Токсичный тяжелый металл - Toxic heavy metal

Водород Гелий
Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон
Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон
Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон
Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебряный Кадмий Индий Банка Сурьма Теллур Йод Ксенон
Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Меркурий (элемент) Таллий Вести Висмут Полоний Астатин Радон
Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Беркелиум Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Бориум Калий Мейтнерий Дармштадтиум Рентгений Копернициум Нихоний Флеровий Московиум Ливерморий Tennessine Оганессон
Примеры токсичных тяжелых металлов
Стена из угольной золы-уноса длиной 25 футов (7,6 м), загрязненная токсичными тяжелыми металлами, возникшая в результате выброса 5,4 миллиона кубических ярдов суспензии угольной золы-уноса в реку Эмори , штат Теннесси , и близлежащие наземные и водные объекты в декабре 2008 г. Испытания показали значительно повышенные уровни мышьяка, меди, бария , кадмия, хрома, свинца, ртути, никеля и таллия в пробах жидкого навоза и речной воды. Затраты на очистку могут превысить 1,2 миллиарда долларов.

Токсичный тяжелый металл является любым относительно плотным металла или металлоида , который известен своей потенциальной токсичности, особенно в экологических контекстах. Этот термин имеет особое значение для кадмия , ртути и свинца , которые включены в список 10 химических веществ, вызывающих наибольший интерес у населения, составленный Всемирной организацией здравоохранения . Другие примеры включают марганец , хром , кобальт , никель , медь , цинк , серебро , сурьму и таллий .

Тяжелые металлы естественным образом содержатся в земле. Они становятся концентрированными в результате деятельности человека и могут попадать в ткани растений и животных (включая человека) при вдыхании, диете и при ручном обращении. Затем они могут связываться с жизненно важными клеточными компонентами и вмешиваться в их работу. Токсическое действие мышьяка, ртути и свинца было известно древним, но методические исследования токсичности некоторых тяжелых металлов, по-видимому, датируются лишь 1868 годом. У людей отравление тяжелыми металлами обычно лечится введением хелатирующих агентов . Некоторые элементы, которые иначе считаются токсичными тяжелыми металлами, в небольших количествах необходимы для здоровья человека.

Источники загрязнения

Тетраэтилсвинец является одним из наиболее значительных загрязнителей тяжелых металлов в последнее время.

Тяжелые металлы естественным образом находятся в земле и концентрируются в результате деятельности человека или, в некоторых случаях, геохимических процессов, таких как накопление в торфяных почвах, которые затем высвобождаются при осушении для сельскохозяйственных нужд. Общие источники - горнодобывающие и промышленные отходы; выбросы транспортных средств; моторное масло; топливо, используемое на судах и тяжелой технике; строительные работы; удобрения; пестициды; краски; красители и пигменты; ремонт; незаконное размещение строительного мусора и строительного мусора; мусорный контейнер с открытым верхом; сварка, пайка и пайка; обработка стекла; бетонные работы; дорожные работы; использование вторсырья; Металлические проекты своими руками; сжигание кузнечной бумаги ; открытое сжигание мусора в сельской местности; загрязненная система вентиляции; пищевые продукты, загрязненные окружающей средой или упаковкой; вооружение; свинцово-кислотные батареи ; площадка по переработке электронных отходов; обработанная древесина; старение инфраструктуры водоснабжения; и микропластик, плавающий в мировом океане. Мышьяк, кадмий и свинец могут присутствовать в детских игрушках в количествах, превышающих нормативные стандарты. Свинец можно использовать в игрушках в качестве стабилизатора , усилителя цвета или антикоррозионного средства. Кадмий иногда используют в качестве стабилизатора или для увеличения массы и блеска игрушечных украшений. Считается, что мышьяк используется вместе с красящими красителями. Регулярные употребления нелегально дистиллированного спирта могут подвергнуться отравлению мышьяком или свинцом, источником которого является загрязненный мышьяком свинец, используемый для пайки дистилляционного аппарата. Еще одним источником мышьяка может быть крысиный яд, используемый в зернохранилищах и магазинах сусла .

Свинец является наиболее распространенным загрязнителем тяжелых металлов. В качестве компонента тетраэтилсвинца , (CH
3
CH
2
)
4
Pb
, он широко использовался в бензине в 1930-1970-е годы. Уровни свинца в водной среде индустриальных обществ, по оценкам, в два-три раза выше, чем доиндустриальные уровни. Хотя к 1996 году использование этилированного бензина в Северной Америке было в значительной степени прекращено, в почвах рядом с дорогами, построенными до этого времени, сохраняется высокая концентрация свинца. Свинец (из азида свинца (II) или стифната свинца, используемого в огнестрельном оружии) постепенно накапливается на полигонах для стрелкового оружия, загрязняя местную окружающую среду и подвергая сотрудников полигона риску отравления свинцом .

Въездные маршруты

Тяжелые металлы попадают в ткани растений, животных и человека при вдыхании воздуха, диете и при ручном обращении. Выбросы автотранспортных средств являются основным источником переносимых по воздуху загрязнителей, включая мышьяк, кадмий, кобальт, никель, свинец, сурьму, ванадий, цинк, платину, палладий и родий. Источники воды (подземные воды, озера, ручьи и реки) могут быть загрязнены выщелачиванием тяжелых металлов из промышленных и бытовых отходов; кислотные дожди могут усугубить этот процесс, высвобождая тяжелые металлы, попавшие в почву. Транспортировке через почву может способствовать наличие предпочтительных путей потока (макропор) и растворенных органических соединений. Растения подвергаются воздействию тяжелых металлов из-за поглощения воды; животные поедают эти растения; употребление растительной и животной пищи является крупнейшим источником тяжелых металлов в организме человека. Поглощение при контакте с кожей, например, при контакте с почвой, игрушками и украшениями, содержащими металл, является еще одним потенциальным источником загрязнения тяжелыми металлами. Токсичные тяжелые металлы могут биоаккумулироваться в организмах, поскольку они трудно метаболизируются .

Вредные эффекты

Тяжелые металлы «могут связываться с жизненно важными клеточными компонентами, такими как структурные белки , ферменты и нуклеиновые кислоты , и мешать их функционированию». Симптомы и эффекты могут варьироваться в зависимости от металла или соединения металла и применяемой дозы. В целом, длительное воздействие токсичных тяжелых металлов может иметь канцерогенное воздействие на центральную и периферическую нервную систему, а также на кровообращение. Для людей типичные проявления, связанные с воздействием любого из «классических» токсичных тяжелых металлов, или хрома (другой токсичный тяжелый металл) или мышьяка (металлоид), показаны в таблице.

Элемент Острое воздействие
обычно день или меньше
Хроническое воздействие
часто месяцы или годы
Кадмий Пневмонит (воспаление легких) Рак легких
Остеомаляция (размягчение костей)
Протеинурия (избыток белка в моче; возможное повреждение почек)
Меркурий Диарея
лихорадка
рвота
Стоматит (воспаление десен и рта)
Тошнота
Нефротический синдром (неспецифическое заболевание почек)
Неврастения (невротическое расстройство)
Парагевзия (металлический привкус)
Болезнь розового цвета (боль и изменение цвета рук и ног на розовый)
Тремор
Вести Энцефалопатия (дисфункция головного мозга)
Тошнота
Рвота
Анемия
Энцефалопатия
Падение стопы / падение запястья (паралич)
Нефропатия (заболевание почек)
Хром Желудочно-кишечное кровотечение (кровотечение) 
Гемолиз (разрушение эритроцитов)
Острая почечная недостаточность
Легочный фиброз (рубцевание легких )
Рак легких
Мышьяк Тошнота
Рвота
Диарея
Энцефалопатия
Многоорганные эффекты
Аритмия
Болезненная невропатия

Гипопигментация при диабете / Рак гиперкератоза

История

Токсическое действие мышьяка, ртути и свинца было известно древним, но методические исследования общей токсичности тяжелых металлов, по-видимому, датируются лишь 1868 годом. В том же году Ванклин и Чепмен размышляли о неблагоприятном воздействии тяжелых металлов - мышьяка. свинец, медь, цинк, железо и марганец »в питьевой воде . Они отметили «отсутствие расследования» и были сведены к «необходимости просить о сборе данных». В 1884 году Блейк описал очевидную связь между токсичностью и атомным весом элемента. В следующих разделах представлены исторические эскизы «классических» токсичных тяжелых металлов (мышьяк, ртуть и свинец) и некоторые более свежие примеры (хром и кадмий).

Орпимент , токсичный минерал мышьяка, используемый в дубильной промышленности для удаления волос с шкур.

Мышьяк

Мышьяк , как реальгар ( как
4
S
4
) и орпимент ( как
2
S
3
), была известна еще в древности. Страбон (64–50 гг. До н.э. - около 24 г. н.э.), греческий географ и историк, писал, что в реальгаре и приисках использовались только рабы, так как они неизбежно умирали от токсического воздействия паров, выделяемых из руд. Пиво, загрязненное мышьяком, отравило более 6000 человек в районе Манчестера в Англии в 1900 году и, как считается, убило по меньшей мере 70 человек. Клэр Люс , посол США в Италии с 1953 по 1956 год, страдала от отравления мышьяком . Его источник был связан с отслаиванием краски с содержанием мышьяка на потолке ее спальни. Она также могла есть пищу, загрязненную мышьяком в отслаивающейся краске потолка в столовой посольства. Подземные воды, загрязненные мышьяком , по состоянию на 2014 год «все еще отравляют миллионы людей в Азии».

Меркурий

Исаакиевский собор в Санкт-Петербурге , Россия. Золото -mercury амальгама используется для позолотить его купол вызвала многочисленные жертвы среди работников , участвующих.

Сообщается, что первый император объединенного Китая Цинь Ши Хуан умер от приема таблеток ртути, которые должны были дать ему вечную жизнь. Фраза «сумасшедший как шляпник», вероятно, относится к отравлению ртутью среди модисток (так называемая « болезнь безумного шляпника »), поскольку соединения на основе ртути когда-то использовались при производстве фетровых шляп в 18-19 веках. Исторически сложилось так, что золотая амальгама (сплав с ртутью) широко использовалась для золочения , что приводило к многочисленным жертвам среди рабочих. Подсчитано, что только при строительстве Исаакиевского собора от золочения главного купола погибли 60 рабочих. Вспышки отравления метилртутью произошли в нескольких местах Японии в 1950-х годах из-за промышленных выбросов ртути в реки и прибрежные воды. Наиболее известные случаи были в Минамате и Ниигате . Только в Минамате более 600 человек умерли из-за того, что стало известно как болезнь Минамата . Более 21000 человек подали иски в правительство Японии, из которых почти 3000 были признаны больными. В 22 задокументированных случаях беременные женщины, употреблявшие зараженную рыбу, не имели симптомов легкой степени или не имели никаких симптомов, но родили детей с серьезными нарушениями развития. После промышленной революции уровни ртути во многих приповерхностных водах , особенно вокруг Исландии и Антарктиды , утроились .

Реклама белой свинцовой краски Dutch Boy , 1912 год.

Вести

Неблагоприятные эффекты свинца были известны еще в древности. Во II веке до нашей эры греческий ботаник Никандр описал колики и паралич, наблюдаемые у людей, отравленных свинцом. Диоскорид , греческий врач, который, как считается, жил в I веке нашей эры, писал, что свинец «заставляет разум уступить дорогу». Свинец широко использовался в римских акведуках примерно с 500 г. до н.э. до 300 г. н.э. Инженер Юлия Цезаря , Витрувий , сообщил, что «вода из глиняных труб гораздо полезнее, чем из свинцовых. Похоже, что свинец наносит ей вред, потому что он производит белый свинец , а это, как говорят, вредно для здоровья людей. человеческое тело." В течение монгольского периода в Китае (1271–1368 гг. Нашей эры) загрязнение свинцом из-за выплавки серебра в регионе Юньнань превышало уровни загрязнения от современной горнодобывающей деятельности почти в четыре раза. В 17 и 18 веках люди в Девоне страдали от состояния, называемого девонской коликой ; Было обнаружено, что это происходит из-за употребления сидра, загрязненного свинцом . В 2013 году Всемирная организация здравоохранения подсчитала, что отравление свинцом привело к 143 000 смертей и «способствует [d] 600 000 новым случаям детей с умственными недостатками» каждый год. В американском городе Флинт, штат Мичиган , загрязнение питьевой воды свинцом является проблемой с 2014 года . Источником загрязнения является «коррозия свинцовых и железных труб, по которым вода распределяется среди жителей города». В 2015 году концентрация свинца в питьевой воде на северо-востоке Тасмании , Австралия, достигла уровня, более чем в 50 раз превышающего предписанные национальные нормативы по питьевой воде. Источником загрязнения было «сочетание ветхой инфраструктуры питьевой воды, включая соединенные свинцом трубопроводы, отслужившие свой срок поливинилхлоридные трубы и бытовую водопроводную систему».

Хром

Хромат калия , канцероген , используется при крашении тканей и в качестве дубильного агента при производстве кожи .

Соединения хрома (III) и металлический хром не считаются опасными для здоровья, в то время как токсичность и канцерогенные свойства хрома (VI) были известны по крайней мере с конца 19 века. В 1890 году Ньюман описал повышенный риск рака у рабочих компании по производству хроматных красителей. Хромат-индуцированный дерматит был зарегистрирован у рабочих самолетов во время Второй мировой войны . В 1963 году среди 60 рабочих автомобильного завода в Англии произошла вспышка дерматита, от эритемы до экссудативной экземы . Рабочие шлифовали грунтовочную краску на хроматной основе, которая была нанесена на кузова автомобилей, методом мокрой шлифовки. В Австралии хром был выпущен на заводе по производству взрывчатых веществ в Ньюкасле Орика 8 августа 2011 года. Облучению подверглись до 20 рабочих на заводе, а также 70 близлежащих домов в Стоктоне . Город был уведомлен только через три дня после выпуска, и авария вызвала серьезную общественную полемику: Orica раскритиковали за преуменьшение масштабов и возможных рисков утечки, а правительство штата выступило с критикой за их медленную реакцию на инцидент.

Слиток кадмия чистотой 99,999% и куб 1 см 3 .

Кадмий

Воздействие кадмия - явление начала 20 века и позже. В Японии в 1910 году компания Mitsui Mining and Smelting Company начала сбрасывать кадмий в реку Дзинзугава в качестве побочного продукта горных работ. Жители окрестностей впоследствии употребляли рис, выращенный в загрязненной кадмием оросительной воде. Они испытали размягчение костей и почечную недостаточность. Происхождение этих симптомов не было ясным; Возможности, возникшие в то время, включали «региональное или бактериальное заболевание или отравление свинцом». В 1955 году кадмий был определен как вероятная причина, а в 1961 году его источник был напрямую связан с добычей полезных ископаемых в этом районе. В феврале 2010 года кадмий был обнаружен в эксклюзивных украшениях Walmart Майли Сайрус . Wal-Mart продолжала продавать украшения до мая, когда секретные испытания, организованные Associated Press, подтвердили первоначальные результаты. В июне 2010 года кадмий был обнаружен в краске для рекламных стаканов для фильма « Шрек навсегда» , продаваемой McDonald's Restaurants , что привело к отзыву 12 миллионов стаканов.

Исправление

Металлический анион ЭДТА. Pb вытесняет Ca в Na
2
[CaEDTA]
дать Na
2
[PbEDTA]
, который выводится из организма с мочой .

У людей отравление тяжелыми металлами обычно лечится введением хелатирующих агентов . Это химические соединения, такие как CaNa2 EDTA ( этилендиаминтетраацетат кальция), которые превращают тяжелые металлы в химически инертные формы, которые могут выводиться без дальнейшего взаимодействия с организмом. Хелаты не лишены побочных эффектов, а также могут выводить из организма полезные металлы. По этой причине иногда одновременно назначают витаминные и минеральные добавки.

Почвы, загрязненные тяжелыми металлами, можно очистить одной или несколькими из следующих технологий: изоляция; иммобилизация; снижение токсичности; физическое разделение; или извлечение. Изоляция включает использование крышек, мембран или подземных заграждений в попытке изолировать зараженную почву. Иммобилизация направлена ​​на изменение свойств почвы таким образом, чтобы препятствовать подвижности тяжелых загрязнителей. Снижение токсичности - это попытка окислить или восстановить токсичные ионы тяжелых металлов с помощью химических или биологических средств до менее токсичных или мобильных форм. Физическое разделение включает удаление загрязненной почвы и отделение металлических примесей с помощью механических средств. Экстракция - это процесс на месте или за его пределами, в котором используются химические вещества, высокотемпературное испарение или электролиз для извлечения загрязняющих веществ из почвы. Используемый процесс или процессы будут различаться в зависимости от загрязнителя и характеристик участка.

Преимущества

Некоторые элементы в противном случае считается токсичными тяжелыми металлами необходимы в небольших количествах для здоровья человека. Эти элементы включают ванадий, марганец, железо, кобальт, медь, цинк, селен, стронций и молибден. Дефицит этих основных металлов может повысить восприимчивость к отравлению тяжелыми металлами.

Смотрите также

Пояснительные примечания

Цитаты

Общие ссылки