Основи біогеохімії

Метали 6-го періоду в таблиці Менделєєва потенційно найбільш токсичні (Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb), однак, погана розчинність більшості їх солей у воді зменшує цей токсичний вплив (табл. 2.36).

 

Таблиця 2.36

Класифікація хімічних елементів у відповідності з їх розчинністю, присутністю в оточуючому середовищі і токсичністю

Розповсюджені,

малотоксичніалеТоксичні, але малорозчинні нерозчинні

іДуже розповсюдтоксичні жені*і

NaCFTiGaBeAsAu

KPLiHfLaSeCoHg

MgFeRbZrOsTeNiTl

CaSSrWRhPdCuPb

HClAlNbIrAgZnSb

OBrSiTaRuCdSnBi

NReBaCrPt

* - найбільш небезпечні речовини, особливо при їх накопиченні у відходах.

 

Вважається,  що  в  цілому  органо-мінеральні  сполуки  більш  токсичні.  Наприклад,  неорганічні  сполуки  Плюмбуму  і Меркурію  менш  токсичні,  ніж  органічні  (метилртуть,  тетраетилсвинець).  Однак,  неорганічні  сполуки  Арсену  більш токсичні, ніж органічні. Наприклад, риби можуть запасати Арсен у формі арсеноліпідів, які майже не токсичні. Більшість неорганічних і органічних сполук Стануму нетоксичні; виключення складають триалкіл-сполуки, особливо високотоксичні три-n-бутил похідні, які використовуються в якості біоцидів для перетворення наростання мушлів  на підводній частині корпусів кораблів.

Ртуть

Ртуть є єдиним металом,  який існує у рідкому  стані при звичайних  температурах,  її точка кипіння відносно низька

(3570С) і пари ртуті присутні у повітрі навіть при кімнатній температурі. ГДК для вмісту елементарної ртуті у повітрі складає

0,05 мг/м3,  ця величина  нижче рівноважного тиску парів ртуті при звичайній температурі.  В той  самий  час  ГДК  для метилмеркурію в 5 раз нижче – 0,01 мг/м3, що відображує велику токсичність органічних сполук цього металу.

Токсичність  ртуті  відома  людині  з  давніх  часів.  Вдихання  парів  ртуті  викликає  неврологічні  симптоми,  такі  як роздратований стан, головна біль, депресія, мимовільні скорочення м'язів. Органічні сполуки ртуті легко проникають в кору головного мозку, надходячи туди з кров'ю, чим викликають розумові розлади. В дослідах з мишами показано,  що найбільш чутливим є мозок зародку: фітотоксичність і тератогенність спостерігались при концентрації СН3HgСl<1 ppm в дієті матері-самки. Дорослі особи втрачали координацію рухів при подібних концентраціях. Для алкилмеркурію LD50 встановлено на рівні 20 мг/кг для птахів, в той самий час ця величина для HgCI2 складає 5000 мг/кг.

Елементарна  ртуть  в  основному  токсична  у вигляді  пари,  в  значно  меншій  мірі  вона  проникає  в  організм  через шлунково-кишковий тракт. Неорганічні солі Меркурію викликають пошкодження нирок внаслідок утворення комплексу Меркурію з білком металлотіоніном, який акумулююється в ниркових канальцях.

При  гострому  отруєнні  ртуттю  необхідно  використовувати   антидот  2,3-диметилкаптоетанол,   відомий  також   під скороченою назвою БАЛ (Британський Анти-Льюізит),  цей антидот застосовували  ще під час Першої світової війни  при отруєнні німецькими газами.

В  сучасному  промисловому  виробництві  вплив  ртуті  може  проявлятись  при  виготовленні  медичних  термометрів, добуванні  і  переробці  ртуті,   виробництві  хлору  і  лугів,  в  хімічних  лабораторіях  і  стоматологічних  кабінетах  при виробництві амальгам. Ці амальгами виготовляються зі срібла (70 %), олова (26 %), міді (2 %) і цинку (2 %), і в цю суміш додається 45 % ртуті за вагою. Вплив на дантистів можливий тільки у цій стадії, оскільки випаровування ртуті з амальгами практично не відбувається.

Споживання ртуті з їжею веде до її акумулювання в тілі людини (рис. 2.21).

Ртуть  впливає  як  кумулятивна  отрута,  оскільки  швидкість  виведення  ртуті  з  організму  дуже  низька.  Одиночне споживання їжі, забрудненою ртуттю, на певному рівні може не викликати шкідливого впливу, але така сама концентрація при довготривалому споживанні забрудненої їжі може привести до захворювання і смерті.

 

Рис. 2.21. Крива накопичення ртуті в тілі людини при її різному вмісті в їжі

 

Вміст ртуті в питних водах обмежений концентрацією 1,0 мкг/л (WHO, US ЕРА, Гігієнічні норми Російської Федерації). В повітрі  її вміст  не  повинен  перевищувати  концентрації  10  нг/м3.  Природні  джерела  надходження  ртуті  в  атмосферу пов'язані з вулканічною активністю. В зонах вулканічної активності вміст ртуті в повітрі підвищується до 20 мкг/м3.

Свинець

Плюмбум є нежиттєво-важливим елементом і, більше того, вважається кумулятивною отрутою,  яка викликає почуття втоми, роздратованості, анемії, зниження розумового розвитку людей, споживаючих воду і їжу з високим вмістом цього елементу. ВОЗ в останні роки різко зменшило величину ГДК для Плюмбуму в питних водах, з 50 мкг/л до 10 мкг/л, внаслідок відмічених проявів його хронічної токсичності. Такі прояви хронічної токсичності зафіксовані, наприклад, в Тайланді, коли смертність склала 50 % від числа уражених людей. Вміст Плюмбуму у воді колодязів, які використовуються для місцевого водопостачання, складав 53,5 мг/л і вміст в грунті був від 0,13 до 4,92 мг/кг, що було пов'язаное із забрудненням від відстійника промислових стічних вод. В той самий час відмічені і високі природні концентрації Плюмбуму у водах (до 0,15 мг/л) в свинцевих геохімічних провінціях Гани і Вірменії.

Напівперіод існування Плюмбуму в організмі людини складає біля 6 років (тіло в цілому) і біля 15 - 20 років (скелет). Виведення Плюмбуму зі скелету, де він заміщує йон кальцію в кістках внаслідок їх близьких йонних радіусів, відбувається дуже повільно. Було б, однак, неправильно говорити, що Плюмбум тільки акумулюється в організмі протягом всього життя людини і ніколи не виводиться. Очевидно доведено лише лінійний ріст