Учеба  ->  Науки  | Автор: | Добавлено: 2015-05-28

Ионы металлов никеля, алюминия, железа.

Американский биолог Б. Коммонер пише т: "Если мы будем продолжать накапливать металлы, способность земли поддерживать жизнь катастроф и чески уменьшится. Возможно так же, что новые металлоорган ические соед и нения, безопасные для злаков, попадут с ними в организм человека, где они могут стать не столь уж безопасными". Справед ливость таких мыслей подтве р ждается реальностью. Широкое применение металлов и их сплавов в технике, в органическом синтезе уже заставляет бить тревогу опасности, которая угр о жает здоровью и жизни людей. Попадая в организм и накапливаясь та м в и з бытке, ионы металлов наносят непоправимый вред здоро вью человека. Пров е дённые медицинские исследования показ али, что избыток железосодержащих веществ в организме может вызвать гем охроматоз, возникают нарушения в п е чени, развивается саха рный диабет, сердечно-сосудистая недостаточность. Избыток же алюминия нарушает работу мозга, резко снижает умственную де я тельно сть, вызывает заболевания печени, поджелудочной железы. Избыток н и келя вызывает заболевания носоглотки, лёгких, злокачественные образования, дерматиты, экземы.

Недавние медицинские обследования депут атов Госдумы показали пов ы шенное соде ржание ионов тяжелых металлов в крови.

Откуда же попадают ионы металлов к н ам в организм? Это может быть п и ща, которая содержит м еталлорганические добавки, вода, атмосфера, металлические украшения, соприкасающиеся с кожей, одним словом из окр у жающей среды. Где нас может подстерегать опасность?

Для своих исследований мы вы брали од ин из аспектов окружающей среды: кухонную посуду , в которой мы готовим пищу каждый день.

Современные сплавы на основе никеля, хрома, железа, меди ш ироко прим е няются для изготовления красивой кухонной утв ари. Эстетическая сторона очевидна. Но есть ещё биологическая и э к ологическая сторона медали. Нас з а интер есов ала реклама посуды "Цептер", как надёжный щит от инфекций. В л а боратории санитарной микробиологии НИИ экологии челове ка и окружающей среды им. Сысина были проведены исследовани я гигиени ческих свойств пос у ды "Цептер" , которые показали, что большая часть бактерий погибает от и на к т ивирующего действия посуды. П ища , которая приготовлена и хранится в данной посуде, долго сохраня ет свои качества, что подтверждает бактериц и д ны е свойства посуды этой фирмы.

Но что же обеспечивает их? Не ионы ли металлов?

На этой основе была в ыдвин ута гипотеза: может быть ионы металла облад а ю т бактери цидными свойствами. А если таковые есть, то нас колько опасны они для человека?

Свойств никеля.

Никель - типичный металл серебристо- белого цвета, поэтому ему присущи все наиболее характерные свойства мет аллов. Плотность никеля равна 8,9 г/см, температур а плавления - 1453, электропроводность13,9См. Никель ферромагнитен, пластичен и очень легко прокатывается и вытягивается в проволоку, хорошо сваривае тся и обрабатывается. Никель устойчив к воздей ствию внешней среды, не корродирует в воде и на воздухе, в мелкораздробле нном состоянии он в огромном количестве поглощает водород. В соед и нениях проявляет степень окисления +2.

Никель входит в состав каменного угля, животных и растительных организ мов, причем в золе некоторых растений, например хибантуса флорибундуса, растущего в З а падной и Южной Австралии, содержится до 23% никеля, хотя в почве, на которой они растут, ник еля мало. Никель устойчив к щелочам, достаточно быстро растворяется в ра збавленной азотной кислоте, но медленно реагирует с серной и соляной кис лотами. Соли никеля окрашивают раствор в изумрудно-зеленый цвет, а катио н никеля образует с диметилглиоксимом осадок ярко-розового цвета.

Предположение о том, что никель играет определенную роль в жизни челов ека, до последнего времени основывалось на его присутствии в живых тканях, на связывании с глобулином плазмы и его спос обности активизировать некоторые ферменты в орг а низме. Сегодня существует мнение, что дозы 0,3-0,5 мг в сутки нео бходимы для челов е ка, а также получены убе дительные доказательства о канцерогенных свойствах никеля и его произ водных.

В организме взрослого человека содержится 5-13,5 мг никеля. В различных орг а низмах его содержание колеблется от 5,5 до 33,4 мкг на 100г и зависит, например, от района проживания и возраста человека.

Недостаток никеля в организме приводит к ингибированию энзимов печен и (глюкозо-6-фосфат-, лактат-, изоцитрат-, малат-, глутаматдегидрогеназа), нар ушает д ы хательные процессы в митохондрия х, изменяет содержан ие липидов в печени. Никель уча ствует в регуляции метаболизма гемоглобина в печени и п очках, индуцируя акти в ность гем оксигеназы. В сыворотке крови никель связывается с аминок ислотами. Из кр о ви никель поступает в межк леточную жидкость, а затем с помощью специальных бе л ков (металлотионеинов) проникает в клетки.

Никель - биологический конкурент меди и железа. При изб ытке никеля в орг а низме падает содержан ие этих элементов. Совместно с ионами других металлов никель активирует определенные ферменты (карбоксилаза, трипсин, ацетил-КоА-синтетаза).

Главным источником поступления никеля в организм является пища. Кроме того, никель поступает в организм с атмосферным воздухом, через кожу (при контактах с н и келированными предметам и обихода). В среднем человек поглощает 0,3-0,6 мг никеля в сутки, в основном с р астительной пищей, водой (10 мкг), вдыхаемым воздухом (2-14 мкг). Одним из источников поступления никеля в организм с вдых аемым воздухом явл я ется курение ( одна с игарета содержит 2,2-2,3 мкг никеля, около 10% которого высвоб о ждается через струю дыма). Попавший в организм с пищей и во дой никель всасывается в верхних отделах кишечника.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) никеля в хлебе, овощах, фруктах - 0,5 мг/кг; соках, напитках - 0,3, воде - 0,1мг/л.

Никель обладает общетоксическим действием, а также вызывает заболева ния н о соглотки, легких, злокачественные новообразования, дерматиты и экземы. Это один из наиболее распространен ных кожных аллергенов. Аллергические реакции могут возн и кать даже при контакте с ювелирными изд елиями, монетами, пуговицами, инструмент а ми и режущими приспособлениями, косметикой и моющими сре дствами, медицинскими инструментами.

Смертность среди рабочих никелевых предприятий от злокачественных н овообр а зований в 2-4 раза, в частности от с аркомы - в 1,5-6,2 раза, выше, чем у остального нас е ления городов

В атмосферном воздухе ПДК (среднесуточная) для металлического никеля и его оксидов - 0,001 мг/м, для растворимых соединений в виде гидроаэрозоля - 0,0002 м г/м, в воздухе рабочей зоны - 0,005 мг/м. ПДК ионов никеля( II ) в воде водоемов санитарно-быто вого пользования - 0,1 мг/л.

Описание свойств железа.

Это серебристо-белый металл с температурой плавления равно й 1539 0 С, плотностью 7,8г/см 3 , эл ектропроводностью - 9,8. Очень пластичный, поэтому легко обрабатывается, ку ется, прокатывается, штампуется. Железо более фе р р омагнитно, чем никель, легко коррозирует в воде и на воздухе. В соединения х оно может проявлять степень окисления +2 и +3, соответственно оно дает два ряда соединений.

Железо необходимо в жизни человека. Оно задействовано в процессах кр о ве творения, участвует в образовании г емоглобина. Железо также входит в с о став ферменто в пероксидазы и каталазы, является неотъемлемой составной ч а стью цитохромной системы организма, участвует в процессе дых ания. Железо присутствует в организме человека в количестве 4 - 5 г. Недоста ток его в р а ционе приводит к тяжёлому заболеванию - железодефицитной анемии ( низкий гемоглобин, малокровие ). Дефицит желе за нередко наблюдается у людей, использующих в пищу хлеб, преимущественн о из муки высшего сорта, соде р жащей мало железа. Сл едует вообще учитывать, что зерновые продукты богаты фосфатами, которые образуют с железом труднорастворимые соединения, пл о хо усваивающиеся организмом. Ведь из зерновых продуктов усва ивается чел о веком всего 5 - 10 % железа, тогда как из мяс ных до 30 % этого элемента. Др у гими словами, люди, стра дающие железодефицитной анемией, должны потре б ля ть больше мяса. Суточная потребность в железе составляет 12 -15мг.

Осведомлённость населения о железодефицитной анемии привела к поп у лярности и широкому использованию препаратов и п ищевых добавок, соде р жащих железо. Однако следует помнить, что избыточный приём таких желез о содерж ащих веществ может вызвать тяжёлую интоксикацию, особенно у детей ( гемо хроматоз ). При гемохроматозе нарушаются механизмы, ограничивающие всас ывание железа. В результате железо распределяется и накапливается во вс ех органах, особенно в печени и поджелудочной железе. В связи с этим во з никают нарушения в работе печени (цирроз), развива ется сахарный диабет, сердечная недостаточность и другие столь же непри ятные болезни. Железо ст а новится опасным при потр еблении его более 200 мг в день. Железо окисляет пищевые продукты гораздо с ильнее, чем медь, и его избыток в продуктах по р тит и х внешний вид и вкус. В связи с высокой окислительной способностью желез а его содержание, как и меди, в продуктах нормируют на более низком уровне , чем это необходимо по токсикологическим свойствам.

Описание свойств алюминия.

Это серебристо-белый лёгкий металл. Он легко вытягивается в проволоку и прокатывается в лёгкие листы.

Алюминий, вследствие образования на его поверхности защитной оксидно й плёнки, не вытесняет водород из воды. Однако амальгированный алюминий, на котором не образуется плотного слоя оксида, энергично взаимодейству ет с в о дой с выделением водорода.

Разбавленная соляная и серная кислоты легко растворяют алюминий, ос о бенно при нагревании. Сильно разбавленная и холодная конц ентрированная азотная кислота алюминий не разбавляет.

При действии на алюминий водных растворов щелочей слой оксида раств о ряется, причем образуются алюминаты - соли, содержащие алю миний в составе аниона.

Алюминий заметно растворяется в растворах солей, имеющих вследствие и х гидролиза, кислую или щелочную реакцию.

Алюминий - элемент, который с недавних пор обнаруживает неприятные для человека свойства. Например проведенные в Англии исследования показал и наличие связи между содержанием алюминия в питьевой воде и болезнью Ал ьцгеймера (дегенерация нервных клеток). Другие исследования свидетельс т вуют - при хранении или тепловой обработке продуктов, особ енно кислых, в алюминиевой таре содержание этого элемента может увеличи ться в них почти в два раза. Впрочем, хорошие хозяйки никогда не солят капу сту в алюминиевой посуде, и этот опыт надо учитывать.

Алюминий широко используется в металлургии для получения металлов - хрома, марганца, ванадия, титана, циркония из их о ксидов. Хорошо известны прозрачные окрашенные примесями кристаллы кор унда (минерала алюминия): рубины и сапфиры, которые используются как дра гоценные камни. Также их используют в технических целях, а кристаллы руб инов применяют в лазерах.

Приготовление раствора амилазы.

Прополоскать ротовую полость дистиллированной водо й. Набрать в рот дистиллированной воды и подержать ее 2 минуты в ротовой по лости.

Приготовление раствора крахмала.

Сварить крахмальный клейстер, разбавить его в два раз а дистиллированной водой. Сделать пробы на время расщепления данной кон центрации крахмала амилазой. Далее проводить опыты соответственно уст ановленному времени.

Приготовление раствора иода.

5% медицинский раствор иода разбавить в 2 раза дистилли рованной водой.

Приготовление исследуемых растворов.

В исследуемую посуду налить 100 мл дистиллированной во ды, прокипятить 15 минут, остудить до комнатной температуры.

В исследуемую посуду налить 100 мл подкисленной, предва рительно пров е ренной на действие на амилазу (для у становления предела кислотности) воды, прокипятить 15 минут, остудить до к омнатной температуры.

Приготовление контрольных препа ратов для микроскопа.

На предметное стекло нанести по капле каждого раство ра различной ко н центрации в соответствующей посл едовательности, высушить.

На предметное стекло нанести мазки осадков гидрокси дов металлов, приг о товленных из растворов различ ной концентрации, высушить.

Приготовление растворов различн ой кислотности.

В 100 мл дистиллированной во ды накапать 6 капель уксусной кислоты, ра з бавить в 2 раза (3 капли), ра збавить еще в 2 раза (1,5 капли ), разбавить ещ е в 2 раза (0,75 капли).

Действие исследуемого фактора на активность амилазы.

В пробирку поместить опре деленный объем раствора амилазы, далее налить раствор исследуемого фак тора и за ним - раствор иода, все перемешать и ост а вить на 20 минут. По истечении времени, капнуть 2-3 кап ли иода. Если раствор не даст синей окраски, значит амилаза полностью пер еработала крахмал, а и с следуемый фактор безвреде н для организма. Если появится синяя окраска, ам и ла за не переработала крахмал, т. е. она дезактивирована исследуемым факторо м и последний оценивается как вредный для организма.

На основании исследований можно сде лать следующие выводы: в любой п о суде, сделанной из сплавов металлов, наблюдается переход ионов в раствор и, соответственно, попадан ие их в пищу. Обнаружено, что количество их в ра с творе таково , что они оказывают дезактивирующее действие на фермент амил а зу, что влечёт за собой нарушение обменных процессов в организме и может стать причиной заболеваний.

Наиболее интенсивный переход ионов металлов наблюдается в посуде «Це птер»; менее интенсивный в посуде «Бергофф» и алюминиевой, и самый незна чительный в эмалированной.

В нейтральной среде переход ионов в раствор относительно невелик, но д ает резкое увеличение даже в слабокислой среде.

При длительном контакте с металлом (24 часа) в растворе так же обнаруж е но незначительное количество ионов, даже в нейтральной ср еде.

Практические рекомендации :

1. Наиболе е безопасна в экологическом отношении эмалированная посуда.

2. Необходимо избегать приготовления пищи с кислой с редой в посуде, сделанной из сплавов металлов.

3. Сравнительные исследования показывают, что конце нтрация ионов м е таллов, переходящих в раствор при нейтрал ьной среде, соответствует ПДН.

4. Ионы имеют свойство накапливаться в организме, поэ тому постоянное использование этой посуды не рекомендуется, так как мож ет способств о вать постепенному увеличению количества ион ов в организме.

5. Необходимо избегать хранения пищи в металлическо й посуде, даже если она обладает бактерицидным действием.

Комментарии


Войти или Зарегистрироваться (чтобы оставлять отзывы)