Тяжелые металлы – как химический фактор

22.10.2014

Среди химических веществ, загрязняющих внешнюю среду (воздух, воду, почву), тяжелые металлы и их соединения образуют значительную группу токсикантов, оказывающих существенное неблагоприятное воздействие на человека.

Опасность тяжелых металлов обусловлена их устойчивостью во внешней среде, растворимостью в воде, сорбцией почвой, растениями, что в совокупности приводит к накоплению тяжелых металлов в среде обитания человека.

Термин «тяжелые металлы» связан с высокой относительной атомной массой. Одним из признаков, которые позволяют относить металлы к тяжелым, является их плотность. К тяжелым металлам относятся химические элементы с относительной плотность более 6. Таких элементов более 40. Число наиболее опасных тяжелых металлов с учетом их токсичности, стойкости и способности накапливаться во внешней среде, а также масштабов распространения, значительно меньше. Это — ртуть, свинец, кадмий, кобальт, никель, цинк, олово, сурьма, медь, молибден, ванадий, мышьяк.

Поступление тяжелых металлов в окружающую среду происходит в виде газов и аэрозолей (возгон металлов и пылевидные частицы) и в жидком виде (технологические сточные воды). Рассеивание металлов может происходить на сотни и тысячи километров, приобретая межконтинентальные масштабы, особенно при сжигании минерального топлива и выбросах в атмосферу при высокотемпературных технологических процессах (металлургии, обжиге цементного сырья и т.п.). Значительная часть полезных компонентов рудных ископаемых рассеивается при транспортировке, обогащении, сортировке. Миграция (подвижность) элементов зависит от летучести или растворимости соединений, температуры, кислотно-щелочного равновесия и других факторов. Установлено, что процесс накапливания тяжелых металлов в почве идет быстрее, чем их удаление. Период полуудаления из почвы цинка составляет 500 лет, кадмия — 1100 лет, меди — 1500 лет, свинца — несколько тысяч лет.

Тяжелые металлы и их соединения могут поступать в организм человека через легкие, слизистые оболочки, кожу и желудочно-кишечный тракт. Они являются факторами повышенного риска сердечно-сосудистых заболеваний.

Тяжелые металлы особенно опасны ввиду своей способности к биоаккумуляции. Биоаккумуляция заключается в том, что малые дозы, получаемые в течение длительного времени, накапливаются в организме, создают в итоге токсичную концентрацию и наносят ущерб здоровью.

Тяжелые металлы, как простые химические элементы, невозможно разрушить в результате химических процессов, которые протекают в нашем организме. Кроме того, тяжелые металлы прочно связываются с белками и поэтому не выводятся из организма с мочой. Биоаккумуляция может усугубляться в пищевой цепи. Организмы, находящиеся в ее основе, поглощают химикаты из внешней среды и аккумулируют их в своих тканях. Питаясь этими организмами, животные следующего трофического уровня получают исходно более высокие дозы, накапливают более высокие концентрации и т.д. В результате на вершине пищевой цепи концентрация химиката в организмах может стать в 100 тысяч раз больше, чем во внешней среде. Такое накопление вещества при прохождении через пищевую цепь называют биоконцентрированием.

В начале 1970-х произошел трагический эпизод, известный как болезнь Минаматы, продемонстрировавший возможность биоаккумуляции ртути и др. тяжелых металлов. Болезнь носит название маленького рыбацкого поселка в Японии. В середине 1950-х годов в Минамате у кошек и людей стали замечать судороги, за которыми следовал частичный паралич, а затем – кома и смерть. Кроме того. стали замечаться случаи умственной отсталости, психические расстройства и врожденные дефекты. Со временем специалисты установили причину: острое ртутное отравление.

Химическое предприятие, расположенное неподалеку, сбрасывало содержащие ртуть отходы в реку, впадавшую в залив, где рыбачили жители Минаматы. Оседавшую с детритом ртуть сначала поглощали морские водоросли и ракообразные и т.д., а затем она концентрировалась в пищевой цепи, попадая через рыб к кошкам и людям. Кошки пострадали в первую очередь, потому что питались исключительно остатками рыбы, погибли около 50 человек, еще 150 получили серьезные заболевания костей и нервной системы.

Проблема удаления тяжелых металлов в сточных водах существует также во многих отраслях промышленности. Она особенно актуальна сейчас, когда наше общество стоит на грани экологического кризиса. Штрафные санкции за сброс тяжелых металлов становятся все жестче. Приходится искать новые технологические решения, менять или модернизировать существующие схемы, подбирать новые реагентные методы очистки стоков.

Врач-лаборант лаборатории СХиТМИ   Пришивалко А.П.