Загрязнение окружающей среды свинцом

Реферат

по химии

на тему

«Свинцовое загрязнение окружающей среды» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Ухта

2011

    ВВЕДЕНИЕ 

    Роль  металлов в развитии и становлении  технической культуры человечества исключительно велика. Твердость, пластичность, ковкость сделали их незаменимым  материалом для изготовления орудий труда и производства. Исторически  сложившиеся названия “Бронзовый век”, “ Железный век “ говорят о сильном влиянии металлов и их сплавов на все направления развития производства.

    И в нашей повседневной практике мы ежеминутно сталкиваемся с металлами. Выглянув на улицу, мы видим сотни  автомашин, каждая из которых сделана  из металлов. Мы видим металлические тросы, мосты, рельсы, трамваи, поезда и, наконец, самолеты, в конструкции которых использованы алюминий, железо, медь, хром, ванадий, титан.…Везде металлы!…

    Ну  и в нас самих есть металлы. Они используются для осуществления  различных процессов в организме. Но не всегда металлы являются необходимыми. Многие из них даже являются для организма опасными. Так, например, свинец - металл, который при контактах с кожей и при попадании в организм вызывает наибольшее количество тяжелейших заболеваний.

    Основной  целью данного реферата является представление данных о свинцовом загрязнении и его значении и рассмотрение данной проблемы.

    Задачи  реферата:

    · систематизировать источники загрязнения  атмосферы свинцом;

    · оценить влияние свинца на здоровье населения;

    · установить пути поступления свинца в организм человека;

    · оценить экологическое состояние  разных по интенсивности движения улиц г. Ставрополя (Мира, Пушкина, Ленина) в самостоятельном исследовании (исследовательская часть);

    · сделать вывод о степени загрязненности атмосферы (г. Ставрополя) свинцом;

    · предположить пути и мероприятия, снижающие  уровень свинца в атмосфере. 

    1. СВИНЦОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ  СРЕДЫ

    1.1. Источники загрязнения 

    Стационарные  источники  

    Загрязнение окружающей среды свинцом и его  соединениями предприятиями промышленности определяется спецификой их производственной деятельности. Это непосредственное производство свинца и его соединений, попутное извлечение свинца из других видов сырья, содержащих свинец в  виде примеси, использование свинца в производстве различной продукции  и. т. д.

    Наибольшие  выбросы свинца в атмосферу происходит в следующих отраслях производства:

    · металлургическая промышленность. Причем на долю цветной металлургии приходится 98% от общего выброса данной промышленности;

    · машиностроение. Точнее производство аккумуляторов;

    · топливно-энергетический комплекс. Загрязнение  среды обусловлено производством этилированных бензинов;

    · химический комплекс. Выбросы связаны  с производством пигментов, сиккативов, специальных стекол, смазок, антидетонационных присадок к автомобильным бензинам, полимеризацией пластмасс и др.;

    · стекольные предприятия;

    · консервное производство;

    · деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность

    · предприятия оборонной промышленности;

    По  данным, в России в последние годы в связи с падением уровня производства, динамика выбросов свинца в атмосферу от стационарных источников имеет устойчивую тенденцию к снижению.  

    Нестационарные  источники  

    Огромное  влияние на загрязнение окружающей среды свинцом оказывает автотранспорт. По данным ГВЦ УВД ГАИ в 1998 г. в России приблизительно насчитывается 20,9 млн. автомобилей. И последние годы состав парка автомобилей по видам используемого топлива практически не изменился. Количество автомобилей, использующих газ в виде топлива, не превышает 2%. Доля грузовых автомобилей с дизельным двигателем составляет в среднем 28%, а автобусов - примерно 63%.

    Использование этилированного бензина в авиации  и ракетно-технической промышленности также оказывает не малое воздействие на окружающую среду.

    К нестационарным источникам поступления  свинца в атмосферу следует отнести охотничий промысел и любительскую охоту. (В частности загрязнение среды свинцовой дробью.) Оценочные расчеты свидетельствуют о том, что в целом по России ежегодно в водно-болотные угодья попадает до 1400т. свинца.  

    1.2 Загрязнение растительного и  животного мира 

    Увеличение  свинца в почве, как правило, но не всегда, ведет к его накоплению растениями. В соответствии с этим содержание свинца в растениях, выращенных в тяжелосуглинистых почвах, может  достигать самой высокой отметки. (7 мг/кг). Боле высокие концентрации свинца (до 1000 мг/кг) характерны для  растительности на техногенно загрязненных территориях. Так, например, в окрестностях металлургических предприятий, рудников по добыче полиметаллов и, главным образом, вдоль автострад.

    Размеры зоны влияния автотранспорта на экосистемы сильно меняются. Ширина придорожных аномалий содержания свинца в почве может достигать 100-150м. Лесные полосы вдоль дорого задерживают в своих кронах потоки свинца от автотранспорта. В условиях города размеры свинцовых загрязнений определяются условиями застройки и структурой зеленых насаждений. В сухую погоду происходит накопление свинца на поверхности растений, но после обильных дождей значительная его часть (до 45%) смывается.

    На  загрязненных свинцом почвах безопаснее всего выращивать зерновые культуры. Возделывание в этих зонах овощей, кукурузы на силос, кормовых трав может оказаться рискованным.

    Аккумуляция свинца представителями животного  мира зависит от множества факторов и, в первую очередь, от их таксономической  принадлежности. Подтверждена прямая зависимость между уровнем загрязнения атмосферного воздуха свинцом и степенью его накопления в организме теплокровных животных, обитающих рядом с металлургическими производствами.

    У беспозвоночных животных, имеющих твердые  покровы, свинец в наибольшей степени концентрируется в них. У позвоночных животных свинец в наибольшей степени накапливается в костной ткани, у рыб - в гонадах, у птиц - в перьях, у млекопитающих - в головном мозге и печени.

    Систематические наблюдения за содержанием свинца в  тканях животных на территории России не проводились.  

    2. ВЛИЯНИЕ СВИНЦА НА ЗДОРОВЬЕ  НАСЕЛЕНИЯ

    2.1 Пути поступления свинца в  организм человека 

    По  степени воздействия на живые  организмы свинец отнесен к классу высокоопасных веществ наряду с мышьяком, кадмием, ртутью, селеном, цинком, фтором и бензапиреном (ГОСТ 17.4.1.02-83).

    Опасность свинца для человека определяется его  значительной токсичностью и способностью накапливаться в организме. Различные  соединения свинца обладают разной токсичностью: малотоксичен стеарин свинца; токсичны соли неорганических кислот (хлорид свинца, сульфат свинца и др.); высокотоксичны алкилированные соединения, в частности, тетраэтилсвинец. Однако на практике, как правило, анализируется только общее содержание свинца в различных компонентах окружающей среды, продовольственном сырье и пищевых продуктах, без дифференциации на фракции и идентификации вида соединений.

    В организм человека большая часть  свинца поступает с продуктами питания (от 40 до 70% в разных странах и по различным возрастным группам), а  также с питьевой водой, атмосферным воздухом, при курении, при случайном попадании в пищевод кусочков свинец содержащей краски или загрязненной свинцом почвы.

    С атмосферным воздухом поступает  незначительное количество свинца - всего 1-2%, но при этом большая часть  свинца абсорбируется в организме  человека. В атмосферном воздухе большинства городов, где Росгидрометом проводится контроль над содержанием свинца, среднегодовая концентрация варьирует в пределах 0,01-0,05 мкг/м3, что значительно ниже ПДК - 0,3 мкг/л. В таких условиях живет ориентировочно до 44 млн. горожан. Около 10 млн. человек проживает в городах с более высоким содержанием свинца - от 0,1 до 0,2 мкг/м3.

    Более высокие концентрации свинца в атмосферном  воздухе обнаружены при проведении специальных исследований в городах  с крупными промышленными источниками эмиссии свинца - Белово, Владикавказ, Гусь-Хрустальный, Екатеринбург и др. В этих городах проживает ориентировочно 2,5 млн. горожан. Концентрации свинца в воздухе этих городов превышают ПДК в несколько раз.

    В питьевой воде различных стран мира содержание свинца изменяется в пределах 1- 60 мкг/л и в большинстве европейских стран не превышает 20 мкг/л. В России данные о содержании свинца в питьевой воде крайне немногочисленны. В питьевой воде его содержание варьирует в пределах 0,7-4 мкг/л. Возможно, что существует проблема загрязнения питьевых вод в районах расположения плавильных заводов или мест складирования промышленных отходов с высоким содержанием свинца.

    Загрязненная  свинцом почва является источником его поступления в продовольственное сырье и непосредственно в организм человека, особенно детей. Наиболее высокие концентрации свинца обнаруживаются в почве городов, где расположены предприятия по выплавке свинца, производству свинецсодержащих аккумуляторов или стекла.

    В продовольственное сырье и пищевые  продукты свинец может поступать  из почвы, воды, воздуха, кормов сельскохозяйственных животных по ходу пищевой цепи. Кроме  того, определенное значение имеет  и возможность прямого загрязнения  при производстве готовых изделий. Наиболее высокие уровни содержания свинца отмечаются в консервах в  жестяной таре, рыбе свежей и мороженной, пшеничных отрубях, желатине, моллюсках  и ракообразных. Высокое содержание свинца наблюдается в корнеплодах и других растительных продуктах, выращенных на землях вблизи промышленных районов и вдоль дорог.

    По  данным о потреблении продуктов  питания в Российской Федерации, на основании материалов бюджетных обследований семей установлено, что расчетное поступление свинца в среднем 1,25мг на одного чел. в неделю. В некоторых промышленных городах поступление свинца с продуктами питания несколько выше: у 10% обследуемого населения превышает величину 2 мг/чел. в неделю. В суточном рационе детей в возрасте 1-3 года потребление свинца составляет 14 мкг, в возрасте 4-6 лет - 64 мкг, 7-14 лет - 68 мкг и в возрасте 14-17 лет -87 мкг, т.е. поступление свинца с продуктами питания для детей до 7 лет изменяется в зависимости от возраста в пределах 14-68 мкг/сут. (табл. 1).  

    2.2 Группы повышенного риска воздействия  свинца среди населения 

    Взрослое  население  

    В России постепенно увеличивается численность  контингентов, имеющих профессиональный контакт со свинцом. По данным Российского информационно-аналитического центра Госкомсанэпиднадзора России, случаи хронической свинцовой интоксикации зафиксированы в 14 отраслях промышленности России.

    Свинец  вызывает обширные патологические изменения  в нервной системе, крови сосудах, активно влияет на синтез белка, энергетический обмен клетки и ее генетический аппарат. Свинец подавляет ферментативные процессы превращения порфиритов и кровообразование, ингибирует SH-содержащие ферменты, холинэстеразу, различные АТФазы. Он угнетает окисление жирных кислот, нарушает белковый, липидный и углеводный обмены, способен занимать кальций в костях. Свинец нарушает деятельность сердечно-сосудистой системы, вызывая изменения электрической и механической активности сердечной мышцы, морфологические и биохимические изменения в миокарде с признаками сосудистой дегенерации, повреждения мышечной стенки сосудов и нарушение сосудистого тонуса.

    Ведущими  по числу случаев "сатурнизма" являются: электротехническая промышленность (производство аккумуляторов), приборостроение, полиграфия, цветная металлургия. В электротехнической промышленности, цветной металлургии и машиностроении интоксикация обусловлена превышением ПДК свинца в воздухе рабочей зоны в 20 и более раз.

    Органические  соединения свинца, например тетраэтилсвинец, высокотоксичные для нервных тканей - они подавляют метаболизм глюкозы, синтезы РНК и ДНК, повреждают миелиновые оболочки нервных клеток, что сопровождается снижением скорости передачи нервного возбуждения. Тетраэтилсвинец значительно изменяет метаболизм серотонина и норадреналина, повышает уровень пирувата в крови, что ведет к нарушению снабжения мозга кислородом.

    Свинцовые отравления весьма различны в проявлениях и включают психическое возбуждение, тревогу, ночные кошмары, галлюцинации, нарушение памяти и интеллекта с симптоматикой распада личности. Очень опасны неврологические нарушения у детей - гиперактивность, ухудшение показателей психического развития, снижение работоспособности к обучению. Отравления свинцом и его солями вызывает поражение десен, расстройство кишечника заболевания почек. Соединения свинца обладают канцерогенностью и генотоксичностью - они могут вызвать мутации, нарушая третичную структуру и функции ферментов синтеза и репарации ДНК.

    По  результатам официальной статистики среди профессиональных интоксикаций свинцовая занимает первое место.

    Среди рабочих, страдающих от воздействия  свинца, около 40% составляют женщины. Для  женщин свинец представляет особую опасность, так как этот элемент обладает способностью проникать через плаценту и накапливаться в грудном  молоке. ВОЗ отмечает возможность риска спонтанных абортов при концентрации свинца в крови беременных работниц 30 мкг/л и увеличения числа хромосомных аберраций у рабочих при содержании свинца в крови свыше 80 мкг/л.  

    Свинец  и здоровье детей  

    Основным  показателем воздействия свинца на здоровье детей является уровень  его содержания в крови, причем происходит постоянный пересмотр рекомендуемого нормативного содержания свинца в крови. Результаты ряда крупных международных и национальных проектов подтвердили, что при увеличении концентрации свинца в крови ребенка с 10 до 20 мкг/дл происходит снижение коэффициента умственного развития (IQ).

    Допустимый  уровень содержания свинца в волосах - 8-9 мкг/г. Среди детского населения, подвергающегося воздействию повышенных концентраций свинца, наиболее высокие уровни его накопления отмечаются на территориях вблизи металлургических и аккумуляторных производств, а также в зоне влияния Чернобыльской катастрофы.

    Эффекты воздействия cвинца на здоровье детского населения рассмотрены по отдельным системам организма, на состояние которых этот металл оказывает наиболее выраженное влияние.

    Неврологические эффекты. У маленьких детей изменения  психомоторных реакций связывают с повышенным поступлением свинца в организм при облизывании пальцев рук и игрушек, побывавших на загрязненной почве. Для детей школьного возраста характерно изменение показателя IQ. Влияние свинца проявляется также в изменениях двигательной активности, координации движений, времени зрительной и слухомоторной реакции, слухового восприятия и памяти. Эти изменения в психоневрологическом статусе ребенка возможны и в более старшем возрасте, что выражается в трудностях обучения и поступления в высшие учебные заведения.

    Наиболее  выражены изменения психоневрологического  статуса у детей, проживающих вблизи аккумуляторных заводов в городах С.- Петербурге и Саратове и металлургических заводов в городах Белово и Красноуральск. В г. Белово Кемеровской области (среднее содержание свинца в крови детей 9,9 ± 0,5 мкг/дл) показатель тревожности детей встречается чаще, чем в других городах; болезни нервной системы у детей первого года жизни в этом городе представлены преимущественно энцефалопатиями и судорожным синдромом, а у детей старшего возраста (неврозами, энурезами, эписиндромом).

    При длительном поступлении свинца возникают  также нефрологические эффекты. Так, среди детей дошкольного возраста, проживающих вблизи Саранского электролампового завода, являющегося источником загрязнения окружающей среды свинцом и ртутью, распространенность заболеваний мочевой системы в 3 раза выше, чем в контрольном районе этого же города.

    Воздействие свинца вызывает определенные изменения  в сердечно-сосудистой системе. Патогенез поражения сердца при действии свинца связывается с поражением митохондрий, в частности с ингибированием поглощения ионов кальция.

    Загрязнение окружающей среды свинцом оказывает  влияние на состояние здоровья новорожденных. Новорожденные в городах Белово-Кемеровской области и Карабаш-Челябинской области имеют более низкие показатели физического развития, чем в контрольном районе. В другом городе с металлургическим производством - Владикавказе - у женщин увеличено число случаев бесплодия, самопроизвольных абортов, токсикозов, мертворождаемости и рождения детей с уродствами: дефектами развития костно-суставной системы, врожденными пороками сердца и др. Частота врожденных пороков развития выше среди детей, родители которых работают на металлургическом комбинате. В этом же городе у рабочих плавильных производств выявлено увеличение числа хромосомных аберраций.

    Следует отметить также недостаточность  имеющейся информации о содержании свинца в питьевой воде, что, несомненно, потребует дальнейшего изучения. Необходима систематизация имеющихся данных о содержании свинца в питьевой воде в различных регионах России.

    Среднее прогнозное содержание свинца в крови  детей для городов, имеющих невысокое  содержание свинца в окружающей среде  близко к контрольному нормативу (10 мкг/л). В городах с высоким содержанием свинца в окружающей среде этот норматив может быть превышен почти вдвое.

    Расчеты вклада путей поступления в формируемую  свинцовую нагрузку для детей, проживающих  в городах России, показали преобладающую  роль загрязнения продуктов питания: более 85% от общего поступления свинца в организм (табл. 1). Однако данные о  загрязнении продуктов питания, используемых в рационе детей  в России, весьма противоречивы. Поэтому  необходим дополнительный анализ содержания свинца в продуктах питания.

    Необходимо  очень внимательно следить за содержанием свинца в продуктах  питания, чтобы предотвратить отравления свинцом, как в России, так и  во всем мире.

    3. СВИНЕЦ В ПИЩЕВОМ СЫРЬЕ И  ПРОДУКТАХ ПИТАНИЯ 

    Важнейшим источником свинца для человека служит питьевая вода. Доказано, что повышение  содержания свинца в воде обуславливает, как правило, увеличение его концентрации в крови.

    В настоящее время в качестве гигиенического норматива утверждена ПДК свинца в питьевой воде на уровне 0,03 мг/л.

    Комитет экспертов ФАО/ВОЗ установил, что  допустимый еженедельный прием свинца составляет 3 мг на человека, или около 7 мг/кг массы тела. Эти значения были основаны на данных о токсичности для взрослых людей и на предположении, что поглощается только 10% принятого с пищей свинца. Было отмечено, что эта величина не относится к грудным и маленьким детям, так как неизвестна степень отрицательного влияния свинца на них и не могли быть установлены уровни приема.

    Экспериментально  доказаны факты аккумуляции свинца растениями, произрастающими на почвах, загрязненных выбросами промышленных предприятий. Концентрация свинца в таких растениях может превышать допустимые концентрации от 2 до 100 раз. Отмечено, что количество свинца на поверхности и внутри растений зависело от места, времени, направления ветров, регулярность осадков, свойств поверхности листьев и других причин.

    В растительное сырье, в том числе  зерно, овощи, плоды свинец попадает из почвы также с удобрениями, водой, частично вносится средствами химической защиты растений.

    Выхлопные газы, как уже говорилось, являются важнейшим источником свинца. Многие данные свидетельствуют о резком возрастании содержания свинца в растениях, выросших по краям автострад (в среднем в 10 раз). При этом установлена прямая зависимость содержания свинца в плодах и ягодах от длительности воздействия выхлопных газов и плотности транспорта на дорогах. Следует обратить внимание на то, что речь идет в основном об их поверхности. При химическом анализе вымытых и невымытых плодов оказалось, что от 30 до 65% свинца удалялось путем обычной мойки.

    По  данным американских исследователей, основным источником свинца в консервированных продуктах является жестяные банки, которые используются для упаковки 10-15% консервной продукции. Использование свинцового припоя в швах банок и для закрытия выпускных отверстий было причиной попадания свинца в различные консервы, в том числе сгущенные молочные продукты для детского питания. В последние годы в связи с усовершенствованием методов пайки и закатки банок содержание свинца заметно снизилось. Однако при длительном хранении в жестяных банках продуктов, имеющих высокую кислотность - компотов, соков, маринадов, томатопродуктов - из-за частичной коррозии содержание свинца и других металлов может превышать ПДК. Например, при хранении разных видов консервов в жестяных банках в течение 24 мес. содержание свинца возросло в мясе в 2 раза, в горошке - в 4, в персиках - в 8 раз.

    Следует отметить, что соли свинца могут  попадать в пищу в случаях, когда  металлическая или керамическая посуда и оборудование покрыты эмалью, глазурью и другими материалами с повышенным содержанием свинца. Иногда источниками свинца являются также некоторые виды пищевого сырья, способного к сорбированию повышенных количеств тяжелых металлов, в том числе свинца. Это моллюски, креветки и другие морепродукты, особенно при обитании их в загрязненных водоемах. Интенсивное накапливание металлов наблюдается постоянно в грибах, а также в печени, почках и других внутренних органах животных по сравнению с мышечной тканью.

    Источниками избыточного загрязнения свинцом  винограда и вин служат свинцово-мышьяковистые инсектициды (СМИ), применяемые на виноградниках. Например, исследование сухих вин, изготовленных на 14 винзаводах США, показало, что при использовании СМИ на виноградниках содержание свинца в винах составило в среднем 0,31 мг/л. В аналогичных винах из винограда, выращенного без применения СМИ, содержание свинца не превышало 0,03 мг/л. В виноградных и яблочных винах бывшей Чехословакии, полученных из сырья, выращенного на виноградниках и в садах, где проводились обработки металлорганическими фунгицидами, содержание свинца колебалось в пределах 0,91-1,8 мг/л.

    В настоящее время в нашей стране для основных видов сырья и  продуктов питания приняты следующие временные ПДК по свинцу: зерно, зернобобовые, мука - 0,5 (в сырье для производства детского и диетического питания - 0,3); овощи свежие и свежемороженые - 0,5; фрукты, ягоды свежие и свежемороженые - 0,4; консервы овощные в разной таре - 0,5-1,0; консервы фруктовые и ягодные - 0,4-1,0; продукты для детского питания - 0,05-0,3; вина и пиво -0,3.

    Было  отмечено, что в ходе технологического процесса при изготовлении разного рода консервов часто происходит нарастание содержания свинца в полуфабрикатах по сравнению с исходным сырьем. Особенно отчетливо этот процесс наблюдается при задержке продукта на линии.

    Очень важно учитывать, сколько свинца содержится в каждом из продуктов, а  также то, что при консервировании  содержание свинца в продуктах увеличивается.

    Свинец, как было уже выше сказано, оказывает  пагубное влияние на все живые  организмы, в том числе и на организм человека. При отравлениях  свинцом возможен и летальный исход.

    Более точно определить количество выбросов в атмосферу двигателями автомобилей свинца практически невозможно, так как величина выбросов зависит от многих трудно учитываемых факторов представленных выше.  

    ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

    Поставленные  в начале работы задачи в ходе выполнения ее были полностью выполнены. Так, в  результате проделанной работы, нам  удалось:

    · систематизировать источники загрязнения  среды свинцом;

    Источники загрязнения свинцом можно подразделить на стационарные и нестационарные. К стационарным источникам относятся: металлургическая промышленность, машиностроение, топливно-энергетический комплекс и др. К нестационарным - мировой автомобильный парк, охота и др.

    · оценить влияние винца на здоровье населения, в том числе и детского;

    Свинец  вызывает ряд заболеваний: нарушение  процессов кроветворения; повреждения печени, почек; нейкроскопические эффекты. Также вызывает обширные патологические изменения в нервной системе, крови сосудах, активно влияет на синтез белка, энергетический обмен клетки и ее генетический аппарат.

    · установить ряд путей поступления  свинца в организм.