Тяжелые металлы и их вред. Тяжелые металлы и их влияние на здоровье человека
Тяжёлые металлы — это химические элементы, имеющие относительно большую атомную массу. К тяжелым металлам относятся свинец, ртуть, цинк, медь. Учувствуют в круговороте веществ, накапливаясь в окружающей среде. Они приводят к загрязнению природную среду и могут относиться к токсичным веществам для организма. В настоящее время существует множество различных определений, что такое тяжелые металлы. Характеристика их в зависимости от определений будет включать разные элементы. Здесь используются такие критерии, как плотность, атомный вес. Например, если атомный вес больше 50, то в классификацию включаются все металлы, несмотря на их плотность.
Если же в качестве критерия берется плотность, равная плотности железа, то в классификацию включаются ртуть, медь, свинец, кобальт. Так, например, олово, которое меньше по плотности железа, в список не входит. Одни классификации не относят благородные металлы и редко встречающиеся к тяжелым металлам. Другие не включают в этот список такие металлы как железо и марганец.
Понятие тяжёлых металлов рассматривают в основном не с их химическими свойствами, а с медицинской и социальной точки зрения. В этом случае учитывают их биологическую активность и влияние на организм. Также, в каком объёме их используют в жизнедеятельности человека.
Биологическая роль
Основная масса тяжёлых металлов (медь, цинк, железо), принимают участие в метаболизме веществ. А также в некоторых объемах являются нужными для жизнедеятельности живых организмов, в том числе человека. Тем не менее, доказано вредное действие тяжелых металлов на организм человека. Так как обладают способностью накапливаться в органах и тканях, вызывая некоторые болезни. Некоторые элементы, такие как свинец, ртуть не участвуют в обмене веществ и не являются полезными для организмов. Их относят к токсичным металлам. Однако, некоторые металлы, могут быть токсичными для одних организмов и полезными для других.
Вследствие недостаточного очищения сточных вод предприятий, тяжелые металлы в воде водоемах, рек и озер отравляют экологические системы. Люди употребляют загрязненную воду, орошают ею поля и сельские массивы. Появление тяжелых металлов в почве связано с их оседанием вместе с пылью из загрязненного воздуха. Кое-какие соли тяжелых металлов обладают хорошей растворимостью в воде. Это приводит к тому, что они приобретают способность проникать в растения. Где начинают накапливаться, а затем человек употребляет их в пищу.
Курящие люди выдыхают дым, который содержит кадмий. Безусловно, если сравнивать с промышленными выбросами кадмия, то это незначительное количество. Однако курильщики находятся рядом снами, в отличие от заводов по обрабатыванию металлов, следовательно, надо рассматривать и этот фактор.
Большинство тяжелых металлов находятся в составе сельскохозяйственных химических веществ. Токсичное действие пестицидов используется в сельском хозяйстве, для борьбы с вредителями и болезни растений. Во многих из них содержится медь.
Металлы попадают в нашу среду при помощи бытовых стоков, дыма и пылью от промышленных производств. Они могут образовывать относительно прочные комплексы.
Благодаря их быстрой растворимости, хорошо переносятся с водой. Не все тяжелые элементы, к которым относят металлы более 40 элементов, обладают токсичностью, хорошей стойкостью и масштабностью распространения. Поэтому контроль над ними в четыре раза меньше, чем их число.
Большое количество комплексов тяжёлых металлов попадает в мировой океан, посредством захоронения различных отходов и атмосферы. Для морских обитателей большую опасность представляют такие элементы, как свинец, ртуть.
Полезные свойства
Конечно, не все тяжелые металлы являются опасными для человека, некоторые вещества являются для нас необходимыми.
Железо является жизненно важным элементом для человека. Оно принимает участие в образовании белка кров (гемоглобина), а также входит в состав различных ферментов.
Его потребность для взрослых людей за сутки должна составлять около 10-20 мг. Тем не менее, железо и его соединения могут стать токсичными в зависимости от количества, растворимости и. т.д.
Медь относится к жизненно необходимому элементу. Он встречается в большом количестве гормонов, витаминов и ферментов. Влияет на процессы роста и развития человека. При его недостатке происходят серьезные нарушения в обмене веществ. Потребность за сутки для взрослого населения должна составлять человека 30-40 мкг/кг веса тела, для ребятишек – 70 мкг/кг. Если количество меди превышает 10 мг/кг, это может придавать вкус металла продуктам питания. Часто отравления ее идут в совокупности с другими металлами (свинцом, цинком). Может вызывать нарушения функционирования органов брюшной полости, нервной системы, а также мутации. Летальной дозой может послужить количество меди равное 10 г/кг.
Воздействие тяжёлых металлов на человека
Большая часть тяжелых металлов представляют собой катализаторы, участвующие в химических реакциях. То есть являются химическими веществами, которые ускоряют реакцию, но не входят в состав веществ этой реакции. Действие тяжелых металлов начинается на клеточном уровне. Таким образом, они воздействуют на строение и функцию клеток, в результате замедления в ферментативных реакциях. Также они могут замедлять работу ферментов дыхания в митохондриях. Ионы металлов распространяются среди многих тканей. Не всегда вредность воздействия тяжелых металлов на организм человека пропорциональна количеству металла попавшего в организм. Например, основная часть свинца присутствует в костях, но его токсичные проявления осуществляются из-за оставшейся минимальной дозы, находящейся в других тканях. В некоторых случаях металлы в организме человека могут послужить толчком для развития онкологии у человека. Потому как мышьяк, хром, никель относят к канцерогенам. Ученые связывают это с тем, что данные элементы могут воздействовать на ДНК клеток.
Воздействие на органы и системы
Почки относятся к органу, который отвечает за выведение веществ из организма. Поэтому металлы легко действуют на нее при их экскреции. Основные металлы, обладающие нефротоксическим действием, это ртуть и кадмий. Клетки нервной системы страдают тоже, особенно это касается органоминеральных соединений. Такое токсическое соединение как метилртуть, может проникать из кровеносного русла в нервную систему. Вызывает заболевание, которое называется болезнь Минамата.
Органы дыхательного аппарата поражаются при вдыхании паров, содержащих тяжелые металлы. При остром воздействии, это приводит к воспалительным процессам дыхательных путей. Если воздействия металлов имеет хроническое течение, то это может привести к злокачественным новообразованиям.
Металлы способны вызывать дисфункцию органов репродукции, как у женщин, так и мужчин. Это связано с влиянием их на эндокринную функцию. Не исключается, и прямое влияние на репродуктивные органы. Например, свинец может накапливаться в органах половой системы у мужчин, вызывая их дегенерацию и замедление образования сперматозоидов.
Многие опыты, определяющие токсичность элементов, берут за основу только вероятность летального исхода, т.е острую токсичность вещества. Впрочем, постоянное хроническое их действие, пожалуй, является важнее как на уровне индивидуума, так и социума.
Постоянное влияние тяжелых металлов на человека может повлечь за собой следующие проявления:
- изменения строения органов;
- замедление роста организмов, полового развития и размножения;
- изменения поведения (снижается способность опасаться хищников и.т.д);
- изменения на генном уровне.
Для того чтобы избежать этих последствий необходимо:
- Уменьшить поступление токсических элементов в организм
- Переводить их в неактивную форму.
Клиническая картина отравления организма металлами
Каждый человек подвергается действию тяжелых металлов каждый час. Не только люди, живущие в больших задымленных промышленных городах, но и те, кто живет в деревнях с чистым воздухом. Потому как данные элементы непрерывно находятся в воде, воздухе.
Часто признаки отравления металлами не так легко распознать. Потому как симптомы схожи с симптомами различных хронических заболеваний, возрастными изменениями. Для точной постановки диагноза отравления, необходимо провести лабораторное исследование.
Бывают случаи острых отравлений, которые затрагивают целые населенные участки. Например, при отравлении ртутью, которое в большинстве случае развивается при употреблении речной рыбы, водорослей, раков и моллюсков. При большом выбросе ртути предприятиями, может появиться болезнь Минамата у жителей близлежащего поселения. Это заболевание затрагивает большей частью нервную систему. Таким образом, клиническая картина будет содержать различные неврологические симптомы (потеря зрения, слуха, параличи и парезы). Данный элемент обладает плохой способностью выводиться из организма, следовательно, плохо поддается лечению.
При отравлении кобальтом, даже минимальным количеством, может привести к анемии, дисфункции щитовидной железы. А главное он негативно влияет на выработку витамина В12. Вследствие этого произойдут нарушения в кровеносной системе, нарушится функция печени и нервной системы.
Большая концентрация тяжёлых элементов приводит к мутациям, которые могут передаваться генетически. А мутанты в свою очередь склонны к порокам развития.
Основные симптомы отравления при всех тяжелых металлах:
- изменения со стороны пищеварительной системы (тошнота, рвота, боли в животе, нарушения стула);
- изменения со стороны сердечно-сосудистой системы (повышение артериального давления, одышка)
- изменения со стороны почек и печени
- неврологические симптомы.
В связи с трудностью диагностики отравления, необходимо внимательно относиться к продуктам, которые мы используем в пищу. Особенно это касается морепродуктов. Лучше употреблять бутилированную воду для питья, если вы проживаете в большом промышленном городе. Остерегайтесь продуктов, выращенных около автомобильных и железных дорог.
Современный человек знает все о здоровье. Он ратует за органическую пищу и получает столько физических упражнений, сколько его тело может вытерпеть. Он медитирует, борется со стрессом и принимает витамины. Он все делает правильно, но почему же неприятные симптомы не только сохраняются, но и преумножаются с каждым днем?
Что мы упускаем?
Тело испытывает усталость. Каждая вторая женщина знакома с мигренью, люди после 30 лет знают о том, что такое боли в суставах. Совершая свою ежедневную работу, мы чувствуем, как мозг затуманен, а медлительность является нашей верной спутницей. Воспалительные процессы в организме, запоры, пищевые расстройства, восприимчивость к инфекциям, нервозность, кожные высыпания, бессонница и плохая память — вот далеко не все симптомы, которые известны каждому. К сожалению, все они распространены, и если у вас имеется один из них на регулярной основе, наверняка вы пересмотрели множество специализированных сайтов в Интернете в поисках ответа. Вы записываетесь на прием к врачу и настаиваете на обследовании. Но даже если вам назначено лечение, оно оказывает эффект лишь на короткий срок. По прошествии двух или трех месяцев все возвращается на круги своя. Так что же мы упускаем из виду?
Мы живем среди токсинов
Наше существование насквозь пропитано токсинами. На ежедневной основе в тело современного человека проникают тяжелые металлы и другие опасные химические вещества. Куда ни глянь, везде нас подстерегает опасность, но мы уже привыкли к этому и предпочитаем не замечать ни атмосферных выхлопов, ни воздействия пластмасс, ни токсичности моющих средств. Даже овощи на грядках — и те подвергаются воздействию новейших химических удобрений. Токсины присутствуют не только в атмосфере, они проникают в водоемы с осадками, находятся в наших жилищах, в нашей пище. Человек привык к ядам и медленно, но верно убивает себя.
Особенно опасны тяжелые металлы
Однако если вы на постоянной основе имеете один из перечисленных выше симптомов, вы можете найти виновника уже сейчас. Токсичные тяжелые металлы представляют собой самую главную угрозу для организма человека. Ртуть, мышьяк, алюминий, кадмий, никель, свинец и медь легко проникают в наши тела и поражают различные органы. Однако диагностировать их присутствие не всегда удается. А посему перед нами предстает практически неуловимый противник. Он хорошо скрыт внутри тела и ни за что не раскроет себя, даже если вы будете хорошо искать.
Они присутствуют повсеместно
По мнению экспертов, токсичные тяжелые металлы присутствуют везде, они находятся в вещах, с которыми человек контактирует на ежедневной основе, в предметах быта, батареях, металлической посуде, старой краске, алюминиевой фольге и банках. Даже в органическую пищу они проникают благодаря пестицидам и гербицидам. В результате большинство из нас вынуждено носить в себе тяжелые металлы. Причем их количество с каждым днем лишь увеличивается. К сожалению, чем старее накопленные «залежи», тем большую угрозу для человека они собой представляют. Единственным разумным выходом может стать детоксикация.
Как скрытый враг ведет себя в организме?
Как известно, любое химическое соединение вступает с другими веществам и в реакции. Так, например, тяжелые металлы под действием кислорода окисляются, тем самым вызывают повреждение окружающих тканей. В свою очередь, это дает старт различным воспалительным процессам, причем ущерб может быть нанесен каждой системе и каждому органу. Эти опасные химические соединения могут воздействовать на мозг, печень, пищеварительный тракт, они поражают нервную и иммунную систему. Таким образом, люди становятся уязвимыми к другим, более опасным заболеваниям.
Ртуть как яд с многовековой историей
Этот химический элемент особенно коварен для тела человека. На протяжении всей нашей истории он был ответственен за невообразимые людские страдания. Вот неполный список недугов, вызванных ртутью: биполярное расстройство, аутизм, неврологические заболевания, эпилепсия, приливы, учащенное сердцебиение, судороги, помутнение сознания, выпадение волос, мигрень, эндокринные расстройства, депрессия, потеря либидо. По мнению экспертов, львиная доля депрессивных расстройств может быть связана с этим опасным химическим элементом. Любопытно, что когда-то человечество шло по ложному следу. Древняя китайская медицина считала ртуть лекарством, то же самое относилось и к западному миру в 18 веке.
Все изменилось к началу 20 века, когда мир переживал бум производства шляп. Ртуть использовали для ускорения процесса валяния, а шляпники умирали один за другим. Уже через 3-5 лет работы на производстве человек мог обезуметь. Отсюда произошел знаменитый термин «безумый шляпник». Однако и люди, которые в то время носили фетровые шляпы, подвергали себя токсичному воздействию каждый раз, когда надевали этот аксессуар на голову.
Наше поколение пожинает плоды неудачных экспериментов предков
Теперь медицина полностью отказалась от использования ртути в качестве живительного эликсира, но мы пожинаем плоды неудачных экспериментов наших прадедушек и прабабушек. Заводы и фабрики в начале прошлого века сбрасывали ртуть в водоемы, а это значит, у наших предков не было возможности стать долгожителями. Они заработали серьезные недуги, и с большой долей вероятности передали их нам. По всей видимости, сейчас на Земле не отыщется человека, в организме которого не было бы ртути. Возможно, это сделало наши тела более терпимыми. И это похоже на законы гомеопатии. Однако в дополнение к той части ртутных запасов, с которыми человек рождается, он добавляет в свое тело все новые и новые порции в течение всей своей жизни.
Соединения тяжелых металлов
Если в теле человека находятся сразу несколько тяжелых металлов, они будут вступать в реакции друг с другом. Тем самым все эти химические элементы образуют твердые соединения. В промышленных условиях металлы смешивают для того, чтобы придать им большую силу и прочность. В нашем случае комбинация нескольких металлов также способна усилить воздействие каждого из них. Ртуть хорошо взаимодействует со свинцом, а никель — с алюминием. Но каждый человек имеет свою собственную уникальную смесь химических элементов, которые могут оказывать непосредственное влияние на течение того или иного заболевания. Именно поэтому вы никогда не встретите двух людей с одинаковыми симптомами депрессии или других неврологических расстройств.
Как вывести тяжелые металлы?
Возможно, кто-то из нас уже прибегал к процедуре хелатотерапии, при которой в тело человека вводятся вещества, предназначенные для удаления тяжелых металлов. Если же вы не приветствуете радикальные меры, вам вполне подойдут эксперименты в виде приема пищевых добавок или продуктов, способных удалять токсины из организма. Однако, используя в рационе только один или два очистительных продукта, невозможно добиться желаемого эффекта. Важно составить определенную диету.
Список продуктов для детоксикации
Спирулина — съедобные водоросли, способные вытягивать токсины из мозга, нервной системы, печени. Порошок следует принимать по две чайные ложки, смешивая его с водой, кокосовой водой или соком.
Экстракт молодых побегов ячменя или сок ячменя хорошо выводят тяжелые металлы из селезенки, желудочно-кишечного тракта, щитовидной железы и репродуктивной системы. Принимают по 1-2 чайных ложки, смешивая в воде или соке. Также экстракт ячменя хорошо «дружит» со спирулиной.
Кориандр способен проникнуть в самые труднодоступные места и вывести старые «залежи». Щедро добавляйте продукт в пюре или салаты.
Дикая черника выводит токсины из мозга и восстанавливает любые повреждения в результате окисления. Только дикие ягоды содержат уникальные фитонутриенты и мощные антиоксиданты.
Водоросли дульсе могут выводить свинец, алюминий, кадмий, никель и медь. Этот продукт является мощной силой для удаления ртути. Он вступает с токсином в реакцию и готовится покинуть тело, захватив с собой врага. Принимают его с пищей ежедневно по две столовые ложки.
Все эти пять продуктов являются лучшей группой захвата по обнаружению и захвату тяжелых металлов в организме. Каждый из них в отдельности не настолько эффективен. Совсем не обязательно употреблять все ингредиенты за один присест. Лучше распределить их равномерно в течение дня. Стандартный курс детоксикации проводят в течение 1-3 недель.
Тяжелые металлы оказывают серьезное влияние на состояние здоровье человека.
В ближайшее время вы сможете увидеть органы-мишени для тяжелых металлов на рисунке
Барий
Обадает высокой химической активностью, все соли бария очень ядовиты, легко растворимы в воде и биологических жидкостях.
Железо
Из воды железо практически не усваивается, кроме того, Всемирная организация здравоохранения не отмечает вредного воздействия железа, содержащегося в воде, на организм человека.
Повышенная концентрация железа придает воде бурый оттенок, делая ее непригодной для употребления по органолептическим показателям (но не по влиянию на здоровье). Также так называемая «ржавая» вода приводит к окрашиванию сантехники в соответствующий цвет.
Кальций
Придает воде жесткость, оседает при кипячении на посуде, приводит к засорению и поломке котлов, бытовой водной аппаратуры. Соединения кальция (гидрокарбонат, сульфат) практически не усваиваются организмом.
Кадмий
Связывет серосодержащие ферменты и аминокислоты, накапливается в организме. При отравлении вызывает рвоту и судороги.
Соединения кадмия поражают центральную нервную систему, печень и почки, нарушают фосфорно-кальциевый обмен. При хроническом отравлении анемия и разрушение костей.
Магний
Избыток магния оказывает в основном слабительный эффект, а также является антагонистом кальция и фосфора, вытесняя их из организма.
Марганец
Относится к тяжелым металлам. Обладает нейротоксичным действием, а также поражает сердечно-сосудистую систему, паренхиматозные органы (печень, легкие, почки). Употребление воды, с концентрацией марганца выше 0.1 мг/л (ПДК), может спровоцировать возникновение серьезных заболеваний костной системы.
Симптомы избытка марганца неспецифичны, сходны с другими заболеваниями: утомляемость, слабость, сонливость, головные боли; боли в пояснице, конечностях, в правом подреберье, понижение аппетита; расстройство мочеиспускания, половая слабость; бессонница, подавленное настроение, слезливость. У беременных употребляющих воду с повышенной концентрацией марганца, повышается риск рождения умственно неполноценных детей.
Без проведения анализа можно заподозрить высокое содержание Mn в воде — вяжущий вкус и желтоватая окраска. Такая вода не пригодна для питья, вредна для труб, сантехники, стиральных машин.
На содержание свободного марганца в воде влияют связь поверхностных вод с подземными водами, наличие фотосинтезирующих организмов, аэробные условия, разложение биомассы (мертвые организмы и растения); выщелачивание минералов и руд, которые содержат марганец; сточные воды с шахт, химическая промышленность, металлургия.
Очистка воды от железа и марганца производится с помощью обезжелезывателей, которые удаляют из воды Fe 2+ , Fe 3+ и марганец. Также возможно использование фильтров на основе оксидов марганца и аппаратов обратного осмоса. Выбор способа воздействия зависит от целей.
Медь
Медь токсичная в отношении ферментативной функции пищеварительной и выделительной систем (по последним исследованиям, это достаточно спорно). Медь в комбинации с препаратами витамина В6 подавляет свойства последнего, и он становится более токсичным. Большие дозы меди вызывают изменения в общем анализе крови — лейкопению с палочно-ядерным сдвигом влево.
Питьевая вода, содержащая избыточное количество меди (более 2 мг/л), раздражает слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта и вызывает рвоту. Недостаток меди в воде также нежелателен, так как она обладает бактерицидным действием. Риски для здоровья от избытка меди меньше, чем от ее недостатка. Ионы меди придают излишку меди в воде отчётливый «металлический вкус».
Мышьяк
Широко известный металл, который широко применялся для отравления королей, царей и царственных особ. Также употребляется для травли крыс и мышей. Также вызывает эндемический зоб из-за накопления в щитовидной железе. При отравлении вызывает боли в животе, рвоту, понос, угнетение центральной нервной системы. В малых дозах обладает канцерогенным эффектом.
Ртуть и ее соединения очень токсичны не только в виде паров, вызывают тяжелые отравления. Поражают нервную систему, почки, печень, желудочно-кишечный тракт. Органические соединения ртути еще более токсичны из-за более эффективного взаимодействия с ферментативными системами организма.
Свинец
Токсичен как в чистом виде, так и в соединениях. Одна из версий падения Римской империи связана с тем, что трубы в акведуках, посуда были сделаны из свинца. Накапливается в костях и вызывает их разрушение.
Cурьма
Обладает кумулятивным и раздражающим действием. Целевой орган — щитовидная железа, сурьма накапливается в ней и вызывает эндемический зоб. В основном опасна пыль и пары, в этом виде в продуктах питания не встречается.
Хром
При хроническом отравлении хромом наблюдаются головные боли, исхудание, воспалительные изменения слизистой желудка и кишечника. Хромовые соединения вызывают различные кожные заболевания, дерматиты и экземы, протекающие остро и хронически и носят пузырьковый, папулезный, гнойничковый или узелковый характер.
Соединения трехвалентного хрома вызывают дерматиты. Соединения четырехвалентного хрома приводят преимущественно к онкологическим заболеваниям.
Цинк
Цинк является природным антиоксидантом и способствует сопротивлению организма грязной окружающей среде. Участвует в процессах обмена, влияет на иммунитет, входит в состав карбоангидразы, обладает ранозаживляющим действием, оказывает противовирусное действие, участвует в процессах вкусового восприятия и обоняния, необходим для функционирования центральной нервной системы, в том числе для процессов запоминания.
Хроническое отравление характеризуется жалобами на усталость, отсутствие аппетита, головные боли, головокружение, тяжесть и стеснение в груди, тошноту, рвоту, поносы. При обследовании — истощение, признаки гепатита, гипотония, гипертиреоз, дерматиты дистрофического или аллергического характера.
Накапливается в костях, при недостатке цинка происходит деминерализация костей.
Несмотря на полезные свойства цинка, при его избытке происходит фиброзное перерождение поджелудочной железы.
Цинк угнетает активность железосодержащих ферментов цитохромоксидазы и каталазы, которые повышают способность костных клеток к синтезу коллагена.
Фосфид и оксид цинка в отличие от металлического цинка ядовиты. Попадание в организм растворимых солей цинка приводит к расстройству пищеварения, раздражению слизистых оболочек.
Радионуклиды
Это природные радиоактивные элементы, которые всегда присутствуют в окружающей среде, создавая в том числе фон естественной радиации.
Вода из скважин содержит большее число радионуклидов по сравнению с обычной водой или водой из колодца.
Природные радиоактивные элементы содержаться в строительных материалах, особенно в бетонных конструкциях. Плохая вентиляция, особенно в домах с плотно закрывающимися окнами, может увеличить дозу облучения, обусловленную вдыханием радиоактивных аэрозолей за счет распада газа радона, который образуется в свою очередь при естественном распаде радия, содержащегося в почве и строительных материалах. Фосфорные удобрения, содержат естественные радионуклиды рядов урана и тория, что является дополнительным фактором облучения организма человека. Эти радионуклиды накапливаются в почве, затем с пылью и продуктами питания попадают в организм. Никем не афишируется, что тепловые электростанции выбрасывают в атмосферу радиоактивную золу, что очень актуально для левого берега города Воронежа.
При тепловой, кулинарной обработке содержание радионуклидов в продуктах питания, воде снижается на 30-50%.
Случаев возникновения лучевой болезни от загрязненной воды в нашей области не зафиксировано (в отличие от Чернобыля), но следует помнить, что избыточная радиация угнетает иммунную систему, способствуя появлению множества заболеваний.
Обычно определяется уровень загрязнения воды артезианских скважин по урану, радону, радию-226 и радию-228
Токсичность — это мера несовместимости вредного вещества с жизнью. Степень токсического эффекта зависит от биологических особенностей пола, возраста и индивидуальной чувствительности организма; строения и физико-химических свойств яда; количества попавшего в организм вещества; факторов внешней среды (температура, атмосферное давление).
Понятие об экологической патологии. 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.
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.
Среди ксенобиотиков важное место занимают тяжелые металлы и их соли, которые в больших количествах выбрасываются в окружающую среду. К ним относятся известные токсичные микроэлементы (свинец, кадмий, хром, ртуть, алюминий и др.) и эссенциальные микроэлементы (железо, цинк, медь, марганец и др.), также имеющие свой токсический диапазон.
Основным путем поступления тяжелых металлов в организм является желудочно-кишечный тракт, который наиболее уязвим к действию техногенных экотоксикантов.
Спектр экологических воздействий на молекулярном, тканевом, клеточном и системном уровнях во многом зависит от концентрации и длительности экспозиции токсического вещества, комбинации его с другими факторами, предшествующего состояния здоровья человека и его иммунологической реактивности. Большое значение имеет генетически обусловленная чувствительность к влиянию тех или иных ксенобиотиков. Несмотря на разнообразие вредных веществ, существуют единые механизмы их воздействия на организм, как у взрослого человека, так и у ребенка.
Отравления соединениями тяжелых металлов известны с древних времен. Упоминание об отравлениях «живым серебром» (сулема) встречается в IV веке. В середине века сулема и мышьяк были наиболее распространенными неорганическими ядами, которые использовались с криминальной целью в политической борьбе и в быту. Отравления соединениями тяжелых металлов часто встречались в нашей стране: в 1924-1925 гг. Было зарегистрировано 963 смертельных исхода от отравлений сулемой. Отравления соединениями меди преобладают в районах садоводства и виноделия, где для борьбы с вредителями используется медный купорос. В последние годы наиболее распространены отравления ртутью. Нередки случаи массовых отравлений, например, гранозаном после употребления семян подсолнечника, обработанного этим средством. Тяжелые металлы и их соединения могут поступать в организм человека через легкие, слизистые оболочки, кожу и желудочно-кишечный тракт. Механизмы и скорость проникновения их через разные биологические барьеры и среды зависят от физико-химических свойств указанных веществ, химического состава и условий внутренней среды организма. В результате взаимопревращений между поступившими в организм металлами или их соединениями и химическими веществами различных тканей и органов могут образоваться новые соединения металлов, обладающие иными свойствами и по-другому ведущие себя в организме. При этом в разных органах, вследствие особенностей обмена, состава и условий среды, пути превращения исходных соединений металлов могут быть различными. Отдельные металлы могут избирательно накапливаться в определенных органах и длительно задерживаться в них. В результате накопление металла в том или ином органе может быть или первичным, или вторичным.
На примере отдельных металлов рассмотрим пути их поступления в организм через желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) с продуктами питания (животного и растительного происхождения), а также токсическое действие.
Два d-элемента — кобальт и никель, широко используют в современных промышленных технологиях. При высоком содержании их в окружающей среде эти элементы могут поступать в повышенных количествах в организм человека, вызывая отравления с тяжелыми последствиями.
Кобальт является биоэлементом, который принимает активное участие в ряде биохимических процессов. Однако избыточное его поступление вызывает токсический эффект с разными повреждениями в системах окислительных превращений. Данный эффект обусловлен способностью кобальта вступать в связь с атомами кислорода, азота, серы, в конкурентные отношения с железом и цинком, входящими в состав активных центров многих ферментов. Соединения Cо(III) обладают сильной окислительной комплексообразовательной способностью.
В отношении скорости сорбции чистого кобальта, его оксидов и солей в ЖКТ сведения разноречивы. В одних исследованиях отмечено слабое всасывание (11…30%) даже хорошо растворимых солей кобальта, в других указано на высокую сорбцию солей кобальта в тонком кишечнике (до 97%) в связи с хорошей их растворимостью в нейтральной и щелочной средах. На уровень сорбции влияет также величина дозы, поступившей перорально: при малых дозах сорбция больше, чем при больших.
Ni(II) преобладает в биологических средах, образуя разные комплексы с химическими компонентами последних. Металлический никель и его оксиды из ЖКТ всасываются медленнее, чем его растворимые соли. Поступивший с водой никель абсорбируется легче, чем входящий в виде комплексов в состав пищи. В целом количество всосавшегося из ЖКТ никеля составляет 3…10%. В его транспорте участвуют те же белки, которые связывают железо и кобальт.
Цинк, также относящийся к d-элементам и имеющий состояние окисления +2, является сильным восстановителем. Соли цинка хорошо растворимы в воде. При их поступлении наблюдается задержка на некоторое время с последующим постепенным попаданием в кровь и распределением в организме. Цинк может вызывать «цинковую» (литейную) лихорадку. Абсорбция цинка из ЖКТ достигает 50% от введенной дозы. На уровень абсорбции оказывает влияние количество цинка в пище и ее химический состав. Пониженный уровень цинка в пище способствует увеличению абсорбции этого металла до 80% от введенной дозы. Увеличению абсорбции цинка из ЖКТ способствуют белковая диета, пептиды и некоторые аминокислоты, которые, вероятно, образуют хелатные комплексы с металлом, а также этилендиаминтетраацетатом. Высокое содержание фосфора и меди в пище снижает абсорбцию цинка. Наиболее активно цинк всасывается в двенадцатиперстной кишке и верхней части тонкого кишечника.
Ртуть (d-элемент) — единственный металл, который находится в обычных условиях в виде жидкости и интенсивно выделяет пары. Из неорганических соединений ртути наиболее опасны металлическая ртуть, выделяющая пары, и хорошо растворимые соли Hg(II), образующие ионы ртути, действием которых и определяется токсичность. Соединения двухвалентной ртути токсичнее, чем одновалентной. Выраженная токсичность ртути и ее соединений, отсутствие данных о сколько-нибудь заметных положительных физиологических и биохимических эффектах указанного микроэлемента заставляли исследователей относить его не только к биологически ненужным, но и опасным даже в ничтожных количествах из-за его широкой распространенности в природе. В последние десятилетия, однако, появляется все больше свидетельств и мнений о жизненно важной роли ртути. Надо отметить, что ртуть — один из самых токсичных металлов, она постоянно присутствует в природной среде (почве, воде, растениях), может в избытке поступать в организм человека через ЖКТ вместе с пищей и водой. Неорганические соединения ртути слабо всасываются в ЖКТ, в то время как органические, например метилртуть, абсорбируются почти полностью.
Свинец, относящийся, как и олово, к p-элементам и являющийся в современную эпоху одним из наиболее распространенных металлозагрязнителей окружающей среды и, прежде всего, воздуха, к сожалению, в значительных количествах может поступать в организм человека ингаляционным путем. Свинец в виде нерастворимых соединений (сульфидов, сульфатов, хроматов) плохо всасывается из ЖКТ. Растворимые соли (нитраты, ацетаты) всасываются в несколько больших количествах (до 10%). При дефиците кальция и железа в пищевом рационе абсорбция свинца увеличивается.
Из приведенных выше данных о распределении, накоплении и превращении ряда тяжелых металлов видно, что указанные процессы имеют много особенностей. Несмотря на различия в естественной биологической значимости разных металлов, все они при избыточном поступлении в организм вызывают токсические эффекты, сопряженные с нарушением нормального хода биохимических процессов и физиологических функций.
Следует особо отметить то, что избирательное накопление и длительность задержки металлов в ткани или органе в значительной степени определяют поражение того или иного органа. Например, эндемические заболевания щитовидной железы в отдельных биогеохимических провинциях связывают с избыточным поступлением некоторых металлов и высоким содержанием их в самой железе. К таким металлам относят кобальт, марганец, хром, цинк. Еще хорошо известно поражение центральной нервной системы при отравлениях ртутью, марганцем, свинцом и таллием. Выведение металлов из организма в основном осуществляется через ЖКТ и почки. При этом следует иметь в виду, что небольшое количество металлов может выделяться с грудным молоком, потом и волосами. Скорость выведения и количество выделившегося металла за определенный промежуток времени зависит от пути поступления, дозы, свойства каждого конкретного соединения металла, прочности связи последнего с биолигандами и длительности его действия на организм. Например, разные соединения хрома выделяются из организма через кишечник, почки, с грудным молоком. Так соединения Cr(VI) превосходят по скорости выделения Cr(III). Лучше растворимый хромат натрия выделяется преимущественно через почки, а слаборастворимый хлорид хрома — кишечным и почечным путями. К другим металлам, которые выводятся двумя основными путями (через ЖКТ и почки), относят никель, ртуть и др. Нерастворимые соединения никеля даже при разных путях поступления в большем количестве выделяются через кишечник. Таким образом, выведение избыточных количеств разных металлов из организма человека является сложным биокинетическим процессом. Во многом он зависит от путей трансформации металлов в органах и тканях и скорости элиминации из них.
Вредные вещества могут оказывать на организм специфическое действие, которое проявляется не в период воздействия и не сразу по его окончании, а в периоды жизни, отделенные от химической экспозиции многими годами и даже десятилетиями. Проявление этих эффектов возможно и в последующих поколениях. Под термином «отдаленный эффект» следует понимать развитие патологических процессов и состояний у индивидуумов, имевших контакт с химическими загрязнениями среды обитания в отдаленные сроки их жизни, а также в течение жизни их потомства. К нему относятся гонадотропное, эмбриотоксическое, канцерогенное, мутагенное действие.
По опасности для здоровья человека тяжелые металлы делятся на следующие классы:
- 1 класс (самый опасный): Cd, Hg, Se, Pb, Zn
- 2 класс: Co, Ni, Cu, Mo, Sb, Cr
- 3 класс: Ba, V, W, Mn, Sr
Токсичность тяжелых металлов в организме человека.
В таблице показана зависимость здоровья человека от уровня загрязнения тяжелыми металлами.
Ртуть, свинец и кадмий являются наиболее вредными для человека и интоксикации этими металлами встречаются наиболее часто. Потребление загрязненных продуктов питания является основным способом проникновения тяжелых металлов в организм. Они не разлагаются при термической обработке продуктов.
Некоторые металлы , такие как кобальт, медь, железо, марганец, цинк и хром, имеют важное значение для здоровья. Однако, даже они могут стать токсичными, если попадают в организм в большом количестве. Другие, такие как кадмий, ртуть и свинец, не являются такими важными, и очень опасны в больших концентрациях. Они являются причиной многочисленных отравлений тяжелыми металлами. Тяжелые металлы опасны, потому что они накапливаются в организме. Это означает, что, с течением времени, повышение их концентрации в тканях достигает выше среднего уровня.
Свинец присутствует и в пиве
Этот тяжелый металл может попасть в тело из продуктов, упакованных или хранящихся в таре (емкости), содержащей свинец. Можно его обнаружить в пиве и водке (в более низких концентрациях). Отравление свинцом, как другими тяжелыми металлами , проявляется по-разному, в зависимости от концентрации попавшего в организм металла и от здоровья пострадавшего. Именно по этой причине, часто очень трудно поставить правильный диагноз.
Накопленный в организме свинец может привести к анемии, боли в животе, тошноте, запору, головным болям, потере веса, мышечной слабости, бледности кожи, проблемам со щитовидной железой, раздражительности, импотенции, снижение либидо, бессоннице, спутанности сознания, депрессиям. При тяжелых отравлениях может быть хроническая почечная недостаточность, временная или даже постоянная слепота, судороги и смертельный исход.
Кадмий является канцерогеном
Этот металл содержится в батареях, красках, пластмассах (ПЭТ) и в некоторых химических удобрениях. Окружающая среда может быть загрязнена кадмием в результате промышленной деятельности человека. Длительное воздействие этого металла может стать причиной некоторых заболеваний почек, легких и повышенного артериального давления. Также отмечено, что он способствует деминерализации костей и, соответственно, переломам. Кадмий относится к категории канцерогенных веществ. Его накопление в организме связывают с раком легких, простаты и поджелудочной железы.
Ртуть вызывает неврологические расстройства
Стоматологические пломбы из амальгамы, и некоторые виды пестицидов могут содержать ртуть, а сельскохозяйственные продукты, ими обработанные, будут загрязнены. Отравление метилртутью (органическое соединение ртути) очень опасно и вызывает нарушение периферического зрения, слюнотечение, набухание десен, тремор, нервозность, кожную сыпь, усталость, головную боль и боль в суставах, проблемы с координацией движений, влияет на центральную нервную систему и почечную недостаточность. Дети, подвергшиеся воздействию метилртути в утробе матери или в течение первых месяцев жизни могут страдать врожденными дефектами или иметь неврологические проблемы.
Диагностика отравлений
Анализ волос на минералы представляет собой наиболее точный способ узнать концентрацию тяжелых металлов в организме. Анализы крови могут быть бесполезными в этом случае, потому что металлы накапливаются в костях, волосах и ногтях.
Источник https://spoabris.ru/tyazhelye-metally-i-ih-vred-tyazhelye-metally-i-ih-vliyanie-na-zdorove-cheloveka.html
Источник