ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.04.2021
Просмотров: 1387
Скачиваний: 9
61
По данным многочисленных исследований, в промышленно разви-
тых городах с увеличением уровня загрязнения возрастает вариабель-
ность свинца (так же как и других элементов) в почвах, изменяется хи-
мический состав растений.
Техногенные воздействия на почву и растительный покров значи-
тельно меняют параметры биологического круговорота свинца. Вокруг
промышленных предприятий и автодорог растения поглощают свинец
не только из почв с помощью корневых систем, но и из атмосферы по-
верхностью листьев. Газопылевые выбросы, содержащие свинец, могут
механически осаждаться на листовых пластинках и попадать внутрь
тканей. Ориентировочные подсчеты показывают, что таким путем в экс-
тремальных условиях в растения может попадать до половины содер-
жащегося в нем свинца. Исследованиями выявлено, что в зоне аномаль-
ных ареалов загрязнения многие сельскохозяйственные культуры со-
держат свинец в концентрациях, превышающих ПДК в несколько раз.
Растения накапливают свинец в количествах n·10
-5
– n·10
-4
%. Хотя
в природных условиях свинец присутствует во всех видах растений, его
роль в метаболизме установить не удается. Взаимодействие свинца с
другими элементами в различных условиях среды не позволяет точно
определить его токсичные для жизненных процессов (в отношении рас-
тений) концентрации. В ряде работ описано токсичное действие свинца
на фотосинтез, дыхание, митоз и водный обмен, при этом строго специ-
фичных симптомов свинцового токсикоза у растений не отмечено.
Кадмий.
Среди всех токсичных и особотоксичных элементов таб-
лицы Д.И. Менделеева кадмий по темпам и масштабам загрязнения стал
одним из приоритетных загрязнителей планеты. После накопления
большого массива данных по токсикологии кадмий признан особо
опасным экотоксикантом для здоровья человека. Это обусловлено про-
явлением токсических эффектов соединений кадмия в низких дозах;
длительным периодом полувыведения – 30 лет; низким уровнем кон-
центрации в выделениях из организма; преимущественным накоплени-
ем в мягких тканях, почках и печени.
Полагают (С.Н. Волков, 2003), что метаболическая активность кад-
мия выше, чем у ртути.
Толчком к резкому возрастанию интереса к кадмию явилось обна-
ружение отрицательных биологических последствий при избыточном
поступлении этого элемента в среду. В 1960-х годах в Японии произош-
ла вспышка болезни «Itai-Itai», когда было установлено, что попадание
кадмия в пищу представляет большую опасность. Болезнь начиналась
болями в спине и почках, а заканчивалась деформацией скелета, множе-
ственными переломами костей и ужасными страданиями, вызываемыми
давление массы тела на кости. Трагедия возникла в результате длитель-
62
ного загрязнения оросительных вод рисовых полей промышленными
отходами, содержащими кадмий.
Согласно рекомендациям ФАО/ВОЗ, допустимая суточная доза
кадмия для человека равна 0,4–0,5 мг.
Кадмий – относительно новый для техники металл. Хотя он был
открыт в начале прошлого века, его широкое применение началось в
20–30-е годы XX века, особенно в конце 40-х годов.
Кадмий оказался единственным из всех редких тяжелых металлов,
который по своему разнообразию свойств удовлетворял требованиям к
качественным характеристикам выпускаемой продукции – износостой-
кости изделий и устойчивости к внешним воздействиям.
Поступление кадмия в городские системы последовательно возрас-
тало с увеличением разнообразия выпускаемой продукции, используе-
мой в высоких технологиях и хозяйственно-бытовых целях.
Будучи по своей природе элементом, не способным к высокой ак-
кумуляции в геосистемах (его кларк в литосфере составляет 0,13 мг/кг),
кадмий под воздействием человека превратился в элемент, аккуму-
лирующийся в городском пространстве.
До тех пор, пока в своем развитии город не импортирует Cd и не
нарушает баланс естественных геохимических процессов, геохимия Cd
будет близка к природной.
В среду кадмий поступает через воздух и воду при добыче, про-
мышленной переработке сырья, при сжигании топлива и городских от-
ходов, со стоками гальванических цехов, а также заводов, выпускающих
серебряно-кадмиевые аккумуляторы, при изнашивании предметов, со-
держащих кадмий. Однако резкое возрастание кадмия в воздухе наблю-
дается лишь вблизи предприятий по выплавке кадмия. Во всем мире в
окружающую среду ежегодно выбрасывается около 5 тыс. т Cd, в то
время как мировая добыча этого металла составляет 15 тыс. т/год.
Кадмий, как и ртуть, образует крайне токсичные летучие алкилиро-
ванные формы. В биоценозах за счет ковалентного связывания с органиче-
скими соединениями кадмий может как проникать в зеленую массу расте-
ний через кутикулу листа, так и удаляться с листовой поверхности обратно
в атмосферу. Именно с этими замечательными свойствами – высокой лету-
честью и высокой проникающей способностью – связаны сверхвысокие
темпы распространения кадмия в биосредах и ландшафтах. Как отмечает
В.В. Добровольский, из всех тяжелых металлов кадмий имеет максималь-
ный коэффициент аэрозольной аккумуляции – более 100.
Селен
. В течение многих лет при изучении содержания токсичных
элементов в среде и биоте внимание исследователей было сосредоточе-
но на тяжелых металлах, список которых традиционно начинался Hg,
Pb, Cd, в то время как уровни концентраций селена в компонентах эко-
систем, особенно морских, оставались малоизвестными.
63
Появление новых сведений о биологическом значении селена и его
токсичных свойствах делают необходимым исследование этого элемен-
тов не только в живых организмах, но и в компонентах экосистем в це-
лом, в первую очередь в регионах, подверженных интенсивному антро-
погенному воздействию.
Содержание селена в земной коре, почвах и организмах не превышает
0,001%, однако его биологическая роль весьма значительна. Основным
проявлением биологической активности селена является способность заме-
нять серу. Селен до недавнего времени считался канцерогеном, но, как по-
казали детальные исследования последних лет, это ошибочное мнение.
Этот элемент входит в состав фермента глютатионпероксидазы, играющей
важную роль в качестве антиоксиданта в организме. С явлениями недоста-
точности селена в рационе связаны такие заболевания, как токсическая
дистрофия печени, эксудативный диатез, мышечная дистрофия, энцефало-
маляция (размягчение мозга). При недостатке селена в рационе животных
наблюдаются следующие изменения в организме: задержка роста, беспло-
дие, дегенеративные изменения в миокарде и скелетных мышцах, нервных
клетках, печени, почках, семенниках и др. органах, повышается проницае-
мость капилляров и др. изменения.
В Китае, особенно в провинции Кешан, многие сотни лет свирепство-
вало заболевание сердечной мышцы и уносило жизни детей и молодых
матерей до тех пор, пока не выяснили, что причина этого заболевания свя-
зана с дефицитом селена в их питании. В областях с очень низким содер-
жанием селена распространены болезни Кешана и Кашина-Бека.
Селен защищает организм от накопления продуктов перекисного
окисления липидов, способствующих в первую очередь окислительной
деструкции клеточных и органоидных мембран. Являясь антиоксидантом,
селен стабилизирует клеточные мембраны важнейших органов человека,
особенно сердечной мышцы; нормализует активность ядер, предупреждает
повреждение их хромосом, стимулирует функции рибосом; нормализует
обмен простагландинов, простациклинов, дистантных гормонов, таких как
гормон роста, тироидные; одновременно нормализуя обмен протеинов и
нуклеиновых кислот, увеличивает репродуктивность животных.
Биологическая активность селена зависит от химической формы, в
которой он содержится в пище и организме.
Элементарный селен инертен, наиболее токсичны некоторые орга-
нические соединения селена. Наиболее ядовитыми являются селени-
стый водород, двуокись селена, галогениды селена и соединения селена
с тяжелыми элементами. Селенистая кислота и ее соли действуют зна-
чительно сильнее, чем селеновая кислота и ее производные. Дать срав-
нительную оценку токсичности неорганических и органических соеди-
нений пока еще нельзя.
64
Отдельно следует отметить предельно допустимые уровни нахож-
дения селена в среде и накопление его организмами в концентрациях,
вызывающих функциональные нарушения.
Содержание селена в воде в количестве 2 мкг/л или выше следует рас-
сматривать как опасное для здоровья и долговременного разведения рыбы
и других видов диких животных, которые через биоаккумуляцию могут
быть токсичными для пищевых цепей воспроизводства. В некоторых слу-
чаях ультраследовые количества растворенного и особенно органического
селена могут привести к биоаккумуляции и токсичности даже при концен-
трациях селена в воде менее чем 1 мкг/л. Результаты исследований, прове-
денных Л. Барон и др. (Baron et al., 1997), показывают, что в органах и тка-
нях зимородков, питающихся загрязненной водной пищей, концентрации
селена находятся на потенциально токсичном уровне.
Организмы, участвующие в пищевых цепях, такие как зоопланктон,
моллюски бентоса и некоторые виды рыб, могут накапливать селен до
30 мкг/г сухой массы (в некоторых особях до 370 мкг/г) без очевидных
признаков изменения поведения или воспроизводства. Однако за порог
токсичности пищи, потребляемой рыбами и дикими животными, при-
нимается концентрация не более 3 мкг/г. П. Нассос и др. (Nassos et al.,
1980) установили концентрацию селена в воде, достаточную для того,
чтобы убить половину тестируемых организмов (зоопланктон) за опре-
деленное время (табл. 7).
Таблица 7
Сорокашестичасовая LC
50
для селенита натрия в воде, мкг/г
(По: Р. Nassos et al., 1980)
Вид
Концентрация Se
Oedogonium cardiacum
Daphnia magna
Culex fatigans, farva
< 0,1
< 0,25
< 3,1
Physa sp
Gambusia affins
> 10,0
> 6,0
Организмы, участвующие в пищевых цепях с содержанием селена
выше этого предела, должны рассматриваться как потенциально опасные
для рыб и водоплавающих птиц, которые питаются этими организмами.
Для животных в общем селен остротоксичен при концентрации в пище
более 5 мкг/г, но он необходим при концентрации менее 0,1–0,5 мкг/г.
Выяснено, что в некоторых местностях повышенное присутствие
селена в растениях (благодаря содержанию его в почве) вызывает у ско-
та щелочную болезнь, у животных поражаются суставы, кости, кожа,
65
происходит потеря зрения и т.д. Отравленные животные в конце концов
погибают от истощения. Избыток селена в растениях (содержание по-
рядка 5 10
-6
%) вызывает облысение овец и болезнь копыт, выпадение
перьев у птиц.
Селен – довольно сильный политропный яд, поражающий нервную
систему, почки, печень. Установлена его токсичность для человека при
потреблении 3–5 мг в день.
Мышьяк.
Биофильный элемент, постоянно содержится в организ-
мах растений и животных. Биологическая роль мышьяка выяснена мало,
однако известно, что мышьяк относится к ретикуло-эндотелиальным
элементам, т.е. принимает участие в процессах выработки иммунных
тел и протекания защитных реакций. У лабораторных животных и коз
при недостатке мышьяка в специальной диете наблюдалось нарушение
воспроизводительных функций, ухудшение общего состояния и увели-
чение летальных исходов. Вместе с тем, мышьякодефицитные состоя-
ния у человека неизвестны.
Кроме того, мышьяк принимает участие в нуклеиновом обмене, т.е.
имеет прямое отношение к синтезу белка, и необходим для синтеза ге-
моглобина, хотя и не входит в его состав.
Известно, что в организме млекопитающих мышьяк содержится в
восстановленных формах As, NaAs
3+
, которые рассматривают как по-
тенциальные стимуляторы образования металлотионеина из CdCl
2
.
Мышьяковистые минеральные воды применяют при лечении ане-
мии и некоторых желудочно-кишечных заболеваний. Мышьяк – лучшее
средство против селенового токсикоза. Этот элемент входит в состав
мумие – природного минерально-органического вещества. Также его
применяют при лечении сонной болезни на последней стадии.
Токсическое действие для растений обычно проявляется на орга-
низмах, растущих на отвалах рудников и на почвах, обработанных
мышьякосодержащими пестицидами или осадком сточных вод. Об от-
равлении мышьяком свидетельствуют такие признаки, как увядание
листьев, фиолетовая окраска (за счет увеличения количества антоциа-
нина), обесцвечивание корнеплодов и клеточный плазмоз. Однако наи-
более распространенные симптомы интоксикации – это замедление
темпов роста растений и снижение их урожайности.
У водорослей мышьяк аккумулируется в клеточном белке и убива-
ет их; или же он накапливается в телах животных, занимающих в пище-
вой пирамиде более высокое положение.
Мышьяк – высокотоксичный кумулятивный протоплазматический
яд, поражающий нервную систему. Смертельная доза 60–200 мг. Хро-
ническая интоксикация наблюдается при потреблении 1–5 мг/день.
Мышьяк блокирует SH-группы в ферментах, контролирует ткане-
вое дыхание, деление клеток, другие жизненно важные функции. Хро-