оценки и прогноза степени загрязненности нашей среды обитания, а также большая работа по ограничению их поступлений во внешнюю и внутреннюю среду человека. И в этом процессе, по мнению авторов работы "Геохимия окружающей среды" [11], не следует забывать, что:
    - загрязнение выбросами в атмосферу и сбросами в водоемы от предприятий является рассеянным, а расположение твердых отходов обычно строго локализовано;
    - воду можно очищать перед использованием или подобрать другой источник водоснабжения, однако, для уже загрязненного воздуха или почвы сделать это маловероятно;
    - в воздухе загрязнение (за исключением углекислого газа CO2 ) не накапливается в отличие от водных систем (в основном донные отложения) и почвы, где оно депонируется на длительное время.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


1. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека. М.:Медицина.1991. - 496 с. 
2. Биогеохимические основы экологического нормирования. М.:Наука.1993. - 
3. Гигиена населенных мест. Сб. научных трудов.Вып.38.Киев.2001.
4. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение. 1991. - 151 с. 
5. Ковда В.А. Геохимия почвенного покрова. М.:Наука.1985.- 
6. Лимин Б.В., Маймулов В.Г., Мясников И.О., Пацюк Н.А., Скальный А.В., Чернякина Т.С. Гигиеническая диагностика загрязнения среды обитания солями тяжелых металлов. СП.:СПбГМА им. И.И.Мечникова.2003. - 123 с.
7. Матвеев Н.М., Павловский В.А., Прохорова Н.В. Экологические основы аккумуляции тяжелых металлов сельскохозяйственными растениями в лесостепном и степном Поволжье. Самара:Издательство "Самарский университет".1997. - 215 с.
8. Мур Дж., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах: Контроль и оценка влияния. М.:Мир.1987. - 228 с.
9. Никаноров А.М., Жулидов А.В. Биомониторинг металлов в пресноводных экосистемах. Л.:Гидрометеоиздат. 1991. -
10. Ревич Б.А., Сает Ю.Е. Эколого-геохимическая оценка окружающей среды промышленных городов. В кн.: Урбоэкология/Научн. Совет по пробл. биосферы. М.:Наука.1990. - 240 с.
11. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды. М.:Недра. 1990. - 333 с.
12. Соботович Э.В., Ольштынский С.П., Долин В.В. и др. Геохимия техногенеза. К.:Наукова думка.1991. - 228 с.
13. Трахтенберг И.М. Книга о ядах и отравлениях: Очерки токсикологии. К.:Наукова думка.2000. - 366 с.
14. Трахтенберг И.М., Коршун М.Н. Ртуть и ее соединения в окружающей среде. К.:Высшая школа.1990. - 232 с.
15. Тютюник Ю.Г., Горлицький Б.О. Техногенне забруднення грунтiв України (феноменологiчний аналiз). ДуНАНУ, 2000. №6, с. 208-211
16. Экология города//Под ред. Стольберга Ф.В. Киев:Либра. 2000. - 464 с.
17. Екологія Харківщини:Стан, проблеми, перспективи.//Тези доповідей науково-практичної конференції.Харків.18 травня 2000 р. Харків.2000.

 

 

       Оглавление            Далее >>    

Обращаться:   sebesk@infmed.kharkov.ua   


Rambler's Top100 Яндекс.Метрика