Понятие о тяжелых и токсичных элементах. Тяжелые металлы

К тяжелым металлам относят более 40 химических элементов с относительной плотностью более 6 г/см³. К наиболее опасным, с точки зрения их биологической активности и токсических свойств, относя: свинец, ртуть, кадмий, цинк, висмут, ко­бальт, никель, медь, олово, сурьму, ванадий, марганец, хром, молибден и мышьяк. Биогеохимические свойства тяжелых металлов

Свойство	Cd	Co	Cu	Hg	Ni	Pb	Zn
Биохимическая активность	В	В	В	В	В	В	В
Токсичность	В	У	У	В	У	В	У
Канцерогенность	-	В	-	-	В	-	-
Обогащение аэрозолей	В	Н	В	В	Н	В	В
Минеральная форма распространения	В	В	Н	В	Н	В	Н
Органическая форма распространения	В	В	В	В	В	В	В
Подвижность	В	Н	У	В	Н	В	У
Тенденция к биоконцентрированию	В	В	У	В	В	В	У
Эффективность накопления	В	У	В	В	У	В	В
Комплексообразующая способность	У	Н	В	У	Н	Н	В
Склонность к гидролизу	У	Н	В	У	У	У	В
Растворимость соединений	В	Н	В	В	Н	В	В
Время жизни	В	В	В	Н	В	Н	В

 

В - высокая, У - умеренная, Н - низкая

Формы нахождения в окружающей среде. В атмосферном воздухе тяжелые металлы присутствуют в форме органических и неорганических соединений в виде пыли и аэрозолей, а также в газообразной элементной форме (ртуть).

В водных средах металлы присутствуют в трех формах: взвешенные частицы, коллоидные частицы и растворенные соединения. Большое влияние на содержание i этих элементов в воде оказывает гидролиз, во многом определяющий форму нахож­дения элемента в водных средах. Тяжелые металлы в водных экосистемах концен­трируются в донных отложениях и биоте.

В почвах тяжелые металлы содержатся в водорастворимой, ионообменной и непрочно адсорбированной формах. Водорастворимые формы, как правило, пред­ставлены хлоридами, нитратами, сульфатами и органическим комплексными соеди­нениями. Ионы тяжелых металлов могут быть связаны с минералами как часть кри­сталлической решетки.

Источники.

• добыча и переработка металлов;

• предприятия теплоэнергетики - процессы сжигания минерального топли­ва (угля, нефти);

• высокотемпературные технологические процессы (металлургия, обжиг цементного сырья и др.), а также транспортировка, обогащение и сорти­ровка руды;

•сточные воды и отходы, накапливаемые на свалках;

• удобрения из шламов, полученные из промышленных и канализационных очистных сооружений.

Техногенное поступление тяжелых металлов в окружающую среду происходит в виде газов и аэрозолей (возгона металлов и пылевидных частиц) и в составе сточ­ных вод.

Металлы сравнительно быстро накапливаются в почве и крайне медленно из нее выводятся: период полуудаления цинка - до 500 лет, кадмия - до 1100 лет, меди -до 1500 лет, свинца - до нескольких тысяч лет.

Атмосферный путь поступления химических элементов в окружающую среду городов является ведущим. Максимальной способностью концентрировать тяжелые металлы обладают взвешенные вещества и донные отложения, затем планктон, бен­тос и рыбы.

Рассмотрим влияние некоторых тяжелых металлов на организм человека.

Медь. Сама по себе медь мало- токсична или нетоксична. Растворимые соли, особенно сульфат меди (II), оказывают сильное раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки. Возможно отравление пищей, приготовленной или хранившейся в медной посуде. У людей, работающих на производствах, связанных с медью и ее солями наблюдается увеличение печени и другие патологические отклонения.

Свинец. Элементарный свинец и его нерастворимые соли безвредны для чело­века. Однако все растворимые соли - яды, причем их токсичность увеличивается с ростом растворимости. При остром отравлении появляется боль в животе, потеря аппетита, понос с последующим запором, рвота, общее недомогание, головная боль, конвульсии из-за повышения внутричерепного давления. При хроническом отравле­нии человек теряет в весе, чувствует постоянную слабость. Во всех случаях наблю­дается повышение концентрации свинца в крови (>0,05 мг%). Почти весь свинец по­ступает в организм с пищей и водой, но возможно его попадание в организм и с за­грязненным воздухом, и через повреждения кожи. В воздух свинец попадает при сгорании бензина с добавками тетраэтилсвинца.

Железо. Отравление солями железа бывает острым и хроническим. При остром отравлении изъязвляются слизистые оболочки желудка и кишечника, что приводит к внутренним кровотечениям с возможным летальным исходом. Острые отравления возникают при избыточном употреблении лекарственных препаратов, содержащих железо. Хронические отравления часто наблюдаются в местностях, где используют контейнеры из железа и его сплавов для хранения кислых пищевых продуктов, на­пример, вина.

В экологии используется термин «железнение среды», характеризующий коли­чество железа антропогенного происхождения в природной среде. ПДК Fe³⁺ в род­никовых водах - 0,3 мг/л, в речной воде - 0,1 мг/л.

Ртуть. Морфологические изменения при отравлении ртутью наблюдаются в полости рта, в желудке, почках и толстой кишке. Страдает и нервная система. Со­единения ртути более токсичны, чем сама ртуть.

Острая интоксикация ртутью возникает при массивном поступлении ртути или ее соединений в организм. Морфологически она может виде массивных некрозов в желудке, толстой кишке, а также острого некроза почек.

Хроническая интоксикация ртутью приводит к расшатыванию зубов, хрониче­скому гастриту, поражению почек, атрофии головного мозга.

Мышьяк. Соли, окислы и пары мышьяка чрезвычайно опасны. Препараты на основе мышьяка используются в качестве гербицидов для опрыскивания фруктов, в качестве инсектицидов, яда для крыс и во многих промышленных процессах. Разли­чают острый и хронический арсенизм. Острое отравление редко, но хроническое от­равление может стать причиной смерти.