Важкі метали

Діоксин – це кристалічна речовина білого кольору, нерозчинна у воді, хімічно інертна, спеціальних засобів дегазації її не існує. Створюється діоксин внаслідок складних хімічних перетворень. Основними джерелами потрапляння діоксину в навколишнє середовище є підприємства, що використовують у технологічному процесі хлор.

До них належать:

- підприємства хімічної промисловості, які виробляють хлорбензоли та поліхлоровані біфеноли, що використовуються як присадка до трансформаторних масел, машинних мастил та гідравлічних рідин;

- виробництво полівінілхлориду – як ізоляційний матеріал;

- целюлозно-паперова промисловість, у технологіях якої використовуються хлорні реагенти для відбілювання паперу.

Джерелами діоксину можуть бути також:

- автомобільний транспорт – при спалюванні дизельного палива, бензину із свинцевими присадками;

- спалювання промислових, побутових і медичних відходів.

Варто зауважити, що діоксин, крім власної високої токсичності, має здатність підсилювати токсичність інших отрут та дію іонізуючих випромінювань.

Наведемо кілька прикладів забруднення навколишнього середовища діоксинами. Під час війни у В'єтнамі США знищували джунглі за допомогою так званої "оранжевої суміші", до якої додавалася сполука – діоксин, який і спричинив виникнення різних хвороб у в'єтнамців та американських солдат, що брали участь у бойових діях. У В'єтнамі довгий час з'являлися на світ "оранжеві діти".

Катастрофічне забруднення навколишнього природного середовища діоксинами відбулося в м. Севезо (Італія) у 1976 р., де на заводі з виробництва фенолу стався витік 25 кг діоксину. Внаслідок аварії сотні людей були отруєні діоксином. Довелося евакуювати населення з площі 97 га та забити 75 тис. сільськогосподарських тварин.

У 1968 р. в Японії, а в 1979 р. на Тайвані спостерігалися масові отруєння рисовою олією, забрудненою діоксином, при цьому потерпіло понад 4000 тис. чоловік. У печінці потерпілих було виявлено значний вміст діоксину.

За своїми фізичними властивостями діоксин має високу стійкість – 10... 12 років, не розчиняється у воді, розчинний лише в органічних розчинниках, має велику термостійкість (розкладається при температурі 1400...1500 °С), має здатність накопичуватися в ґрунті, рослинах, біоорганізмах. Постійне накопичення діоксинів у ґрунті призводить до знищення всіх живих організмів, що можуть там бути.

Основними наслідками дії діоксину на людину є: серйозні ураження шкіри, канцерогенний ефект, руйнування ЦНС, порушення розвитку ембріонів. Цей ксенобіотик здатен також сильно пригнічувати імунну систему – організм внаслідок цього стає чутливим до різноманітних інфекційних хвороб. Ця обставина досить часто маскує отруєння діоксином під звичайні застудні та інфекційні захворювання.

Щоб зменшити накопичення діоксинів у навколишньому природному середовищі, розроблено десятки профілактичних рекомендацій. Найважливішими з них є: розроблення бездіоксинових технологій; модернізація виробництв і очищення територій; призупинення будівництва заводів із спалювання хлоровмісних відходів; відмова від використання хлоровмісних речовин при виробництві бензину і дизельного палива; заборона використання в сільському господарстві хлорорганічних пестицидів.

У свою чергу, Всесвітня організація "Грінпіс" пропонує такі заходи з очищення планети від діоксинів: виготовлення молочних продуктів у скляній тарі; використання паперу, виготовленого з макулатури; використання паперових шпалер; відмова від лінолеуму, мийних засобів, які містять сполуки хлору; відмова від використання виробів з пластику та полівінілхлориду. Зрозуміло, що дотримання цих рекомендацій не є простою справою, на їх реалізацію потрібен час і значні обігові кошти. Проте ряд держав (США, Німеччина, Японія, Австрія та ін.) вже розпочали реалізацію деяких з названих рекомендацій.

До ксенобіотиків можна зарахувати також галогеновмісні вуглеводні, що мають технічну назву хладони (фреони, фтор-хлорметани). Хладони малотоксичні, прості у використанні, не спричинюють корозійної дії. їх використовують як холодоагенти, пропеленти в аерозольному пакуванні косметичних засобів, як компоненти вогнегасних сумішей, розчинників. Хладони стали використовувати в промисловості на початку 30-х років.

У 1974 р. вчені Ф.С. Роуленд і М.Д. Моліна висловили припущення, щотак звана "озонова дірка"пов'язана з накопиченням у верхніх шарах атмосфери атомів хлору, які утворилися внаслідок викидів фреонів. За це відкриття вчені отримали Нобелівську премію 1995 р. в галузі хімії. Обґрунтованість гіпотези була підтверджена прямими вимірюваннями. Розрахунки показують, що зменшення вмісту озону на 1 % призведе до збільшення ультрафіолетової радін-ції на поверхні Землі на 1,4...2,5 %. У 1987 р. укладено міжнародну угоду – Монреальський міжнародний протокол, який зобов'язує всі країни з 1994 р. обмежити, а до 2000 р. повністю припинити вироб ництво і використання всіх озоноруйнівних матеріалів. Слід додати, що за Монреальським протоколом допускається потрапляння в атмосферу за рік до 400 т відходів, що містять фреон.

Серед хімічних речовин, що забруднюють зовнішнє середовище (повітря, ґрунт, воду), важкі метали та їх сполуки утворюють значну групу токсикантів, які негативно впливають на людину. Висока токсичність і небезпечність для здоров'я людини важких металів, можливість їх розповсюдження в навколишньому середовищі зумовлюють необхідність контролю і розроблення засобів захисту від них.

Небезпечність важких металів зумовлена їхньою стійкістю в зовнішньому середовищі, розчинністю у воді, сорбцією ґрунтом, рослинами, що в сукупності призводить до накопичення важких металів у середовищі проживання людини.

Однозначного визначення важких металів немає. Термін "важкі метали" пов'язаний з високою відносною атомною масою. Однією з ознак, що дає можливість зарахувати метали до важких, є їхня густина. До важких металів належать хімічні елементи з відносною густиною більшою, ніж у заліза (7,8 г/см³). Таких елементів понад 40.Кількість найбільш небезпечних важких металів, якщо враховувати їхні токсичність, стійкість і здатність накопичуватись у зовнішньому середовищі, а також масштаби розповсюдження, значно менша. Це ртуть, свинець, кадмій, кобальт, нікель, цинк, олово, сурма, мідь, молібден, ванадій, арсен. Часом до важких зараховують метали, густина яких до 5 г/см³.

Метали можуть розсіюватися на відстані до сотень і тисяч кілометрів. У глобальних масштабах відбувається процес, який сьогодні називають "металевим пресом на біосферу".

Шляхи розсіювання металів різноманітні. Поряд із спалюванням мінерального палива важливим є викид їх в атмосферу при високотемпературних технологічних процесах у металургії, при випалюванні цементної сировини і т. ін. Водночас значна частина компонентів рудних копалин розсіюється задовго до потрапляння руди в металургійну переробку – під час транспортування, збагачення, сортування.

Важкі метали надходять у навколишнє природне середовище у вигляді газів і аерозолів (сублімація металів і пиловидних речовин), а також у рідкому стані (технологічні стічні води).|

Важкі метали, як і інші хімічні елементи, мігрують із атмосфери в гідросферу, із гідросфери – в літосферу. З атмосфери метали і їхні сполуки осідають на ґрунт або на рослини, звідти потрапляють у ґрунт і воду. Встановлено, що процес накопичення важких металів у ґрунті відбувається швидше, ніж видалення їх. Період напіввиведення із ґрунту цинку – 500 років, кадмію – 1100, міді – 1500, свинцю – кілька тисяч років.

Важкі метали і їхні сполуки можуть потрапляти в організм людини з повітрям, крізь шкіру, з їжею і водою. Метали, що потрапляють в організм людини з харчовими продуктами, мають високу токсичність і називаються забрудниками.

Існують різні погляди на металеві забрудники. Відповідно до одного з них усі метали періодичної системи поділяють на три групи: метали як незамінні фактори харчування (есенціальні макро- і мікроелементи); неесенціальні або необов'язкові для життєдіяльності, метали; токсичні метали. Відповідно до іншого погляду всі метали потрібні для життєдіяльності, але в певних кількостях. Цей погляд виражається формулою: "Всі речовини токсичні, але брак речовин також шкідливий". Всі метали можуть проявити токсичність, якщо вони вживаються в значній кількості. Крім того, токсичність металів проявляється в їхній взаємодії один з одним. Наприклад, фізіологічна дія кадмію на організм, зокрема і його токсичність, залежить від кількості цинку, а функції заліза в клітинах визначаються наявністю міді, кобальту і цинку.

Однак існують метали, які проявляють сильну токсичну дію у малих концентраціях і не виконують ніякої корисної функції. До таких токсичних металів належать: ртуть, кадмій, свинець, арсен. Вони не є ні життєво необхідними, ні благотворними, але навіть у малій кількості порушують нормальні метаболічні функції організму.

Підлягають контролю на вміст у харчових продуктах: ртуть, кадмій, свинець, арсен, мідь, стронцій, цинк, залізо, сурма, нікель, хром, фтор, йод і деякі інші метали.

Ртуть – своєрідний метал, в нормальних умовах це рідина. За це ртуть назвали "рідким сріблом". Для середньовічних алхіміків ртуть мала велике значення і ціну у пошуках "філософського каменю" – таємничої речовини, що, як вважалося за тих часів, може перетворювати прості метали в золото.

Тільки в останньому столітті доведено, що ртуть бере участь у багатьох хімічних реакціях як каталізатор. Завдяки цим властивостям ртуть набула широкого використання в промисловості. Кожного року у світі отримують понад 10 тис. т ртуті. З них приблизно 25 % використовують при виробництві електродів, отримання хлору і лугів; 20 – в електротехнічному обладнанні; 15 – при виробленні фарб; 10 – у ртутних приладах (термометрах); 5 – у виробництві дзеркал, в агрохімії і 3 % – як ртутна амальгама при лікуванні зубів. Ще 25 % ртуті, що виробляється, використовують у виробництві детонаторів, каталізаторів, паперової пульпи, у фармації і косметиці, а також у воєнних цілях.

Підраховано, що, крім 10 тис. т ртуті, яку добувають у світі при гірничорудних розробках, ще 10 тис. т металу виділяється в навколишнє природне середовище під час згоряння вугілля, нафти і газу, добування густої породи та інших індустріальних розробок. Природним шляхом щорічно від 30 тис. до 150 тис. т ртуті виділяється під час дегазації земної кори та океанів.

Ртуть належить до розсіяних у природі мікроелементів. За розповсюдженням у земній корі вона займає 62-ге місце, середня концентрація її становить 0,5 мг/кг.

У харчових продуктах ртуть може бути у трьох видах: атомарна ртуть, окиснена ртуть і алкілртуть – поєднання ртуті з алкілувальними сполуками.

Токсична небезпека ртуті виражається у взаємодії з SН-групами білків. Ртуть блокує їх і змінює біологічні властивості білків тканини, а також інактивує ряд гідролітичних та окисних ферментів. Ртуть у разі проникнення до клітини може включитись у структуру ДНК, що вплине на спадковість людини. Мозок, проявляє особливу спорідненість до ртуті і здатний акумулювати її майже в 6 разів більше, ніж інші органи. В ембріонах ртуть накопичується також, як і в організмі матері, але вміст ртуті в мозку плоду може бути більшим.

Ртуть виводиться з організму частково через нирки, а здебільшого через печінку і жовч, а також з фекаліями. Період біологічного напіввиведення сполук ртуті з організму – до 70 днів.

Допустиме тижневе надходження ртуті в організм становить 0,3 мг на людину, що еквівалентно кількості 0,005 мг/кг маси тіла за тиждень.

У питній воді допустимий вміст ртуті становить до 0,001 мг/л, а для інших харчових продуктів – близько 0,05 мг/кг. Допустими іі вміст ртуті в рибі – 0,5 мг/кг. Граничне допустима концентрація в повітрі робочої зони виробничих приміщень – 0,01 мг/м³.

Щоб запобігати ртутному отруєнню через харчові продукти і воду, потрібен особливо точний контроль за вмістом ртуті в харчових продуктах і в інших біологічних об'єктах.

Дата добавления: 2014-01-04