Toxic

Токсическое действие. Алюминий – биологический конкурент железа, кальция и фосфора. Избыток его в организ- ме человека приводит к нарушению минерального обмена: снижается задержка кальция, уменьшается адсорбция фосфора и железа, что в свою очередь ведет к снижению уровня АТФ в крови и нарушению процессов фосфорилирования; замедляет- ся рост и размножение клеток. Высокая комплексообразующая

способность алюминия обусловливает угнетение активности ряда ферментов, особенно участвующих в кроветворении (бло- кируются их активные центры).

Алюминий обладает нейротоксическим действием – на- рушает двигательную активность, вызывает судороги, сниже- ние памяти, некоторые психические реакции наподобие слабо- умия. Имеются данные о мутагенной активности алюминия.

В ряду токсичности металлов и их соединений алюми- ний занимает место наименее ядовитого, самого безопасного из всех микроэлементов:

Al<Mn<Fe<Co<Zn<Cd<Pb<Ni<Cu<Ag<Hg

Однако, повышение концентрации алюминия и его со- единений в водной среде приводит к заболеванию водных ор- ганизмов и птиц "алюминиевой болезнью".

При пониженном значении рН воды токсическое дейст-

вие избытка алюминия оказалось сравнимым с действием на водные организмы тяжелых металлов.

При вдыхании пыли или дыма Al поражаются главным образом легкие. Заболевание называется алюминозом легких.

Токсическая доза - 5 г.

Летальная доза - данные отсутствуют.

32

Пыль Al, Al2O3, дюралл раздражают слизистые глаз, но- са, рта. Могут развиваться экземы, дерматиты.

ПДК. Алюминий и его сплавы - 2 мг/м3, Al2O3 - мг/м3, Al(OH)3 - 6 г/м3.

Меры предосторожности. Респираторы, защита кожи. Защитные очки.

1.3.3 Галлий и его соединения

Биологическое действие. Отсутствует, стимулятор.

Содержание в человеческом организме:

Токсическое действие. Малотоксичен. Галлий и его со- единения - Ga2O3, Ga2(SO4)3, GaCl3 - влияют на нервную систе- му, желудочно-кишечный тракт, периферическую кровь.

Меры предосторожности. Защита кожи. Обязательное

укрытие с соответствующими отсосами от мест возможного испарения металлического галлия. Устранение разбрызгивания и растекания металла при его применении вместо ртути.

1.3.4 Индий и его соединения

Биологическое действие. Отсутствует; стимулятор;

тератоген.

Содержание в человеческом организме:

Токсическое действие. Растворимые соединения индия (In2(SO4)3, InCl3) влияют на нервную систему, белковый обмен. Попадая в человеческий организм, они разрушают зубы, вызы- вают желудочно-кишечные расстройства.

Токсическая доза - 30 г. Летальная доза - 200 мг.

ПДК. 0,1 мг/м3 (для индия и его соединений в пересчете

на In).

Меры предосторожности. Защита от вдыхания пыли,

оксидов и солей индия. Устранение прямого контакта с кожей самого металла, его солей и сплавов.

1.3.5 Таллий и его соединения

Антропогенные источники: Сжигание топлива, про-

изводство свинца, меди, цинка, промышленные сточные воды, применение калийных удобрений.

Биологическая роль. Отсутствует.

Содержание в человеческом организме:

Токсическое действие. Таллий - сильный яд, напоми- нающий фосфор и мышьяк. Поражает центральную и перифе- рическую нервную систему, желудочно-кишечный тракт и поч-

34

почки. Таллий - биологический конкурент калия из-за сходства между ионами. Таллий, замещая калий, конкурирует с ним за место в биологических мембранах. Попав в организм, таллий накапливается в волосах, костях, почках, мышцах. Как однова- лентные, так и трехвалентные соединения вызывают выпаде- ние волос, усиливающееся с повышением концентрации тал- лия. Соли таллия (I) более токсичны, чем соли таллия (III).

Токсическая доза - данные отсутствуют.

Летальная доза - 600 мг.

ПДК. Растворимые соединения таллия - 0,01 мг/м3. Меры предосторожности. Защита органов дыхания и

кожи. При отравлении через рот - вначале 1 % раствор KI, за- тем промывание желудка водой с активированным углем и 0,3 % раствором тиосульфата натрия.

1.3.6Контрольные вопросы

1.Почему растворы ортоборной кислоты нежелательно ис- пользовать в качестве антисептического средства в меди- цине?

2.Какова биологическая роль алюминия? Какое действие на

организм человека оказывает повышенное содержание алюминия и его соединений в воде и воздухе?

3.В связи с накоплением таллия в волосах, какое заболевание может служить одним из симптомов отравления таллием?

4.Озерная вода, имеющая рН = 8, благоприятна для нереста рыб. Но в озеро попали заводские сточные воды, содержа- щие соединения алюминия, и значение рН воды понизи- лось до 5. Во сколько раз возросла концентрация ионов во- дорода? Как это повлияет на нерест рыб? Каким образом употребление такой рыбы в пищу скажется на здоровье лю- дей?

35

1.4 Р-ЭЛЕМЕНТЫ IV ГРУППЫ

1.4.1 Углерод

Из соединений углерода наиболее токсичны два: оксид углерода (II) CO и фосген COCl2.

Антропогенные источники: из-за неполного сжигания природного топлива образуется ежегодно около 2·108 тонн этого газа. Существенным источником СО может быть окис- ление метана СН4 биологического происхождения в тропосфе- ре. Поверхность океанов выделяет в год (60 - 220)·106 тонн СО, образовавшегося при фоторазложении продуктов жизне- деятельности планктона и водорослей.

Фосген COCl2 являлся боевым отравляющим веществом в I Мировую войну, до сих пор в некоторых странах не унич- тожены до конца запасы этого ОВ.

Биологическая роль. Элемент углерод относится к «Элементам жизни», он входит в состав белков и нуклеиновых кислот.

Содержание в человеческом организме:

Токсическое действие. Естественный уровень содер- жания в атмосфере СО составляет 0,01 - 1,0 мг/м3. Действие СО на человека начинается уже при концентрации 6 мг/м3.

Монооксид углерода снижает способность гемоглобина крови к переносу кислорода, вызывает появление и развитие сердеч- ных недугов, уменьшает активность работы мозга.

36

Фосген COCl2 парализует центральную нервную систе- му человека, вдыхание его паров приводит к параличу дыха- тельной системы и летальному исходу.

Техника безопасности. Необходим постоянный кон- троль за концентрацией СО в воздухе рабочих помещений, ла- бораторий, цехов и т.д. Среднесуточная предельно-допустимая концентрация СО равна 3 мг/м3. Нельзя прекращать рано дос- туп воздуха к несгоревшему топливу (углю) в печках. В ма-

леньких одноместных гаражах не следует заводить мотор при закрытых дверях и т.д. Защитой от СО служит изолирующий противогаз или фильтрующие противогазы марки СО и М - их время защитного действия составляет 90 минут. Защитой от фосгена служит также изолирующий противогаз и фильтрую- щий противогаз марки В.

1.4.2 Кремний

Кремний и его соединения не являются ядовитыми и могут неблаготворно влиять на организм человека только в мелкодисперсном состоянии в виде пыли.

Антропогенные источники: производства в горнодо-

бывающей промышленности, связанные с наличием пыли кремния и его соединений, а также разработки месторождений гипса и каменного угля.

Биологическая роль. Хотя кремний занимает в ряду жизнеобразующих элементов скромное 15-е место, получен- ные в последнее время научные данные позволили на Нобелев- ском симпозиуме в Стокгольме (1977) причислить кремний к важнейшим элементам высокоразвитой жизни /1/. Кремний как жизненно важный элемент принимает участие в разнооб- разных физиологических процессах, начиная от изменения клеточных мембран до формирования соединительной ткани, хрящей и костей. Особенно много кремния в коже, шерсти, рогах, копытах и когтях животных, волосах и ногтях человека.

37

Содержание в человеческом организме:

Токсическое действие. Нетоксичен. У рабочих горно- рудной, угольной, металлообрабатывающей, цементной и дру- гих отраслей промышленности есть профессиональные забо- левания: силикоз, асбестоз, талькоз и др., которые вызываются попаданием в легкие больших количеств нерастворимых неор- ганических соединений кремния - кремнезема и силикатов в виде пыли. Повышенное поступление кремния в организм че- ловека с питьевой водой и пищей способствует развитию кам- ней в почках. Четырехфтористый кремний SiF4, который вхо- дит в состав отходящих газов предприятий, перерабатываю- щих фторсодержащее минеральное сырье, токсичен для людей, животных и растений. Описаны многочисленные случаи от- равления людей и животных кремнефтористоводородной ки- слотой H2SiF6 и ее солями, широко используемых как антисеп- тик и инсектицид.

Техника безопасности. Основные средства защиты - это различные способы защиты органов дыхания от пыли, со- держащей кремний и его соединения - респираторы типа «Ле- песток», маски, повязки, противогазы, обильное орошение во- дой при образовании пыли и т.д.

1.4.3 Олово, свинец

Антропогенные источники: в 1923 году для улучше-

ния качества бензина в него стали добавлять тетраэтилсвинец Pb(C2H5)4, примерно 80 мг на 1 л бензина. После этого содер- жание свинца в атмосфере стало резко увеличиваться. Заводы

38

и транспорт выбрасывают ежегодно во всем мире почти 50 млн. тонн свинца и более половины из этого количества попа- дает в атмосферу при сжигании этилированного бензина. Из атмосферы свинец вместе с дождями и снегом попадает в поч- ву (ежегодно до 300 г на гектар) и постепенно в ней накапли- вается, переходя в сельскохозяйственные культуры.

Биологическая роль. Свинец встречается в животных организмах в очень малых количествах, и его биологическая роль пока мало изучена.

До последнего времени считали, что соединения олова - сильнейшие яды. В 1931 году было выявлено присутствие оло- ва в организме млекопитающих 10-4 % масс., особенно много его в языке. Содержание в организме человека см. табл. 3.

Доказано, что при недостатке Sn развитие животных сильно замедляется. Если же в их меню ввести всего 1·10-6 % олова, рост ускоряется. В 1974 году стало ясно, что Sn входит в состав нуклеиновых кислот. По химическим свойствам оно напоминает кремний, поэтому не удивительно, что Sn играет немаловажную роль в жизни животных.

39

Токсическое действие. Данные по токсичности приве- дены в табл.4.

Из ряда Ge - Sn - Pb первые два элемента и их неорганические соединения не являются сильно ядовитыми веществами, а сви- нец и его неорганические соединения очень ядовиты. Неорга-

нические соединения свинца способны замещать соединения кальция в костях, превращаясь тем самым в постоянный ис- точник отравления организма. Если в скелете первобытного человека было всего 2 мг ионов свинца, то в скелете совре- менного человека их содержится в 50 - 100 раз больше /2/. Свинец это яд, действующий на все живое, но вызывающий изменения особенно в нервной системе, крови и сосудах. Сви- нец - протоплазматический яд широкого спектра действия, вы- зывает нарушения ферментативных реакций, участвующих в синтезе гемоглобина, нарушение витаминного обмена, сниже- ние иммунобиологической функции организма. Для свинца и его соединений установлена предельно допустимая концентра- ция 0,01 мг/м3.

Техника безопасности. Средствами защиты являются: респиратор «Лепесток», защитные повязки, фильтрующий или шланговый противогазы. Очень важное значение имеет при

работе со свинцом и его соединениями соблюдение правил личной гигиены - частое мытье рук, умывание, чистка зубов и т.д.

40

1.4.4Контрольные вопросы

1.Как влияет на биосферу содержание СО в атмосфере?

2.Какие меры следует принимать в помещении, лаборатории, чтобы избежать увеличения концентрации СО?

3.К каким отрицательным последствиям может привести по- вышение содержания в атмосфере углекислого газа? Что та- кое «парниковый эффект»?

4.По имеющимся данным в ФРГ в 1969 году в двигателях гру- зовых машин было сожжено 15 млн. тонн этилированного бензина. Рассчитайте массу выброшенного в атмосферу ок-

сида свинца (II), если молярная концентрация антидетона- тора в бензине составляет 2·10-3 моль/л, а плотность бензи- на равна 750 г/л /3/.

1.5Р-ЭЛЕМЕНТЫ V ГРУППЫ

1.5.1Азот и его соединения

Антропогенные источники: сжигание древесины или ископаемого топлива, при котором в атмосферу выбрасывают- ся большие количества оксида азота (П) (NO). Оксид азота за-

тем соединяется в атмосфере с кислородом и образует диоксид азота (NO2), который при взаимодействии с парами воды мо- жет образовывать азотную кислоту. Эта кислота становится компонентом кислотных осадков, наносящих вред лесам и уби- вающих рыбу в озерах многих районов мира.

∙Воздействие некоторых бактерий на удобрения и отходы животноводства приводит к выделению в атмосферу «пар- никового газа – оксида диазота (N2O).

∙Добыча полезных ископаемых, содержащих нитрат-ионы и ионы аммония, для производства минеральных удобрений.

∙Вынос из почвы NO3- и NH4+ при сборе урожая сельскохо- зяйственных культур с высоким содержанием азота.