Тяжелые металлы. 2

Тяжелые металлы получили свое название благодаря высоким значениям атомной массы. Они способны накапливаться в растительных и животных тканях, оказывая токсические воздействия. В небольших количествах некоторые тяжелые металлы необходимы для жизнедеятельности человека. Среди них - медь, цинк, марганец, железо, кобальт, молибден и др. Нехватка какого-либо из этих элементов приводит к нарушению нормальных функций организма. Однако увеличение их содержания выше нормы вызывает токсический эффект и представляет угрозу для здоровья. Кроме того, существует около 20 металлов, не являющихся необходимыми для функционирования организма. Наиболее опасные из них - ртуть, свинец, кадмий и мышьяк. Отравление человека ртутью при потреблении рыбы из загрязненных водоемов известно как болезнь Минимата. У людей, употреблявших рыбу с высоким содержанием ртути, развивались необратимые изменения в нервной системе.

Отравление детей  свинцом - это острейшая проблема здравоохранения во всех странах  мира. Воздействие кадмия на организм приводит к нарушению работы почек  и вызывает необратимые изменения  в скелете. Потребление воды, содержащей более 0,1 мкг/л мышьяка, вызывает гиперпигментацию, кератоз и даже рак кожи.  

 Некоторые товары  и препараты, используемые в  быту, содержат тяжелые металлы.  Например, неорганические пигменты красок представляют собой соединения алюминия, ванадия, хрома, бария, свинца, меди, сурьмы, кадмия, олова. Соединения тяжелых металлов используются в качестве стабилизаторов и катализаторов при получении полимерных материалов, из которых изготовляют синтетические ткани, пластмассы, резину. Косметические препараты также содержат тяжелые металлы: например, пудра - оксид цинка, тени для век - высокодисперсный порошок алюминия.  

 Применение  тяжелых металлов в производственных  процессах обусловливает их присутствие  в большом количестве в потребительских  изделиях. Главные источники поступления тяжелых металлов в ваш дом - вода, выхлопные газы и краски.  

 Во многих  городах промышленные отходы, содержащие  тяжелые металлы, сбрасываются  прямо в воду или почву, что  приводит к загрязнению водоемов. Свалки и места захоронения  отходов загрязняют тяжелыми  металлами подземные воды. Разработка  полезных ископаемых - еще один  источник загрязнения ими подземных  вод. Так что живете ли вы  в селе или в городе, у вас  есть определенные шансы подвергнуться  воздействию опасных для здоровья  количеств тяжелых металлов. 

 Многие думают, что фильтры на водопроводном  кране способны очистить от  них питьевую воду. Но лишь  некоторые специальные фильтры  обеспечивают такую очистку. Избегайте  употреблять для литья воду  из крана с горячей водой:  из него течет не питьевая, а техническая вода.

В России большинство  установок для сжигания мусора не контролирует содержание тяжелых металлов при его переработке. Поэтому, проживая вблизи предприятия по переработке  отходов, вы, возможно, подвергаетесь  воздействию тяжелых металлов. В  таком случае лучше всего переехать  в другое место или привлечь внимание общественности и добиться закрытия подобного предприятия, расположенного в жилом районе.  

 Главная проблема, связанная с тяжелыми металлами  в красках, - свинец. Чаще всего  жертвами отравления свинцом  становятся дети. Решение этой  проблемы очевидно - не использовать  краску, содержащую свинец. Однако, если в вашем доме что-то уже окрашено такой краской, первое, что надо сделать, это удалить старую, облупившуюся краску, а затем покрыть поверхность краской на водяной основе.  

 Если вы удаляете  краску, примите все меры предосторожности, чтобы комната хорошо проветривалась. Необходимо надеть специальную  защитную одежду, которую после  окончания работы придется тщательно  почистить или выстирать отдельно  от других вещей. Краску, содержащую  свинец, легко обнаружить по трещинам  и характерному шелушению. Отставшие  кусочки очень ломки.  

 В любом случае  сделайте все возможное, чтобы  уберечь детей от воздействия  свинца. Они в десять раз более  подвержены ему, чем взрослые. 
Если вы не хотите, чтобы ваши близкие подверглись воздействию тяжелых металлов, следуйте нашим рекомендациям:

■ помните, что  один из главных источников тяжелых  металлов - аккумуляторные батареи. Не выбрасывайте батареи любого типа в  мусорный ящик. Попытайтесь найти  организацию, которая принимает  использованные батареи;  

 ■ изделия  из полимерных материалов также  содержат тяжелые металлы. Чем  дольше и чаще вы их используете,  тем больше увеличиваете проблему  загрязнения окружающей среды  тяжелыми металлами. И лучше  везде, где можно, обходиться  без них;  

 ■ ртутные  термометры, люминесцентные и ртутные  лампы не следует выбрасывать.  Старайтесь не разбивать их! Ртутные  термометры или лампы, а также  разлитую ртуть сдайте в организацию,  имеющую возможность реализовать  ртутные отходы; поверхность, где  были собраны капли разлитой  ртути, оставьте на несколько  часов под слоем порошка серы  или влажной соли, содержащей  хлорид-ионы (лучше FeCl3). При этом ртуть образует малорастворимые соединения, которые можно удалить, многократно промывая загрязненное место;  

 ■ помните,  что пары металлической ртути  опасны при вдыхании и легко  проникают через кожу;  

 ■ для выведения  кадмия необходимо применять  пищевые рационы, богатые белками,  серосодержащими аминокислотами, аскорбиновой  кислотой, цинком, железом, медью,  селеном. Хорошие результаты дают  ультрафиоле товое облучение, употребление белков, дрожжей, соевой муки, кальция;  

 ■ для выведения  ртути необходим пищевой рацион, включающий продукты, богатые цинком  и селеном, аскорбиновой кислотой  и медью, протеином и цистеином.

Экологически  обусловленные болезни

Среди различных факторов внешней среды, влияющих на здоровье населения, особую роль играет загрязнение  атмосферного воздуха и водных источников питьевой воды. Значительное загрязнение  атмосферы различными канцерогенными веществами в крупных городах  нашей страны привело к тому, что  за последние годы среди городских  жителей количество онкологических больных возросло более чем в 1,5 раза. В городах Сибири почти 50 % обострений хронических болезней органов дыхания обусловлено  именно загрязнением атмосферного воздуха.

В мире примерно 80 % случаев  заболеваний и смертей связано  с загрязнением воды. В ХХI веке в  некоторых европейских странах  такие болезни, как холера, брюшной  тиф гепатит А, бактериальная дизентирия, вновь становятся реальной угрозой для здоровья населения.

Примеры некоторых  болезней

Болезнь «минамата» — заболевание человека и животных, вызываемое соединениями ртути. Установлено, что некоторые водные микроорганизмы способны переводить ртуть в высокотоксичную метилртуть, которая по пищевым цепям увеличивает свою концентрацию и накапливается в значительных количествах в организмах хищных рыб.

В организм человека ртуть  попадает с рыбопродуктами, в которых  содержание ртуть может превышать  норму. Так, такая рыба может содержать 50 мг/кг ртути; причем при употреблении такой рыбы в пищу, вызывает ртутное  отравление, когда в сырой рыбе содержится 10 мг/кг.

Болезнь проявляется в  виде нервно-паралитических расстройств, головной боли, паралича, слабости, потери зрения и даже может привести к смерти.

Болезнь «итай-итай» —  отравление людей, вызванное употреблением в пищу риса, содержащего соединения кадмия. Это травление может вызвать у людей апатию, повреждение почек, размягчение костей и даже смерть.

В организме человека кадмий в основном накапливается в почках и

печени, причем его повреждающее действие наступает тогда, когда

концентрация этого химического  элемента в почках достигнет 200 мкг/г.

Признаки данной болезни  фиксируются во многих регионах земного  шара, в окружающую среду поступает  значительное количество соединений кадмия. Источниками являются: сжигание ископаемого  топлива на ТЭС, газовые выбросы  промышленных предприятий, производство минеральных удобрений, красителей, катализаторов и т.д. Усвоение — всасывание водно-пищевого кадмия находится на уровне 5 %, а воздушного до 80 %.По этой причине содержание кадмия в организме жителей крупных городов с их загрязнённой атмосферой может быть в десятки раз больше, чем у жителей сельской местности. К характерным «кадмиевым» болезням горожан относятся: гипертония, ишемическая болезнь сердца, почечная недостаточность. Для курящих (табак сильно аккумулирует соли кадмия из почвы) или занятых на производстве с использованием кадмия к раку легких добавляется

эмфизема легких, а для некурящих — бронхиты, фарингиты и

другие заболевания органов  дыхания.

Болезнь «юшо» — отравление людей полихлорированными

бифенилами (ПХБ). Известна в Японии на производстве по очистке рисового масла в продукт попали бефинилы из холодильных агрегатов. Потом отравленное масло поступило в продажу в качестве корма для животных. Сначала погибло около 100 тыс. кур, а вскоре у людей появились первые симптомы отравления. Это выразилось в изменении цвета кожи, в частности потемнения кожи у детей, рожденных от матерей которые пострадали от отравления ПХБ. Поздней были обнаружены тяжелые поражения внутренних органов (печени, почек, селезёнки) и развитие злокачественных опухолей.

Применение некоторых  видов ПХБ в сельском хозяйстве  и здравоохранении в некоторых  странах с целью борьбы с переносчиками  инфекционных заболеваний привело  к их накоплению во многих видах  сельскохозяйственной продукции, таких  как рис, хлопчатник, овощи.

Некоторое количество ПХБ  поступает в окружающую среду  с выбросами мусоросжигательных заводов, что представляет опасность  для здоровья

городских жителей. Поэтому  в некоторых странах ограничивают применение

ПХБ.

Болезнь «желтые  дети» — болезнь появилась в результата уничтожения межконтинентальных баллистических ракет, что привело к выбросу в окружающую среду токсичных компонентов ракетного топлива: НДМГ (несимметричный диметилгидразин или гентил) и азотный тетраоксид, оба относятся к первому классу опасности. Эти соединения весьма токсичны попадают в организм человека через кожу, слизистые, верхние дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт.

В результате начали рождаться  дети с выраженными признаками желтухи. В 2-3 раза выросла заболеваемость новорожденных. Возросло число новорожденных детей в поражением центральной нервной системы. Возросла детская смертность.

Из за выброса этих веществ появились кожные «ожоги» — гнойничковые

заболевания которые могут появиться после купания в местных реках, похода в лес, непосредственного контакта обнажённых участков тела с почвой и др.

«Чернобыльская  болезнь» — вызывается воздействием радионуклидов на организм человека, выброшенных в результате взрыва четвёртого реактора Чернобыльской АЭС. Выброс радиоактивных веществ составил 77 кг.[1] Площадь загрязнения составила около 160 тыс. км², от радиации пострадало около 9 млн. человек.

В состав радиоактивных осадков  вошло около 30 радионуклидов таких  как: криптон-85, йод-131, цезий-137, плутоний-239. Более опасным из них оказался йод-131, с небольшим периодом полураспада. Этот элемент попадает в организм человека через дыхательные пути, концентрируясь в щитовидной железе.

У местного населения отмечались симптомы «Чернобыльской болезни»: головная боль, сухость во рту, увеличение лимфоузлов, онкологические опухоли гортани  и щитовидной железы. Также в районах  пострадавших от аварии на Чернобыльской  АЭС повысилась заболеваемость сердечно- сосудистой

системы, участились вспышки  различных инфекций, значительно  снизились

показатели рождаемости.

Частота мутаций среди  детей увеличилась в 2,5 раза, аномалии встречались у каждого пятого новорожденного, примерно треть детей  рождались с нарушениями психики.

Летучие органические соединения (ЛОС) — это химические субстанции, которые поднимаются в атмосферу при распылении краски, при испарении растворителей, соединяясь с окисью азота и озоном. Озон является основным компонентом смога. Летучие органические соединения (ЛОС) — те элементы в емкостях с красками, которые испаряются. Если пигмент и связующие (смолы) затвердевают, образуя на поверхности пленку, то ЛОС в данном случае являются химические растворители. Растворитель — общее обозначение всех материалов в краске, которые позволяют смеси сохраняться в жидком виде; лак содержит свой разбавитель, эмаль и уретановые краски — восстановитель. Каждый галлон краски может содержать до 90% растворителя. Разжижители и восстановители на 100% состоят из растворителя.

В таких штатах как Калифорния, Нью-Йорк, Техас и  Нью-Джерси были приняты новые законы, сокращающие использование местными компаниями ЛОС, включая магазины автокраски. В дополнение к требованию оснащения  магазинов высокотехнологичными камерами окраски с вентиляционными системами, закон настаивает на наличии специальной  фильтрующей системы, которая бы сжигала или уничтожала другим образом летучие органические соединения (ЛОС).

Чтобы сократить  попадание в атмосферу летучих органических соединений (ЛОС) при распылении, многие компании, такие как DeVilbiss, разработали объемные установки распыления краски при низком давлении (HVLP). Эти установки способны выпускать 64 ф³/м (кубический фут в минуту) воздуха при 5 ф/д² (фунт на квадратный дюйм). Они также прогревают воздух приблизительно до 90° по Фаренгейту. Такие системы способны снизить расход лакокрасочных материалов на четверть.

Компании, выпускающие  краски направили все усилия своих  лабораторий на разработку новых  видов красок, которые содержали  бы в себе минимальное количество летучих органических веществ (ЛОС), испаряющихся ежедневно в атмосферу. С переменным успехом были разработаны краски на водной основе, но исследования будут продолжаться до тех пор, пока не будут изучены все возможные варианты. Боб Инглис, директор департамента новых разработок компании BASF- Refinish, сказал: «К 1992 году мы придем или к твердой системе или к воде. Как это вижу я, скорее всего это будет краска на водной основе базового слоя, высокоплотная одноступенчатая система окраски, плотная базовая основа и прозрачные краски. Так как все варианты лаков уже были придуманы и невозможно уменьшить в них содержание летучих органических веществ (ЛОС) до диктуемого новыми законами уровня, то производителям придется постепенно сокращать их производство, а магазинам принять этот факт».

Каким бы сомнительным ни был этот путь, лучшим способом всегда быть информированным о новинках — поддерживать отношения с близлежащим  магазином автокрасок. Их работники  всегда первыми узнают о глобальных переменах в автоиндустрии. Они  также первыми получают новые  и обновленные технические материалы  о новых красках и системах, совместимых с ранее выпускаемой  продукцией, нуждающейся в корректировке. Не сомневайтесь, любая технологическая  новинка разрабатывается с оглядкой на ранее выпускаемую продукцию  и старается быть совместима с  ней, чтобы у покупателей не возникало  трудностей с ремонтом.

Глава 1. Экологическая опасность  диоксинов

В пачке сигарет  содержится 3,84 пг диоксина.

В последнюю четверть века к обширному перечню экологических  бедствий, угрожающих цивилизации, добавилось ещё одно: опасность общепланетарного отравления среды нашего обитания диоксинами и им родственными соединениями.

Диоксины - абсолютно уникальные вещества. Специально их никто не производит, они образуются как побочные продукты высокотемпературных химических реакций с участием хлора и попадают в окружающую среду с продукцией или отходами многих технологий. Данные ксенобиотики (вещества, являющиеся чужеродными естественной среде и человеку) представляют собой группу химических соединений, характеризующуюся наличием хлора, связанного с атомами углерода.

В большую группу диоксинов и диоксиноподобных соединений входят как сами трициклические ароматические соединения: полихлорированные дибензо-p-диоксины (ПХДД) и дибензофураны (ПХДФ), так и полихлорированные бифенилы (ПХБ), поливинилхлорид (ПВХ) и ряд других веществ, содержащих в своей молекуле атомы хлора.

Отличительной чертой представителей этих соединений является чрезвычайно высокая устойчивость к химическому и биологическому разложению; они способны сохраняться  в окружающей среде, концентрироваться  в биомассе и переноситься по пищевым  цепям. Эти вещества являются супертоксикантами, универсальными клеточными ядами, поражающими  всё живое.

В настоящее время  строго доказано, что диоксины имеют исключительно техногенное происхождение, хотя и не являются целью ни одной из существующих ныне технологий. Поступление диоксинов в окружающую среду происходит преимущественно в виде микропримесей, поэтому на фоне других техногенных выбросов их негативное воздействие на живое вещество планеты долгое время оставалось незамеченным.

Однако из-за необычайных  физико-химических свойств и уникальной биологической активности они могут  стать одним из основных источников опасного долговременного заражения  биосферы. К сожалению, диоксины и диоксиноподобные вещества непрерывно и во все возрастающих количествах генерируются цивилизацией в последние полувека, выбрасываются в окружающую среду и накапливаются в ней. В настоящее время ситуация такова, что концентрация диоксинов еще не достигла критического значения, но при отсутствии специальных мер грозит принять необратимый характер.

1.2 Источники диоксинов

Источники возникновения  диоксинов и пути проникновения их в живую и неживую природу весьма разнообразны. Известны попытки объяснить картину появления диоксинов в биосфере лишь лесными и степными пожарами. Это оказалось выраженным упрощением, хотя идея сама по себе не беспочвенна. Загрязнение происходит лишь при условии, что земельная растительность была обработана хлорфенольными пестицидами, а возникший пожар преобразует их в диоксинподобные соединения. Серьезных доказательств накопления каких-либо количеств диоксинов при пожарах на необработанных территориях не найдено. Не обнаружено и доказательств биогенного образования диоксинов или их предшественников непосредственно в живой природе. Таким образом, подтвердилась теория их исключительно антропогенного происхождения. Появление диоксинов в окружающей среде обусловлено развитием разнообразных технологий, главным образом, в послевоенный период и в основном связано с производством и использованием хлорорганических соединений и утилизацией их отходов.

Для образования  диоксинов необходимо сочетание трех условий: органика, хлор и высокая температура. Серьезной проблемой являются практически все термические процессы, так как термическое разложение технических продуктов, сжигание осадков сточных вод, муниципальных и других небезопасных при сгорании промышленных и бытовых отходов (например, ПХБ и изделия из ПВХ, целлюлозно-бумажная продукция и пластические массы) сопровождаются образованием экологически опасных количеств диоксинов. В особенности это касается аварийной обстановки, в частности, при пожарах на производстве. В результате термодеструкции синтетических материалов при пожарах возможны массовые острые и хронические отравления людей различными выделяющимися ксенобиотиками.

Немало экологически опасных путей образования диоксинов, фактически реализующихся как при производстве продукции, так и при ее утилизации. Следует отметить, что сжигание на своем дачном участке или в лесу пластмассовых бутылок, канистр, пакетов из-под сока или молока, старой мебели, пропитанной пентахлорфенолом, тоже "вносит свою лепту" в загрязнение окружающей среды диоксинами. Кроме того, при сжигании образуются и другие небезопасные соединения. Так, термическое уничтожение одноразовой посуды, пищевой пленки, углеводородных пластиков (пакеты и пр.) влечет за собой образование канцерогенных полиароматических углеводородов (ПАУ); резины - помимо ПАУ, канцерогенно опасную сажу с окислами серы; поролон, нейлон, синтетические ткани и покрытия, полиуретаны - цианиды; горение линолеума (в особенности, антистатического), изоляционных материалов, пластмассовых игрушек, полиэтиленовой тепличной пленки дает в общей сложности до 70 наименований токсических веществ, самые неблагоприятные из которых - диоксины. В целом, сжигание любых ПВХ-композиций влечёт за собой выделение большого числа диоксинов.

Есть эти вещества в выбросах металлургической и металлобрабатывающей промышленности, в пыли, уносимой ветром с могильников токсичных отходов, выхлопных газах автомобильных двигателей. Возможно возникновение диоксиновых соединений на предприятиях целлюлозно-бумажной, нефтеперерабатывающей, хлорной промышленности, при обеззараживании хлором воды, содержащей фенолы и их предшественники - лигнины, гуминовые и фульвокислоты. В этом плане экологически опасны фенолсодержащие стоки промышленных предприятий. Не менее опасны вышеописанные пожары, в частности, горение всевозможных синтетических материалов, электрооборудования. Непредсказуемые последствия для биосферы (трагический пример Индокитая) влечет за собой применение химического оружия.

Опасные производства:

Металлургическая  промышленность

В последние годы выявлена новая группа локальных  источников диоксинов. Как оказалось, они образуются на металлургических заводах, например, при электрохимическом получении никеля и магния из их хлоридов, в сталелитейных производствах, при переплаве лома железа, меди и других металлов, при производстве алюминия и т.д. ПХДД и ПХДФ находят повсюду - в аквафауне, донных отложениях, а также в сточных водах этих производств, и почве окружающих территорий, в воздушном бассейне и т.д.

Диоксины образуются в основном при обработке окатышей кокс-оксида магния газообразным хлором при 700-800°С, после чего электролизом обезвоженного хлорида магния получают металл. Ежегодные выбросы предприятия с водами составляли несколько сотен граммов в ДЭ. Большие выбросы ПХДД и ПХДФ при производстве рафинированного никеля возникают на высокотемпературной стадии превращения хлорида никеля в его оксид.

Целлюлозно-бумажное производство

Значительные количества диоксинов образуются в целлюлозно-бумажной промышленности, часть технологий которой восходит ко второй половине прошлого века. В основном это происходит на стадии делигнификации древесины. Поскольку лигнин (а это четверть древесной массы) содержит фенольные фрагменты, образование хлорированных фенолов и феноксифенолов - предшественников диоксинов ПХДД и ПХДФ - в процессе хлорирования лигнина неизбежно. Отбеливание целлюлозы осуществляется с использованием хлора и его соединений - оксида хлора, гипохлоригов, хлоритов и хлоратов. Кроме того, диоксины могут вноситься в отходы этого производства при обработке шлама с помощью ПХФ и его соли.

Диоксины находят также в готовой древесной продукции и бумаге, причем не в газетной, а именно в "белой". Наконец, повышенные концентрации диоксинов обнаружены в организмах рыб, крабов и других представителей аквафауны, обитающих вблизи стоков предприятий.

Нефтепереработка

Одним из особо  опасных источников поражения людей  и заражения биосферы диоксинами (ПХДД, ПХДФ и ПХБ) являются различного рода технологические инциденты в промышленности, происходящие при изготовлении продукции, в том числе нередкие аварии и взрывы. Имеются в виду производства химической продукции двух видов.

На одних предприятиях микропримеси диоксинов являются в той или иной степени неизбежным, хотя и попутным элементом технологической цепи, надежно изолированным от контакта с персоналом цехов. Лишь в момент аварии или катастрофы, которые не могли быть предсказаны и/или смоделированы заранее, эти вещества могут выйти из-под контроля и привести к массовому поражению работников. В остальное время в процессе изготовления продукции диоксины оказывают сравнительно малое воздействие на персонал и потому становятся фактором влияния на здоровье людей лишь по выходе из технологической цепи - в момент использования и утилизации продукции.

диоксин биохимия физиология экологический