Тяжелые металлы их польза и вред биологическое значение
Тяжёлые мета́ллы — химические элементы со свойствами металлов (в том числе и полуметаллы) и значительным атомным весом либо плотностью.
Определение[править | править код]
Понятие «тяжёлые металлы» было предложено немецким химиком Леопольдом Гмелиным в 1817 году[1].
Известно около сорока различных определений термина тяжёлые металлы, и невозможно указать на одно из них, как наиболее принятое. Соответственно, список тяжёлых металлов согласно разным определениям будет включать разные элементы. Используемым критерием может быть относительная атомная масса свыше 50, и тогда в список попадают все металлы, начиная с ванадия, независимо от плотности. Другим часто используемым критерием является плотность, примерно равная или большая плотности железа (8 г/см3), тогда в список попадают такие элементы как свинец, ртуть, медь, кадмий, кобальт, а, например, более легкое олово выпадает из списка. Существуют классификации, основанные и на других значениях пороговой плотности (например — плотность 5 г/см3[2][3]) или атомного веса. Некоторые классификации делают исключения для благородных и редких металлов, не относя их к тяжёлым, некоторые исключают нецветные металлы (железо, марганец).
Термин тяжёлые металлы чаще всего рассматривается не с химической, а с медицинской и природоохранной точек зрения[4].
Таким образом, при включении в эту категорию учитываются не только химические и физические свойства элемента, но и его биологическая активность и токсичность, а также объём использования в хозяйственной деятельности[5].
Биологическая роль[править | править код]
Многие тяжёлые металлы, такие как железо, медь, цинк, молибден, участвуют в биологических процессах и в определённых количествах являются необходимыми для функционирования растений, животных и человека микроэлементами.
С другой стороны, тяжёлые металлы и их соединения могут оказывать вредное воздействие на организм человека, способны накапливаться в тканях, вызывая ряд заболеваний. Не имеющие полезной роли в биологических процессах металлы, такие как свинец и ртуть, определяются как токсичные металлы. Некоторые элементы, такие как ванадий или кадмий, обычно имеющие токсичное влияние на живые организмы, могут быть полезны для некоторых видов[6].
Механизмы действия[править | править код]
Катионы Pb2+, Hg2+, Cd2+ и другие, относимые к группе мягких кислот Льюиса, легко образуют прочные ковалентные связи с тиольными группами SH в молекуле аминокислоты цистеина. Ферменты, содержащие в своём активном центре тиольные группы, при действии даже малых концентраций ионов тяжёлых металлов подвергаются ингибированию, как правило, необратимому, что приводит к серьёзному нарушению обмена веществ. [7]
Загрязнение тяжёлыми металлами[править | править код]
Среди разнообразных загрязняющих веществ тяжёлые металлы (в том числе ртуть, свинец, кадмий, цинк) и их соединения выделяются распространенностью, высокой токсичностью, многие из них — также способностью к накоплению в живых организмах. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистительные мероприятия, содержание соединений тяжёлых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Они также поступают в окружающую среду с бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий. Многие металлы образуют стойкие органические соединения, хорошая растворимость этих комплексов способствует миграции тяжёлых металлов в природных водах. К тяжёлым металлам относят более 40 химических элементов, но при учёте токсичности, стойкости, способности накапливаться во внешней среде и масштабов распространения токсичных соединений, контроля требуют примерно в четыре раза меньшее число элементов.
Загрязнение океана[править | править код]
Помимо сточных вод, большие массы соединений тяжёлых металлов поступают в океан через атмосферу и с захоронением разнообразных отходов в Мировом океане. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий.
Ртуть[править | править код]
Ртуть переносится в океан с материковым стоком (прежде всего — из стока промышленных вод) и через атмосферу.
В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс. т ртути. До трети от этого количества образуется при выветривании пород, содержащих ртуть (киноварь). Ртуть антропогенного происхождения попадает в атмосферу в первую очередь при сжигании угля на электростанциях. Около половины годового промышленного производства этого металла (910 тыс. т) попадает в океан. Некоторые бактерии переводят токсичные хлориды ртути в ещё более токсичную метилртуть[8]. Соединения ртути накапливается многими морскими и пресноводными организмами в концентрациях, во много раз превышающих содержание её в воде.
Употребление в пищу рыбы и морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению населения. Так, к 1977 году насчитывалось 2800 жертв болезни Минамата, причиной которой послужило поступление в залив Минамата со сточными водами отходов предприятий, на которых в качестве катализатора использовалась хлористая ртуть. Соединения ртути высокотоксичны для человека.
Свинец[править | править код]
Свинец — рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Помимо того, свинец поступает в окружающую среду в результате хозяйственной деятельности человека. До запрета на использование в топливе тетраэтилсвинца в начале XXI века, выхлопные газы транспорта были заметным источником свинца в атмосфере. С континентальной пылью в атмосфере океан получает 20—30 тысяч тонн свинца в год[8].
В организм человека свинец попадает как с пищей и водой, так и из воздуха. Свинец может выводиться из организма, однако малая скорость выведения может приводить к накоплению в костях, печени и почках.
Кадмий[править | править код]
Кадмий является относительно редким и рассеянным элементом, в природе концентрируется в минералах цинка. Поступает в природные воды в результате смыва почв, выветривания полиметаллических и медных руд, и со сточными водами рудообогатительных, металлургических и химических производств.
Кадмий в норме присутствует в организме человека в микроскопических количествах. При накоплении организмом соединений кадмия поражается нервная система, нарушается фосфорно-кальциевый обмен. Хроническое отравление приводит к анемии и разрушению костей.
Примечания[править | править код]
- ↑ Титов А. Ф., Казнина Н. М., Таланова В. В. Тяжелые металлы и растения. — Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2014. — С. 7. — 194 с. — ISBN 978-5-9274-0641-8.
- ↑ Металлы // Энциклопедический словарь юного химика. 2-е изд. / Сост. В. А. Крицман, В. В. Станцо. — М.: Педагогика, 1990. — с. 141—144. — 320 с. — ISBN 5-7155-0292-6
- ↑ А. Т. Пилипенко, В. Я. Починок, И. П. Середа, Ф. Д. Шевченко. Металлы. Общие свойства металлов // Справочник по элементарной химии / под ред. академика АН УССР А. Т. Пилипенко. — К.: Наукова думка, 1985. — С. 341—342. — 560 с.
- ↑ «Heavy metals» a meaningless term? — доклад ИЮПАК (англ.)
- ↑ Тяжёлые металлы Архивная копия от 23 марта 2010 на Wayback Machine // Справочник по гидрохимии
- ↑ A biological function for cadmium in marine diatoms. Lane TW, Morel FM.
- ↑ Е.С.Северин. Биохимия: учебник для вузов. — 5-е изд. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. — 768 с. с. — ISBN ISBN 978-5-9704-1195-7.
- ↑ 1 2 Ветошкин, 2004.
Ссылки[править | править код]
- Тяжёлые металлы — сайт «Очистные сооружения»
- Тяжёлые металлы — «Справочник по гидрохимии»
Литература[править | править код]
- Тяжелые металлы // Большой Энциклопедический словарь (рус.). — 2000. — статья в Большом Энциклопедическом словаре
- И.И. Дедю. Тяжелые металлы // Экологический энциклопедический словарь. — Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии (рус.). — 1989. — статья в Экологическом словаре
- Юркова Т. И. Тяжёлые металлы // Экономика цветной металлургии. — Красноярск, 2004.
- А. Г. Ветошкин. Источники загрязнения гидросфер // Процессы и аппараты защиты гидросфер. — Пенза, 2004.
- Н. К. Чертко и др. Биологическая функция химических элементов. — Справочное пособие. — Минск, 2012. — 172 с. — ISBN 978-985-7026-39-5.
- Присутствие макрофитов в водной системе ускоряет снижение концентраций меди, свинца и других тяжёлых металлов в воде. // Водное хозяйство России. 2009. No. 2. с. 58—67.
Что такое тяжелые металлы?
Тяжелыми металлами называют более 40 химических элементов. Причем, однозначного списка этих элементов нет: иногда в их число включают все элементы таблицы Менделеева с атомным весом более 50, в другом варианте тяжелыми считаются металлы, у которых плотность равна или больше плотности железа (8 г/кв.см.).
Чаще всего в список тяжелых металлов попадают олово, вольфрам, теллур, сурьма, ртуть, свинец, висмут, галлий, мышьяк, железо, цинк, молибден, кадмий, хром, марганец, кобальт, никель, медь, германий, таллий.
В описании полезных свойств многих продуктов и БАДов можно увидеть утверждение: «Выводит тяжелые металлы из организма», что должно дополнительно привлечь потребителей.
Но на самом деле небольшое количество тяжелых металлов, измеряемое микрограммами, необходимо организму для нормальной работы, их вовсе не нужно выводить «подчистую». Например, цинк, хром, медь, хром (и не только) можно найти в перечне суперполезных для здоровья микроэлементов.
Проблема состоит в том, что эти вещества должны присутствовать внутри нас именно в микродозах, и даже незначительное превышение их содержания может привести к нежелательным последствиям, включая летальный исход.
Поэтому выводить избыток тяжелых металлов нужно обязательно!
Опасно для жизни!
Самыми опасными для здоровья и жизни человека являются ртуть, свинец, мышьяк и кадмий, которые, к сожалению, часто попа дают в наш организм из загрязненной внешней среды.
Ртуть
В количестве 1-5 мкг/сутки она должна поступать в организм, регулируя некоторые важнейшие для организма биохимические реакции.
Однако при избыточном попадании ртути в организм наступают тяжелые последствия. Особенно опасно ее летучее соединение – хлорид метилртути, которое попадает в эритроциты крови, вызывая тяжелую анемию, повреждая печень, могут полностью отказать почки.
При отравлении ртутью нарушаются слух и зрение, появляются язвы и высыпания по всему телу. Проникая в мозг, ионы метилртути вызывают серьезные нарушения в работе центральной нервной системы, вплоть до паралича и смерти.
Токсичными парами ртути заполняют люминесцентные лампы, ртутью заполняют термометры, и при неправильной утилизации ртутьсодержащих отходов она может попасть в организм. Соединения ртути входят в состав сельскохозяйственных пестицидов, а затем накапливаются в продуктах питания.
Свинец
В организме человека содержится около 2 мг свинца, в этом количестве он стимулирует процессы роста и регенерации тканей, участвует в кальциевом обмене, регулирует уровень гемоглобина в крови. Норма поступления этого элемента в организм 15-20 мкг/сутки.
Но уже при регулярном попадании в организм более 1 мг свинца проявляются первые неприятные симптомы, а 10 г считаются смертельной дозой. Хроническое отравление свинцом постепенно нарушает работу почек и нервной системы, вызывает анемию, заболевания костей и зубов. Появляются головные боли, ухудшается память, у мужчин снижается потенция.
Самый частый источник загрязнения воздуха свинцом – выхлопные газы автомобилей. Он также попадает в организм с водопроводной водой и растительной пищей.
Мышьяк
В количестве от 12 до 15 мкг/сутки мышьяк необходим организму, он является регулятором фосфорно-кальциевого обмена, входит в состав минеральных вод, которые полезны при болезнях ЖКТ, он содержится в мумие, знаменитом лечебном веществе.
Однако попадание в организм избыточного количества мышьяка или его токсичных соединений мешает усвоению витаминов А,С и Е, некоторых микроэлементов и аминокислот. При длительном избытке мышьяка в организме могут развиться онкологические заболевания гортани, печени, кожи, крови. Поражается костный мозг, ЖКТ, нервная система, легкие, почки.
Избыток мышьяка в организме связан с попаданием его в сельскохозяйственную продукцию с пестицидами и гербицидами, с курением или злоупотреблением виноградными винами.
Кадмий
В норме его содержание в организме от 1 до 5 мкг, он выполняет важные функции, которые до конца еще не исследованы. Например, кадмий оказывает существенное влияние на углеводный обмен, активирует некоторые ферменты, участвует в обмене других минеральных элементов.
Беда в том, что кадмий при малейшем превышении нормы становится сильнейшим ядом для организма, а это часто происходит при потреблении недостаточно чистой воды, при курении или работе на вредном производстве.
Кадмий поражает центральную нервную систему, нарушает фосфорно-кальциевый обмен, разрушая кости, вызывает анемию. При хроническом отравлении кадмием увеличивается риск рака мозга, поражается бронхолегочная система.
Как избавиться от лишнего?
К сожалению, отравление солями тяжелых металлов сложно диагностировать, они маскируются под многие хронические болезни, их часто принимают за последствия усталости или возрастные проблемы. Для точного диагноза нужны лабораторные исследования.
К счастью, опасное для жизни количество тяжелых металлов накапливается в организме долго, и мы имеем возможность очиститься изнутри, не дожидаясь трагических последствий.
Для этого предназначены энтеросорбенты. СИСТЕМА ОЧИЩЕНИЕ – мощный природный энтеросорбент на основе активных веществ морского животного и растительного мира.
О том, как работают основные компоненты СИСТЕМЫ ОЧИЩЕНИЕ – хитозан и альгинат кальция, читайте на сайте.
Посмотрите так же другие статьи в этом разделе:
Очистка кишечника от шлаков и токсинов, препараты и средства для восстановления микрофлоры кишечника
Опубликовано: 05.11.2017
Стабильная работа кишечника позволит обеспечить не только эмоциональный комфорт, но и эффективное функционирование всего организма в целом. Поэтому важно регулярно проводить очистку ЖКТ от шлаков и токсинов. Шлаки и другие отравляющие вещества в ЖКТ, как правило, не остаются незамеченными, так как проявляют себя множеством неприятных симптомов. Регулярный прием натурального природного цеолита избавит Вас от проблем с ЖКТ, за счет его способности захватывать, удерживать и выводить из организма токсины, тяжелые металлы, аллергены, пестициды.
нет комментариев
Реакция Герксхаймера (Herxheimer)
Опубликовано: 14.03.2020
Реакция Герксхаймера является ответной реакцией иммунной системы к токсинам (эндотоксинам), которые выделяются, когда большое количество патогенных микроорганизмов погибают, а тело не устраняет токсины достаточно быстро. Проще говоря, это реакция, которая происходит, когда тело при детоксикации не успевает выводить освобожденные токсины, которые вызывают разные симптомы обострения при лечении. Важно отметить, что наличие таких ухудшающих симптомов не […]
Чем и как повысить и укрепить иммунитет организма
Опубликовано: 06.11.2017
Даже здоровый иммунитет нужно укреплять, чтобы никакая простуда не испортила вам настроение и планы на день. Лучшим помощником в том, как укрепить иммунитет, станет натуральный минерал — цеолит, регулярно принимая который, вы забудете о проблемах с иммунной системой!
нет комментариев
Полезные витамины и антиоксиданты для организма человека
Опубликовано: 11.12.2017
Нехватка витаминов сказывается не только на защитных функциях, но и на интеллектуальных способностях человека, ведет к снижение трудоспособности и значительным ухудшением физических возможностей, вплоть до тяжелых заболеваний и даже смерти. Поэтому витамины следует считать незаменимыми компонентами жизненного тонуса человека, его общего здоровья. Например, гормональная и ферментная системы существуют лишь за счет синтеза гормонов, который осуществляется при поддержке витаминов.
нет комментариев
Влияние тяжелых металлов на организм человека, как вывести тяжёлые металлы из организма?
Опубликовано: 12.12.2017
Как вывести тяжёлые металлы из организма? Сильные интоксикации, вызванные выбросами на предприятиях, выхлопами автотранспорта или другими техногенными факторами требуют немедленной медицинской помощи. Самостоятельно вывести тяжёлые металлы из организма очень сложно. Практически невозможно из костей и суставов. Требуется регулярно и непрерывно очищать свой организм. Проживающим в неблагоприятных экологических условиях, жителям крупных мегаполисов, как Москва и Петербург, желательно каждый день принимать вещества, нейтрализующие тяжелые металлы, такие как природный цеолит.
нет комментариев
Токсины в организме и как их правильно вывести
Опубликовано: 01.12.2017
Человек, проживающий в современном мире, каждый день является целью токсинов. Они могут появляться в организме, как в больших количествах при болезнях и отравлении, так и постепенно накапливаться. Рассмотрим что такое токсины, как вывести их из организма и не допустить повторения проблемы.
нет комментариев
Цеолит против аллергии: как вывести аллергены из организма
Опубликовано: 01.12.2017
Для победы над аллергией часто используются препараты-энтеросорбенты, которые очищают организм от токсинов и выводятся через кишечник. Примерами энтеросорбентов служат активированный цеолит или активированный уголь. Сегодня фармацевты так же предлагают большой выбор всевозможных препаратов. Какой из них лучше подойдет вам, решит врач.
нет комментариев
Цеолит Зеодетокс — хорошее, эффективное и недорогое вспомогательное противовирусное средство
Опубликовано: 17.03.2020
Противовирусное действие цеолита очень важно в защите от инфекционных заболеваний и опасностей пандемии, такой как птичий грипп, атипичная пневмония, коронавирус, парагрипп. Это однако не означает, что цеолит является лекарством от птичьего гриппа или какого-либо подобного вирусного заболевания, однако он представляет собой возможную помощь организму в борьбе с инфекцией и способствует уменьшению количества вируса в крови, и, как следствие, более быстрому выздоровлению.
Автор статьи: Алёна Кротюк
Наконец-то вырвавшись из города в долгожданные выходные и проезжая тихие аккуратные деревни, расположившиеся вдоль трассы, многие соблазняются выставленными прямо тут на продажу продуктами. «Не то что в наших супермаркетах, эти яблочки уж точно натуральные,» — удовлетворенно угощая попутчиков подумаете вы. Идиллия: мирно пасущиеся на лужайках при трассе коровки пощипывают травку, которую ваш автомобиль только что обкурил свежей порцией свинца. Да, этилировать бензин свинцом в Европе запрещено, запрещено и в РФ. Но зная, что производство такого бензина гораздо дешевле, вы бы рискнули поспорить, что заправляетесь безопасным экологически чистым топливом?
Промышленность и транспорт — основные поставщики так называемых тяжелых металлов в окружающую среду. Это словосочетание встречалось в газетах (которые еще полвека назад тоже печатались с участием этих самых тяжелых металлов) даже далеким от химии и экологии людям. Внимание такое вполне заслужено, ведь влияние тяжелых металлов на организм человека еще до сих пор изучается. Впрочем, их токсичность споров не вызывает уже ни у кого.
Что такое тяжёлые металлы и их соли?
Тяжесть — понятие условное. В случае с металлами договорились называть тяжелыми те, у которых атомная масса свыше 50 атомных единиц. По этой классификации железо, которого нам, анемичным горожанам, вечно не хватает, — тоже тяжелый металл — его масса 55 единиц. Но если среди металлов с большой атомной массой встречаются необходимые нам для нормальной жизнедеятельности микроэлементы, то есть среди них и высокотоксичные вещества. Свинец, ванадий, кадмий и, конечно же, ртуть — их мы меньше всего хотим видеть в своем рационе.
Тем не менее, промышленность усиленно старается, чтобы на наших тарелках таблица Менделеева была представлена полностью. Благодаря недостаточно очищенным сточным водам предприятий тяжелые металлы в воде рек и озер отравляют целые экосистемы. Мы употребляем воду, рыбу, орошаем загрязненной водой поля. Тяжелые металлы в почве появляются оседая с пылью из загрязненного воздуха. Некоторые соли тяжелых металлов хорошо растворимы в воде, благодаря чему легко проникают в организмы растений, где накапливаются прежде чем оказаться в нашем салате.
Курильщики тоже не остаются в стороне, и выдыхают в воздух, которым мы дышим около 10 тон кадмия ежегодно. Конечно, на фоне промышленных выбросов кадмия — это капля в море, но курящих людей в непосредственной близости больше, чем металлообрабатывающих комбинатов, поэтому стоит учитывать этот фактор.
Многие тяжелые металлы входят в состав пестицидов. Их токсичность против всего живого используют на службе сельского хозяйства, например медьсодержащие фунгициды препятствуют распространению грибковых болезней.
Каким образом тяжёлые металлы воздействуют на организм
По своей природе многие тяжелые металлы являются катализаторами химических реакций. Чтобы представить себе, что такое катализатор, достаточно вспомнить сказку про кашу из топора — из нескольких исходных ингредиентов получилась каша, при этом тот самый топор остался невредимым. Без катализатора реакция не состоится, а сам он в процессе не расходуется. Тяжелые металлы воздействуют на организм следующим образом. Их вред начинается на клеточном уровне. Любая клетка организма содержит целый коктейль веществ, которые мирно сосуществуют и вступают только в нужные физиологии реакции. Когда в такой стройный порядок вещей вмешивается тяжелый металл, этого достаточно, чтобы возмутить спокойствие (или по-научному — гомеостаз) этой клетки — начинают происходить реакции, которых природа не задумывала, появляются новые вещества.
Еще одним воздействием тяжелых металлов на физиологию клетки является блокирование ферментов. Каждый фермент «заточен» для работы с определенным субстратом. Приблизительно так же ваша кухонная утварь приспособлена для конкретных продуктов — шумовка снимает пену, половник набирает суп, а лопатка переворачивает оладьи, и никак не наоборот. Атом тяжелого металла способен заблокировать активный центр фермента — представьте шар для боулинга в половнике. Вряд ли таким инструментом удастся налить в тарелку хоть немного супа. Когда активный центр фермента заблокирован тяжелым металлом, реакция, за которую данный фермент отвечает, не происходит.
И уже на этом строится влияние тяжелых металлов на здоровье человека. Они накапливаются в печени, почках, костях и на клеточном уровне разрушают организм.
Отравление тяжёлыми металлами. Симптомы.
Мы подвержены воздействию тяжелых металлов ежечасно. И это касается не только тех, кто проживает в задымленном промышленном городе, но и тех, кто «гнездится» в зеленых деревнях. Тяжелые металлы постоянно циркулируют с водой и воздухом, и экологическая чистота регионов весьма относительна.
Но отравление солями тяжелых металлов обычно тяжело распознать. Симптомы отравления тяжелыми металлами легко спутать с хроническими болезнями, последствиями усталости, неправильного питания и возрастных изменений. Чтобы диагностировать именно отравление ртутью, свинцом или кадмием, нужно провести лабораторные исследования.
Впрочем, особо острые отравления тоже случаются и обычно затрагивают сразу целые населенные пункты. К примеру, отравление ртутью чаще всего происходит через употребление морепродуктов — именно рыба, водоросли, ракообразные и моллюски накапливают её в себе. Сверхнормативный выброс этого тяжелого металла или систематические сбросы предприятий могут вызвать у жителей окружающих населенных пунктов так называемую болезнь Минамата. Ртуть поражает в основном нервную систему, поэтому список симптомов болезни Минамата содержит весь спектр — от потери слуха, зрения и обоняния до параличей разной сложности. Ртуть плохо выводится из организма, поэтому лечения от болезни практически нет.
Отравления всеми тяжелыми металлами характеризуются приблизительно одинаковой симптоматикой. Первым на острое отравление отреагирует пищеварительный тракт (нарушением перистальтики, болями, тошнотой, рвотой). По мере всасывания тяжелых металлов в кровь начнут подключаться реакции со стороны сердца и сосудов (скачки давления, одышка), почек и печени. Необратимые последствия для организма наступают, как и в случае болезни Минамата, когда тяжелый металл добрался до нервной системы.
Сложности диагностирования отравлений тяжелыми металлами — еще один аргумент в пользу того, чтобы внимательнее относиться к продуктам, которые мы употребляем. Обходите стороной морепродукты, если их происхождение досконально неизвестно. Отдавайте предпочтение бутилированной воде для питья и приготовления пищи, если в вашем городе расположен промышленный гигант, дышащий тяжелыми металлами. Не покупайте продукты на стихийных рынках — не исключено, что для продажи их выращивают вдоль автомобильных дорог или железнодорожного полотна. И, конечно же, бросьте уже, наконец, курить, если эта привычка все еще вас преследует.