Самые токсичные элементы таблицы Менделеева. Часть 2
Известно 118 химических элементов. Некоторые нужны человеку для того, чтобы жить, другие чрезвычайно опасны.
Взгляните на вторую часть «худших из худших» среди токсичных. Узнаем как распознать эти элементы. И почему нужно изо всех сил стараться их избегать.
Полоний
Полоний не намного хуже любого другого радиоактивного элемента, пока не попадет внутрь тела.
Это редкий, радиоактивный металлоид, который встречается в природе. Из всех элементов списка, с ним наименьшая вероятность встречи. Если, конечно, не работать на ядерном объекте.
Элемент используется в качестве атомарного источника тепла, в антистатических щетках для фотопленки, промышленном производстве, а также в качестве яда.
Полоний очень легко распознать, он возбуждает молекулы воздуха, вызывая синее свечение.
Альфа-частицы, испускаемые полонием-210, не обладают достаточной энергией для проникновения под кожу, но элемент испускает их в огромном количестве. Полоний-210 в 250 тысяч раз токсичнее цианида. Одного грамма Po-210, достаточно для гибели 10 миллионов человек, при попадании внутрь.
Свинец
Свинец настолько распространён,что невозможно полностью избежать его воздействия. Этот металл содержится в весах, припое, ювелирных изделиях, сантехнике, краске и как загрязнитель во многих продуктах.
У младенцев повреждает нервную систему, органы, приводит к слабоумию. Свинец не оказывает никакой пользы и взрослым, влияя на давление, когнитивные способности и репродуктивную функцию.
Свинец одно из немногих химических веществ, без безопасного порога воздействия. Даже незначительные количества причиняют вред. Интересно, что этот элемент токсичен для растений, а не только для животных.
Плутоний
Плутоний — металл, обычно серебристый, но при взаимодействии с кислородом начинает гореть, и выглядит, как пылающий красный уголек.
Плутоний токсичен сам по себе, кроме того испускает альфа, бета и гамма-излучение. Считается, что 500 граммов плутония, способны погубить 2 000 000 человек, при попадании внутрь.
Плутоний не так токсичен, как полоний. Но он более распространен. Используется в ядерных реакторах и производстве оружия.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2021
ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА СОСТОЯНИЕ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА
Введение. Тяжелые металлы на сегодняшний день представляют собой группу опасных загрязнителей, которым уделяется пристальное внимание, так как все химические соединения или элементы, которые выбрасываются в атмосферу в первую очередь в результате деятельности человека, являются загрязнителями воздуха. Тяжелые металлы, накапливаясь в организме человека даже в небольших дозах, оказывают негативное влияние на многие органы.
Плотность тяжелых металлов по классификации Н. Реймерса, 1992 г составляет более 5 г/ . Атомная масса более 40 единиц. К тяжелым металлам относят Pb , Cu , Zn , Ni , Cd , Co , Sb , Sn , Bi , Hg [1]. Для человека представляют опасность более 10 тяжелых металлов из-за того, что они токсичны и имеют широкий диапазон распространения. Самые токсичные металлы – ртуть, свинец, кадмий [2].
Тяжелые металлы являются естественными компонентами земной коры. Они не могут быть деградированы или уничтожены. В небольшой степени они проникают в наш организм через продукты питания, питьевую воду и воздух. Также тяжелые металлы поступают в организм через легкие и кожу. Некоторые тяжёлые металлы, например медь, селен, цинк необходимы для поддержания метаболизма человеческого тела. Однако при более высоких концентрациях они могут привести к отравлению [3].
Тяжелые металлы опасны тем, что могут накапливаться в растениях и тем самым являются компонентом пищевых цепей (растения являются продуцентами), через которые могут поступать в организм человека. Пример биологической цепи: почва (вода) – растение – животное – продукция – человек (рисунок 1) [1].
Рисунок 1 – Пути поступления тяжелых металлов в организм человека
Состояние здоровья человека напрямую зависит от окружающей среды, что доказывает актуальность решения проблем её загрязнения. Здоровье людей, которые живут в неблагоприятной среде (возле промышленных предприятий, у автотранспортных магистралей и др.) непосредственно находится под угрозой. Выбросы различных химических веществ приводят к нарушению физиологии и к ряду заболеваний, а самое опасное – к онкологиям. Накопление тяжелых металлов приводит к развитию злокачественных заболеваний, к появлению мутаций и рождению детей с нарушением развития. Больше всего от тяжелых металлов страдают дети, так как накопление токсичных свойств происходит еще на эмбриональном этапе онтогенеза. Нередко случаются летальные исходы [4].
Токсичные металлы, такие как мышьяк, кадмий, свинец и ртуть, находятся повсюду, они не оказывают положительного влияния на основные физиологические функции организма человека, напротив приводят к неинфекционным хроническим заболеваниям, что сокращает продолжительность жизни. Свойство тяжелых металлов оседать на стенках способствует засорению почечных каналов и каналов печени, что ослабляет фильтрацию и приводит к накоплению токсинов в организме.
Свинец – один из серьезно опасных токсичных загрязнителей, оказывающий влияние на нервную систему, кровь и почки. Нередко повышенная концентрация свинца приводит к развитию анемии. В результате накапливания свинца в организме происходит снижение умственных и трудовых способностей, расстройство поведения, отставание в развитии. Опасное влияние данный металл оказывает на ребенка, вызывая его умственную отсталость.
Большая концентрация кадмия оказывает влияние на легкие, кости, почки, нарушается метаболизм химических элементов, что приводит к их дефициту (железо, кальций, цинк, медь). Кадмий также ингибирует синтез белков, ДНК (что приводит к различным формам анемии), снижает ферментативная активность [5,6,7].
Ртуть, циркулируя по кровяному руслу, попадает в печень, почки и мозг, что способствует разрушению нервной оболочки, и приводит к блокированию функции проводимости нервных импульсов. Серьезное нарушение органов ЦНС приводит к потере слуха, зрения, обоняния, общему и церебральному параличу, деформации конечностей и смерти. Данный металл с трудом выводится из организма [7].
С помощью лабораторных исследований крови и мочи можно провести диагностику и выявить отравление ртутью, свинцом или кадмием, а также другими металлами. Людям, которые проживают на территориях подверженных техногенному загрязнению, особенно важно обратить внимание на проблему накопления тяжелых металлов.
Заключение. Чтобы снизить риск заболеваний человека, а особенно детей, необходимо уделять внимание экологическим проблемам накопления токсических веществ, а именно тяжелых металлов, в биосфере.
1. Теплая Г. А. Тяжелые металлы как фактор загрязнения окружающей среды (обзор литературы). Журнал: Астраханский вестник экологического образования, 2013 г., с. 182-192 (дата обращения 07.05.2020)
2. Дезинтоксикация тяжелых металлов [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.pushkar-journal.com/2018/11/dezintoksikatsiya-yazhelykh-metallov.html (дата обращения 07.05.2020)
3. Heavy Metals [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.lenntech.com/processes/heavy/heavy-metals/heavy-metals.htm (дата обращения 14.05.2020)
4. Чикенева И.В. Последствия влияния тяжелых металлов на окружающую среду в зоне воздействия промышленных предприятий. Журнал: Научно-методический электронный журнал концепт, номер 12, 2013 г., с. 66-70 (дата обращения 07.05.2020)
5. Савченко О.В. Влияние загрязнения окружающей среды тяжёлыми металлами на здоровье детей дошкольного возраста. Журнал: Экология человека, номер 3, 2018 г., с. 16-20 (дата обращения 11.03.2021)
6. Вишневецкий В.Ю., Ледяева В.С. Экологическое прогнозирование загрязнения водных сред тяжелыми металлами. Журнал: Инженерный вестник дона, номер 4-2 (32), 2014 г., с.15 (дата обращения 11.03.2021)
7. Гулиева С. В., Керимова Р. Дж., Юсифова М. Ю. Влияние тяжелых металлов на биохимические процессы в организме человека. Журнал: Academy, номер 12 (39), 2018 г., с. 77-81 (дата обращения 12.03.2021)
Тяжелые металлы
Среди химических веществ, загрязняющих окружающую среду (воздух, воду, почву) тяжелые металлы и их соединения образуют значительную группу веществ, оказывающих существенное неблагоприятное воздействие на человека. Высокая токсичность и опасность тяжелых металлов для здоровья человека, возможность их рассеяния в окружающей среде диктует необходимость контроля и разработки мер защиты от них.
Источники загрязнения биосферы тяжелыми металлами :
-предприятия черной и цветной металлургии (аэрозольные выбросы, загрязняющие атмосферу, промышленные стоки, загрязняющие поверхностные воды);
— машиностроения (гальванические ванны меднения, никелирования, хромирования, кадмирования);
-заводы по переработке аккумуляторных батарей, -автомобильный транспорт.
Опасность тяжелых металлов обусловлена их устойчивостью в окружающей среде, растворимостью в воде, сорбцией (поглощением) почвой, растениями, что в совокупности приводит к накоплению тяжелых металлов в среде обитания человека.
Согласно прогнозам, тяжелые металлы могут стать более опасными загрязнителями, чем отходы АЭС.
К тяжелым металлам относят более 40 химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева с атомными массами более 50 а.е.м. Число наиболее опасных тяжелых металлов, если учитывать их токсичность, стойкость, способность накапливаться в окружающей среде, а так же масштабы распространения значительно меньше указанного
( Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.)
В организм человека они попадают с продуктами питания и водой, а также через органы дыхания. В организме человека тяжелые металлы образуют сложные соединения, которые вызывают поражение живой ткани, что приводит к нарушениям работы отдельных систем или организма в целом.
О вредности тяжелых металлов можно судить по ПДК, значения которых для наиболее опасных элементов приведено в таблице
| Наименование | Условное обозначение | Среднесуточная ПДК, мг/м 3 | № группы опасности |
| Свинец | Pb | 0,0003 | |
| Ртуть | Hg | 0,0003 | |
| Никель | Ni | 0,0002 | |
| Селен | Se | 0,00005 | |
| Мышьяк | As | 0,0003 | |
| Кадмий | Cd | 0,001 | |
| Медь | Cu | 0,002 | |
| Марганец | Mn | 0,001 | |
| Цинк | Zn | 0,05 | |
| Олово | Sn | 0,05 |
В то же время некоторые тяжелые металлы крайне необходимы организму.
Железо входит в состав гемоглобина крови и многих окислительных ферментов. Его недостаток в организме может вызвать такое заболевание, как анемия (малокровие). Суточная норма поступления железа в организм – 15 мг. Из продуктов много железа содержится в печени (особенно в свиной), зелени петрушки, яичном желтке, фруктах и овощах.
Медь входит в состав окислительных ферментов. Функции меди тесно связаны с функциями железа. Медь необходима, она влияет на процесс роста. Суточное поступление меди в организм – 2-5 мг. Наиболее богаты медью говяжья печень, печень палтуса и трески.
Кроме того, организм постоянно нуждается в ничтожно малых следовых количествах кобальта, стронция, марганца, цинка, цезия и других металлов. Но роль их в обмене веществ очень велика.
В качестве примера рассмотрим наиболее распространенные из тяжелых металлов, такие как свинец и ртуть.
Свинец Pb
Плотность — 11,3415 г/см³ (при 20 °C)
Температура плавления — 327,4 °C
Температура кипения — 1740 °C
Значительное повышение содержания свинца в окружающей среде (в т.ч. и в поверхностных водах) связано со сжиганием углей, применением тетраэтилсвинца в качестве антидетонатора в моторном топливе, с выносом в водные объекты со сточными водами рудообогатительных фабрик, некоторых металлургических заводов, химических производств, шахт и т.д
В организм человека проникает главным образом через органы дыхания и пищеварения. Удаляется из организма очень медленно, вследствие чего накапливается в костях, печени и почках.
Отравление свинцом называется “сатурнизм”. Свинец и его соединения являются политропными ядами (т.е. действуют на разные органы и системы организма) и вызывают в основном изменения в нервной и сердечно-сосудистой системах, а также нарушения ферментативных реакций, витаминного обмена, снижают иммунобиологическую активность человека.
Высокая степень риска свинцового отравления отмечается у детей младшего возраста. Это объясняется тем, что детский организм сорбирует до 40 % поглощенного с пищей свинца, в то время как организм взрослого человека — всего от 5 до 10 %. Все соединения свинца очень ядовиты, особенно его органические производные. Соединения свинца откладываются в костях, а также в мышцах и печени. Действие свинца связано с глубоким нарушением обменных процессов, в первую очередь белкового обмена, минерального (кальция и фосфора) обмена и витаминного обмена. Наиболее частыми формами отравления свинцом являются малокровие, свинцовые колики, плеврит, гепатит. Уже при небольших дозах наступают нарушение кроветворных функций костного мозга и разрушение эритроцитов, что ведет к малокровию.
Ртуть – жидкий металл серебристо-белого цвета. Плотность – 13,52 г/см 3 , ТПЛ=-39°C, ТИСП=22-23°C, ТК=357°C. Он находит широкое применение при изготовлении термометров, светильников, ламп дневного света, измерительных приборов (манометров, барометров), в приготовлении препаратов для защиты дерева от гниения.
В организм человека ртуть попадает через органы дыхания, кожу, желудочно-кишечный тракт. Признаки отравления проявляются через 8-24 часа и выражаются в общей слабости, усилении головной боли, повышении температуры. Через некоторое время появляются боли в животе, наблюдается расстройство желудка, боли в деснах.
Пары ртути проникают в пористые материалы и там оседают, ртуть переходит в жидкое состояние. При повышении температуры ртуть вновь испаряется и этот процесс может повторяться многократно. При этом ПДК может превышаться в десятки тысяч раз.
Например, если в комнате площадью S=12 м 2 (объем комнаты составит V = 30 м 3 ) разбить градусник, в котором содержится 0,6 г ртути, и не удалить ртуть, то при температуры выше 23° С произойдет ее испарение и концентрация ртути превысит ПДК в
тыс. раз.
Средства защиты от ртути:
для органов дыхания:
— при незначительных концентрациях, необходимо пользоваться промышленным противогазом, оснащенным противогазовой коробкой черного цвета, имеющей маркировку буквы «Г» или респиратором РПГ-60Г;
— при повышенной концентрации, более 1мг/м 3 , необходимо пользоваться только изолирующим противогазом;
для кожи: специальная одежда.
Первая помощь при отравлении ртутью:
— при попадании ртути в желудочно-кишечный тракт необходимо промыть желудок водой с добавлением 20 – 30 г. активированного угля или водой с яичным белком, после чего дать молоко, а затем слабительное;
— при отравлении через органы дыхания больному необходим покой и немедленная медицинская помощь.
Основные методы удаления пролитой ртути (демеркуризация):
— механический: используя пластинку станиоля (бумагу) ртуть тщательно собрать и удалить в безопасное место;
— химический: приготовить раствор из 10 л воды, 20 мг марганцовокислого калия, 50 мг соляной кислоты и обильно смочить место разлива ртути; после высыхания это место промыть мыльной водой; вместо марганцовокислого калия для удаления ртути может быть использовано хлорное железо.
Тяжелые металлы в организм человека очень часто попадают с продуктами питания при использовании эмалированной посуды. Если эмаль имеет матовый цвет или сколы, то в пищу могут попадать кадмий, сурьма, цинк, кобальт, хром, свинец, медь, мышьяк и др. Такая посуда практическому использованию не подлежит.