4. Токсическое действие соединений углерода, кремния и свинца на живой организм

Одним из высоко токсичных неорганических соединений углерода является оксид углерода(II) – угарный газ – СО.

Способность к образованию прочных комплексных соединений с ио­нами d-металлов является причиной его токсичности. СО (мягкое основание) легко замещает молекулу кислорода (жесткое основание) в оксигемоглобине, роль мягкой кислоты в котором выполняет ион Fe²⁺.

1) HbFe²⁺ + O₂ ® HbFeO₂ – оксигемоглобин

2) HbFe²⁺ + CO ® HbFe²⁺СО – карбоксигемоглобин

Образующийся комплекс карбоксигемоглобин в 300 раз прочнее оксигемоглобина. Это приводит к снижению концентрации О₂ в организме, что может привести к летальному исходу. При отравлении угарным газом прежде всего необходима вентиляция легких (вынос постра­давшего на свежий воздух, вдыхание чистого кислорода, пере­ливание крови и др.), т.е. срочная замена карбоксигемо­глобина на оксигемоглобин.

Избыток оксида углерода(IV) (СО₂) также приводит к интоксикации организма. Принимаемые меры – вынос пострадавшего на свежий воздух, вдыхание чистого кислорода.

При попадании значительных количеств угольной пыли в орга­низм через легкие развивается заболевание антракоз (профессиональное заболевание шахтеров), а при попадании силикатных песчинок – сили­коз. При длительном контакте силикатных песчинок с биологическими жидкостями образуется гелеобразная поликремниевая кислота, отложение которой в клетках ведет к их гибели. Токсическое действие ионов Рb²⁺ связано с тем, что они образуют очень прочные комплексы с гидросульфидными группами белков:

R–SH + Pb²⁺ + H–S–R ® R–S–Pb–S–R + 2H⁺

Ионы Рв²⁺ также вытесняют ионы Mg²⁺ и Ca²⁺, образуя более прочные комплексы, ингибируют металло­ферменты.

При силикозах применяют различные сорбирующие средства, щелочные растворы. В качестве противоядия при отравлении солями свинца используют сероводородную воду или цистеин, которые связывают ионы Pb²⁺ и выводят из организма. Для качественного обнаружения СО в воздухе используют следующую методику: вначале воздух (20 л) пропускают при помощи аспиратора через сосуд с кровью, а затем проводят качественные реакции с рядом реактивов, например с раствором основного ацетата свинца РbОН(СН₃СОО). Кровь контрольная с О₂ принимает грязно-зеленое окрашивание. Кровь с СО сохраняет свой цвет.

Для обнаружения СО₂ и SiO₃^2- используют качественные реакции:

CO₂ + Ca(OH)₂ ® CaCO₃¯ + H₂O;

Углекислый газ обнаруживают по помутнению известковой воды, а силикат-ион – по запаху аммиака и образованию геля кремниевой кислоты

H₂O + Na₂SiO₃ + 2NH₄Cl ® 2NH₃­ + 2 NaCl + H₂O´SiO₂

Ионы свинца обнаруживают по реакции:

Pb²⁺ + H₂S ® PbS¯ + 2H⁺

^{черный осадок}

Выделяющийся осадок сульфида свинца не растворим в кислотах; растворяется только в HNO₃:

3PbS + 8HNO_{3 (разб.)} ® 3Pb(NO₃)₂ + 2NO↑ + 3S¯ + 4H₂O

В результате реакции наблюдается образование желтой опалесценции за счет выделения элементарной серы.

Предельно-допустимые концентрации (ПДК) установлены только для Рb²⁺ - 0,1 мг/л (ГОСТ 2761-57) в питьевой воде. Однако являются нежелательным и вредным для организма высокие концентрации СО₂ в воздухе и питьевой воде с высокой карбонатной жесткостью. Недопустимо наличие в воздухе оксида углерода (II) и тетраэтилсвинца, содержащихся в выхлопных газах.

Летальная доза для Рb²⁺ (LД₅₀= 1 мг/кг живой массы).

Вдыхание воздуха, содержащего 1% СО, приводит к летальному исходу в течение нескольких минут.