Влияние тяжелых металлов на организм человека и экологическую ситуация села Сажино

Влияние тяжелых металлов на организм человека и экологическую ситуация села Сажино

Рост населения, качественный скачок в развитии науки и техники за последние два столетия, и особенно в наши дни, привели к тому, что деятельность человека стала фактором планетарного масштаба. В связи с грандиозными масштабами вмешательства человека в природные процессы с середины ХХ века очень обострились проблемы, которые принято называть экологическими.

В процессе своей деятельности человек загрязняет воздушную среду. При сжигании природного топлива, в процессе деятельности металлургических производств, при работе автомобилей в воздух попадает целый ряд загрязняющих веществ и углекислого газа. В результате возникают кислотные дожди, смог, состояние парникового эффекта, нарушения целостности озонового слоя. Значительному загрязнению подвергаются пресные воды, воды морей и океанов. С речным стоком, а так же при работе морского транспорта в моря поступают болезнетворные отходы, нефтепродукты, соли тяжелых металлов, ядовитые органические соединения, в том числе различные пестициды.

Это приводит к вымиранию живых организмов: простейших, рыб, моллюсков, водных млекопитающих, уменьшению кормовой базы животных, гибели пресноводных и морских растений. Считается, что с 1600 года человеком истреблено более 160 видов и подвидов птиц и не менее 100 видов млекопитающих. На численность животных оказывают влияние бесконтрольный промысел и хозяйственная деятельность человека, сплошные вырубки лесов, уменьшение ареала распространения и видового разнообразия растительности, загрязнение радиоактивными веществами.

Существуют медленно развивающиеся экологические катастрофы, приобретающие со временем глобальный характер. Медленность развития придаёт им особую опасность не меньшую, чем внезапность. Общественное мнение не поражает, а человечество не мобилизует на немедленные действия факты постепенного роста числа некоторых заболеваний у взрослых, увеличение количества детей, рождающихся с умственной отсталостью, различными тяжелыми заболеваниями, уменьшается доля малышей без тех или иных отклонений от физической и психической нормы. Одной из таких медленно развивающихся катастроф является проблема загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами, их распространения и влияния на организм животных и человека. Для того чтобы выяснить изменение уровня знаний населения и учащихся школы о тяжелых металлах, мы провели анкетирование среди школьников и взрослых жителей АО «Сажинское» в 2009 году и сравнили его с 2003 годом.

Анкетируемые должны были ответить на следующие вопросы:

1. С какими экологическими проблемами вы знакомы. Перечислите их.

2. Знаете ли вы, какие металлы относятся к тяжелым металлам?

3. Вредны ли тяжелые металлы для организма человека?

4. Знаете ли вы пути поступления тяжелых металлов в организм человека?

5. Знаете ли вы последствия воздействия тяжелых металлов на организм человека?

В результате анкетирования по 1 вопросу в 2003 -04 г. были названы множество экологических проблем, но ни один из анкетируемых не назвал проблему загрязнения природной среды тяжелыми металлами и их вредного воздействия на живые организмы и организм человека. В 2008- 09 г. эту причину назвали 17% анкетируемых, из них: 12% школьников и 5% взрослых. Это говорит о повышении уровня информированности населения о растущем загрязнении окружающей среды именно тяжелыми металлами, о последствиях воздействии их на организм каждого из нас. Взрослые и школьники недооценивают вред, наносимый тяжелыми металлами всем живым существам и человеческому организму. Поэтому, при анкетировании не все называют загрязнение природной среды тяжелыми металлами.

В результате анкетирования выяснилось, что знают, какие металлы, относятся к тяжелым 92 % опрошенных. Из них в 2003/04 году: 78 % опрошенных взрослых, 96 % учащихся 10-11 классов, 92 % учащихся 8-9 классов, 86% учащихся 5-7 классов. В 2008/09 году - 83% взрослых, 99% учащихся 10-11 классов, 93% учащихся 7-8 классов и 87% детей 5-7 кл. Считают тяжелые металлы вредными для организма человека 79 % опрошенных. Из них в 2003/04 году: 93 % опрошенных взрослых, 91% учащихся 10-11 классов, 94% учащихся 8-9 классов, 13 % учащихся 5-7 классов. В 2008/09 году- 93 % взрослых, 97% учащихся 10-11 классов, 95% учащихся 7-8 классов и 14 % детей 5-7 кл. Полученные значения выше по сравнению с прошлым годом на 1- 6 %.

Знают пути поступления тяжелых металлов в организм человека 78 % опрошенных. Из них в 2003/04 году: 84 % опрошенных взрослых, 83% учащихся 10-11 классов, 83% учащихся 8-9 классов, 12 % учащихся 5-7 классов. В 2008/09 году - 81% взрослых, 90% учащихся 10-11 классов, 87% учащихся 7-8 классов и 28% детей 5-7 класса.

Знают о последствиях воздействия тяжелых металлов на организм человека 36 % опрошенных. Из них в 2003/04 году: 58 % опрошенных взрослых, 21% учащихся 10-11 классов, 18 % учащихся 8-9 классов, 1% учащихся 5-7 классов.

. Из них в 2008/09 году: 61 % опрошенных взрослых, 28% учащихся 10-11 классов, 24 % учащихся 8-9 классов, 4 % учащихся 5-7 классов.

Исходя из результатов, проведенного анкетирования, нами сделан вывод о том, что данная проблема актуальна и важна для каждого из нас. Многие имеют поверхностные, отрывочные знания о проблеме воздействия тяжелых металлов на живые организмы, в том числе и организм человека. Не каждый из нас связывает имеющиеся заболевания, различные недомогания с загрязнением окружающей среды отходами или продуктами, содержащими тяжелые металлы. Информированность населения по этим вопросам возросла на 4 - 7%

Многие слабо информированы о последствиях воздействия этих веществ на человеческий организм, на каждого из нас. А ведь это воздействие чаще всего постоянное, ежеминутное. Но если о нем не известно, естественно на него и не обращают ни какого внимания. В прессе, учебной и научно-популярной литературе недостаточно сведений по данной проблеме, недостаточно проведенных исследований.

Поэтому мы считаем, что данная проблема одна из актуальных и её изучение будет способствовать повышению уровня экологического воспитания и образования учащихся.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1. Изучить теоретический материал об основных тяжелых металлах, выявить степень их опасности, пути поступления в организм человека и последствия воздействия данных металлов на живые организмы.

2. Выявить экологическую обстановку по загрязнению различными тяжелыми металлами местности в АО «Сажинское» в 2008г и сравнить с результатами 2003г.

ЗАДАЧИ:

1. Выявить изменение степени информированности населения АО «Сажинское» о вредном влиянии тяжелых металлов на организм человека, о путях поступления и последствиях их воздействия

2. Проанализировать весь собранный теоретический материал о 10 тяжелых металлах, их свойствах, применении, путях поступления в организм человека, последствиях их воздействия.

3. Провести визуальное исследование территории с целью изучения экологической обстановки. Установить, произошедшие изменения в сравнении с данными 2003г.

Составить карту местонахождения санкционированных, закрытых и стихийных свалок на территории АО «Сажинское», как источников тяжёлых металлов.

4. Провести следующие экспериментальные исследования: а\ через какой промежуток времени ионы тяжелых металлов Рв, Zп, Fе поступят в контактный водный раствор. Выявить зависит ли этот процесс от степени коррозии металла железа и его сплавов.

б\ выявить в почве официально-открытой, закрытой и стихийных свалок изменения в наличии ионов основных тяжелых металлов и сравнить с состоянием на 2003г.

в\ выявить размеры загрязнения почвы летом и снега зимой ионами свинца у источника загрязнения местности – бензоколонки АО «Сажинское», определить дальность их распространения и тенденции изменений в сравнении с 2003г.

г\ выявить изменения степени загрязнения ионами тяжелых металлов почвы у основных автомагистралей АО «Сажинское» через 5 лет.

д\ выявить тенденцию во влиянии времени года и количества проходящего автотранспорта на экологическую ситуацию АО «Сажинское» в сравнении с 2003г.

5. Проанализировать изменения в характере проявления заболеваний, связанных с воздействием тяжелых металлов на организм человека в сравнении с 2003г.

6. Обработать и проанализировать полученные данные.

7. Предложить пути решения проблемы улучшения экологической обстановки.

8. На основании проведенных исследований, сделать соответствующие выводы.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МЕТОДЫ:

1. Визуальное исследование территории.

2. Сбор и анализ информации по теме с использованием различных литературных источников.

3. Сбор и анализ статистических данных.

4. Эксперимент.

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

Pв - СВИНЕЦ. Это синевато-серый, мягкий, тяжелый металл. Вместе с золотом, серебром, медью, оловом, железом и ртутью свинец входит в число 7 металлов, известных людям с незапамятных времен. Содержание свинца в земной коре 1, 6 10 % по массе. Самородный свинец встречается редко. Он входит в состав около 80 минералов. Чаще всего встречается в виде сульфида свинца.

Плавится свинец при температуре 327, 4º С. , а кипит при 1725º С, ρ –11, 34 г\см. Изделия из свинца обычно тусклые, так как на воздухе он быстро покрывается тонким слоем оксида Pb2 О. Разбавленные соляная и серная кислоты на свинец почти не действуют, но он растворяется в концентрированных серной и соляной кислотах. В соединениях свинец обычно проявляет степень окисления +2, +4. Более устойчивы и характерны соединения со степенью окисления +2. В воде свинец окисляется, растворенным в ней кислородом до Рв2 О.

Рв +2КОН + 2Н 2О = К2 (Рв(ОН)4 ) + Н2

3Рв + 8 НNО3 = 3 Рв(NО3 ) 2 + 2 NО + 4Н2 О Нg - РТУТЬ. Это жидкий серебристо-белый металл, заметно летучий уже при комнатной температуре. Плавится при –38, 86ºС, кипит при + 356, 68ºС, в воде не растворяется. В твердом виде приобретает белый цвет, становится ковким, химически стойким. В сухом воздухе не окисляется , во влажном покрывается серой пленкой оксидов. При растирании ртути с серой на холоде образуется сульфид Нg S. Легко взаимодействует с галогенами (хлор, бром , йод). Растворяется в «царской водке», азотной кислоте, горячей концентрированной серной кислоте. Со многими металлами, в частности с натрием и калием, образует сплавы- амальгамы. Плотность при нормальных условиях 13, 5 г\см. Ртуть после железа была первым металлом , который люди сумели получить из руды. Среди других элементов по распространенности ртуть занимает скромное 66 место.

3Нg + 8НNО3 = 3Нg(NО3 )2 + 4Н 2О + 2NО Нg + S = HgS Нg + 2НI = Нg I2 + Н2

Zп - ЦИНК. Это металл синевато-белого цвета с сильным металлическим блеском. Во влажном воздухе этот блеск постепенно исчезает из-за образования пленки оксида, которая предохраняет металл от дальнейшего окисления. Цинк – металл средней твердости. Плотность его 7, 13 г/см. Чистый металл довольно пластичен и может быть прокатан в тонкую фольгу. Технический цинк при обычной температуре является хрупким , но при 100-150 ºС он становится пластичным и его можно прокатывать в листы и вытягивать в проволоку. При большом перегреве (выше 200ºС) он опять становится хрупким и его можно даже растереть в порошок, как и при очень низких температурах. Цинк плавится при 419ºС. Чистая вода заметного действия на цинк не оказывает, так как на поверхности цинка образуется пленка нерастворимого гидроксида, защищающего металл от дальнейшего воздействия воды. Однако он обладает амфотерностью и растворяется в крепких растворах щелочей, а также в водных растворах аммиака и хлорида аммония

Цинк взаимодействует с кислотами. В зависимости от условий, при этом выделяются не только водород, но и оксиды азота и серы. Цинк достаточно устойчив в сухом воздухе, но во влажном на поверхности металла образуется пленка основного карбоната цинка. С галогенами при комнатной температуре цинк реагирует довольно медленно и лишь в присутствии влаги. По содержанию в земной коре цинк занимает 23 место.

Zп + 2Н 2SО4 = ZпSО 4 + SО4 + 2Н2 О

Zп + 2НОН + 2NаОН = Nа2 (Zп(ОН)4 ) + Н2

Cd- КАДМИЙ. Это серебристо-белый мягкий тяжелый металл, тускнеющий на воздухе из-за образования защитной пленки. Плотность кадмия 8, 65 г\см. , температура кипения 767º С, температура плавления 320,9º С. Если палочку из чистого кадмия приложить к уху и изгибать, то слышится характерный треск, вызываемый трением кристаллов металла друг о друга. При нагревании выше 80º С кадмий становится настолько хрупким, что его можно истолочь в порошок. Металлический кадмий устойчив на воздухе и лишь слегка тускнеет. Однако при нагревании окисление становится интенсивнее и возможно возгорание металла. Порошкообразный кадмий легко загорается на воздухе ярким красным пламенем, образуя оксид. При обычной температуре вода практически не действует на компактный металл. Однако порошкообразный кадмий медленно взаимодействует с водой с выделением водорода. Разбавленная соляная и серная кислоты при нагревании постепенно реагируют с кадмием с выделением водорода. Разбавленная азотная кислота легко взаимодействует с выделением аммиака. Он устойчив к действию щелочей. Кадмий является рассеянным элементом и практически не образует месторождений собственных минералов, и присутствует в рудах других металлов в количестве сотых и тысячных долей процента.

2Cd + О2 = 2СdO

Fе - ЖЕЛЕЗО. Это блестящий белый металл, достаточно пластичный и электропроводный. Легко подвергается ковке, прокатке и другим видам обработки в холодном и горячем состоянии. Его плотность 7, 86 г/см, температура плавления 1539ºС. Чистое железо на воздухе довольно устойчиво благодаря наличию защитных свойств у оксидной пленки. Раскаленное железо на воздухе легко окисляется. При комнатной температуре в присутствии воды и кислорода на поверхности железа образуется ржавчина. С соляной и серной кислотами железо легко вступает в реакцию. Уже при небольшом нагревании железо соединяется с галогенами. Концентрированная серная кислота не действует на железо. Со щелочами, за исключением их концентрированных горячих растворов, железо не взаимодействует. По запасам в земной коре оно занимает 4 место.

4Fе + 3О2 = 2Fе 2О 3 3 Fе + 2О2 = Fе3 О4

3Fе + 4Н2 О = Fе 3О4 + 4Н 2 Fе + 2НCl = Fе Cl 2 + Н2

2Fе + Cl 2 = Fе Cl2

Sn-ОЛОВО. Это серебристо-белый, блестящий металл. Имеет среднюю твердость, большую эластичность, при сгибании издает хрустящий звук (оловянный крик). Олово при комнатной температуре устойчиво по отношению к воздуху и воде. При сильном нагревании сгорает ярким пламенем до оксида олова (IV). Оно реагирует с разбавленными растворами сильных кислот с выделением водорода и образованием солей. Олово растворяется в концентрированных соляной и серной кислотах и растворах щелочей при нагревании. Это средний по распространенности элемент.

Sn + O2 = SnO2 (t) Sn + 2HCl = SnCl 2 + H2

Sn + 4H 2SO 4 = Sn (SO4 )2 +2SO2 + 4H 2O (t)

Cu – МЕДЬ. Это красноватый до желто -красного металл, относительно мягкий, тугоплавкий и пластичный. Медь обладает очень высокой электро- и теплопроводностью. Она легко прокатывается в листы и вытягивается в проволоку. На воздухе поверхностный слой окисляется до оксида меди (II). Металл растворяется в кислотах, обладающих окислительными свойствами, в частности в азотной и концентрированных серной и соляной в присутствии кислорода. Содержание меди в земной коре 0, 0047 %. Иногда встречается и самородная медь.

2Сu + O2 =2 CuO 2Cu + 4HCl + O2 = 2CuCl2 + 2H2 O

Co - КОБАЛЬТ. Это тяжелый, серебристый, с розоватым оттенком металл. При обычной температуре воздух и вода на металл не действуют. При нагревании кобальт взаимодействует с неметаллами, кроме азота, а при обычной температуре- с галогенами. В разбавленых серной, азотной, соляной кислотах кобальт растворяется медленно. Содержание кобальта в земной коре 0,0018%

Со + S = Со S

Ni - НИКЕЛЬ. Это металл серебристо – белого цвета, хорошо поддается ковке, полируется. Он обладает магнитными свойствами. Никель устойчив на воздухе и в воде, в некоторых кислотах, так как на его поверхности образуется устойчивая защитная пленка. Металл легко растворяется в разбавленной азотной кислоте. При нагревании никель взаимодействует со всеми галогенами и серой. Содержание никеля в земной коре 0, 0058% от общей массы.

Mn - МАРГАНЕЦ. Это серебристо – белый, твердый и хрупкий металл. На воздухе он покрывается тонкой защитной оксидной пленкой. При нагревании марганец взаимодействует с водой, галогенами, азотом и другими неметаллами. Элемент растворяется в разбавленной соляной и азотной кислотах, в горячей концентрированной серной кислоте. В земной коре марганца содержится 0, 1% от общей массы.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ И ТОКСИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

СВИНЕЦ. Поступающие в организм ионы свинца удерживаются белками эритроцитов, а затем поступают в плазму крови (в виде комплексов с гаммоглобулином ) и, наконец достигают почек и других жизненно-важных органов. Токсическое действие производных тяжелых металлов, в том числе свинца, связано с тем, что попадая в организм, ионы образуют прочные комплексы с белками клетки. А раз так, то белки уже не могут выполнять свои функции. Нарушается идеальная сбалансированность всех процессов, происходящих в клетке.

Постоянное поступление свинца в организм вызывает его острое отравление. Характерный признак отравления - появление каймы (полоски лиловато - аспидного цвета) по краю десен, землянисто – бледная окраска кожных покровов, усталость, тошнота, рвота, боли в животе, повышение кровяного давления. В тяжелых случаях наблюдается свинцовая анемия, поражение центральной нервной системы, заболевания головного мозга.

В костях свинец накапливается постепенно и долго остается там. Время от времени происходит выделение свинца из костей, что может стать причиной неожиданного развития симптомов острого отравления.

У беременных женщин повышенные концентрации свинца вызывают преждевременные роды, у мужчин – половое бессилие.

Отравление свинцом чаще всего носит хронический характер. Обычно оно развивается при вдыхании пыли, содержащей свинец и его соединения, в условиях недостаточного соблюдения правил техники безопасности. Свинец относится к веществам 1 класса опасности. ПДКсс = 0, 003 ПДКрз = 0, 01. По токсичности сам свинец ставят на 10 место после ботулинических и столбнячных токсинов, яда рыбы фугу, токсина гремучей змеи, стрихнина, никотина, мышьяка. Его ЛД -50 т. е. летальная доза массы в мг данного вещества в расчете на 1 кг массы крыс, вызывающих гибель 50% животных равен 20. Тогда как никотин – 10, мышьяк –12, кофеин –200, этанол- 1000, аспирин- 1750.

Самый восприимчивый к свинцу возраст от 2 до 6 лет. На детей в этом возрасте очень сильно действуют даже малые дозы. Они вызывают не только усталость и заболевания нервной системы, но и отставание в умственном развитии. У детей снижается коэффициент интеллектуального развития, нарушается сон. Кроме этого, свинец действует на ферментные системы и обмен веществ в живых клетках, вызывая образование раковых опухолей.

У государственных санитарных врачей г. Омска серьезную тревогу вызывает состояние воздушной среды города. Ситуация с заболеваемостью раком легких у населения города такова: в 1997 г. таких больных насчитывалось 1280 человек, в 1998 году – уже более 1500, т. е. прирост составил 18%!При чем никак нельзя считать, что эта цифра – результат внедрения новых методов диагностики, увеличения числа обследуемых лиц. Никаких революций здесь не происходило. Рак легкого – заболевание, обусловленное множеством факторов: условиями труда, местом проживания, уровнем радиационного фона в квартире. Но среди множества факторов есть 1, который нужно выделить прежде всего. Это выбросы автомобильного транспорта, образующиеся при сжигании этилированного бензина. Дело в том, что он содержит бензпирен.

Это канцерогенное вещество, являющееся составной частью свинцового препарата, добавляемого в бензин. Вредность этой добавки уже неоднократно доказывалась путем экспериментальных исследований на животных.

РТУТЬ. О ее ядовитости следует сказать особо – ртуть чрезвычайно опасна. Губительное воздействие оказывают очень малые количества ртути. Контакт с нею возможен у каждого - ведь обычный медицинский термометр есть у любого в доме.

Разбившийся термометр – серьезное домашнее происшествие, если ртуть вылилась из баллончика. Мельчайшие капельки ртути рассыпаются по полу, попадают в щели. Давление пара над жидкой ртутью при комнатной температуре составляет 0, 001 торр, а с уменьшением размеров капелек заметно возрастает. Если пересчитать величину 0, 001 тора на содержание ртути в воздухе в весовых единицах, получим 0, 01 мг\л, что в 100 раз ( ! ) больше предельно допустимого.

Если не принять мер, у лиц, находящихся в этой комнате постепенно может развиться тяжелая болезнь – хроническое отравление ртутью, проявляющееся в возбудимости, острых головных болях, общей слабости, дрожании рук, языка, век, а в тяжелых случаях – ног и всего тела, прогрессирующем ослаблении памяти, обмороках. Эти постепенно проявляющиеся признаки хронического отравления могут сопровождаться разрыхлением десен, выпадением зубов и волос, расстройством пищеварительного тракта.

Опасность хронического ртутного отравления в том, что человек не обнаруживает каких-либо признаков расстройства здоровья в течение довольно долгого периода скрытого действия ртути на организм. В это время происходит развитие биохимических изменений.

При испарении ртути происходит ее атомизация. В легких атомы ртути попадают в кровеносную систему и вступают в химическое взаимодействие с белками – ферментами, биологическими катализаторами, осуществляющими 1000 химических процессов в нашем организме. Одни ферменты, связавшись с атомами ртути, теряют свои каталитические свойства, а другие – начинают ускорять такие реации, продуктами которых являются вещества, отравляющие организм. Ртуть оказывает токсическое действие на человека, теплокровных животных, птиц, рыб, гидробионтов. При поступлении даже в небольших количествах в организм человека ртуть накапливается в различных органах, вызывая нарушение их функций. У беременных женщин ртуть, попадая в плод, вызывает мертворождение, выкидыши, уродства развития. Влияние ртути может проявиться во втором и последующих поколениях.

ЦИНК. Недостаток цинка в организме человека может привести к полному изменению вкусовых ощущений и восприятия запахов. Цинк содержится в красных кровяных тельцах в составе фермента карбангидразы. Этот фермент способствует удалению из организма углекислого газа.

Входит цинк и в состав фермента поджелудочной железы, ускоряющего гидролиз белков. Недостаток цинка в почве приводит к замедлению роста растений. Он не обладает какими-то особыми токсическими свойствами, однако попадание в организм заметного количества цинка может вызвать отравление. ПДК цинка в воздухе не должна превышать 0, 005 мг/л.

КАДМИЙ. Растворимые соединения кадмия ядовиты. Кадмий обладает способностью накапливаться в живых организмах при длительном воздействии пыли и угля, а также продуктов, содержащих повышенное количество металла. Установлено, что в организм взрослого жителя США в сутки поступает 50 – 60 мкг, в Швеции –15 –20 , в Японии –80 мкг кадмия, причем боль шая часть поглощается человеком с пищей и из воздуха. Однако в человеческом организме адсорбируется лишь незначительная часть потребляемого кадмия (около 2 мкг/ сут), остальная часть быстро выводится из организма. Хроническое воздействие даже незначительных концентраций может привести к серьезным заболеваниям нервной системы и костных тканей. Тяжелое костное заболевание итаи – итаи, вызванное хроническим отравлением кадмием, впервые было отмечено в Японии в 1956 г. Источником отравления являлся рис, содержащий отходы горнодобывающей промышленности. Ежедневное потребление кадмия в регионах распространения заболевания составляло 600 мкг. Болезнь поражает позвоночник и суставы, вызывая деформацию и переломы костей таза, нижних конечностей. Отравления кадмием отмечены также в деревнях, которые используют для орошения воду из реки Лзинцу. В эту реку сбрасывали сточные воды заводы компании «Мицуи». Отравления обнаружены и на острове Цусима, где цинковый завод тоже сбрасывал в реку промышленные отходы, содержащие кадмий.

Кадмий, вреден для организма даже в сильно разбавленном виде, в количестве 0, 6 миллионной части грамма на литр, что лишь в 5 раз больше концентрации его, наблюдающейся в природе. При употреблении в пищу рыбы с высокой концентрацией кадмия отравление ионами этого металла может привести к смертельному исходу.

ЖЕЛЕЗО. Физиологическая роль железа обусловлена его способностью образовывать различные комплексные соединения с молекулярным азотом, серой и кислородом. железосодержащие белки выполняют различные жизненно- важные функции: гемоглобин транспортирует кислород от легких к тканям всех органов, миоглобин запасает его в мышцах в связанном виде, цитохромы обеспечивают тканевое дыхание. Соединения железа (II)более токсичные, чем соединения железа (III). Вдыхание пыли, содержащей соединения железа, приводит к заболеванию легких, сердечно- сосудистой дистонии, к снижению секреции желудка, изменению состава крови, возникновению гастрита и стоматита.

МЕДЬ. Она участвует в процессе фотосинтеза и усвоении растениями азота, способствует синтезу сахара, белков, крахмала, витаминов. В малых дозах медь совершенно необходима всему живому. В значительных количествах она ядовита, как и ее соединения, особенно для низших организмов. В печени человека содержится 0, 0004мг меди на 100 г веса, а в крови взрослого примерно 0, 001 мг/л. Медь участвует в процессах кроветворения и ферментативного окисления входит в состав нескольких ферментов- лактазы, оксидазы и других. В организме некоторых низших животных содержание меди выше. Гемоцианин - пигмент крови моллюсков и ракообразных - содержит 0, 15 – 0, 26 % меди.

КОБАЛЬТ. Элемент входит в состав многих ферментов организма человека и в состав витамина В12. Он положительно влияет на развитие эритроцитов, синтез белков, усвоение организмом кальция, фосфора и азота. Недостаток кобальта в организме может вызвать рак крови. У растений кобальт в небольших количествах оказывает стимулирующее действие на процессы фотосинтеза, дыхание, водный обмен и другие. Он повышает активность различных ферментов, влияет на поступление азота и увеличение содержания хлорофилла. Кобальт активирует биосинтез и повышает содержание белкового азота.

В повышенных концентрациях кобальт весьма токсичен. Он понижает артериальное давление, нарушает функции печени, щитовидной железы, углеводный обмен, увеличивает содержание молочной кислоты в мышечной ткани(причина утомляемости), тормозит переваривание жиров. Высокие дозы кобальта инактивируют ферменты окислительно- восстановительного ряда, угнетают дыхание тканей костного мозга, печени, почек, процессы кроветворения. Ионы кобальта разрушают белки, так как образуют с ними устойчивые комплексы.

НИКЕЛЬ. Он входит в состав многих ферментов. Недостаток никеля в организме приводит к ингибированию ферментов печени, нарушает дыхательные процессы в митохондриях, изменяет содержание липидов в печени. Никель участвует в регуляции метаболизма гема в печени и почках. Это биологический конкурент меди и железа. При избытке в организме никеля в нем падает содержание меди. Высокий уровень содержания никеля в окружающей среде привел к появлению нового неврологического заболевания –миело – оптико – нейропатия. Симптомы: боли в животе, нарушение чувствительности, падение остроты зрения и паралич. Соединения никеля и кобальта являются канцерогенами.

МАРГАНЕЦ. Он входит в состав металл - протеинового комплекса ферментов, активирует многие ферменты, может замещать другие металлы, в частности магний, в клеточных ферментных реакциях - этим обусловлено его участие в обмене веществ. Он необходим для формирования соединительной ткани и костей, роста организма, репродуктивной функции, функции центральной нервной системы и эндокринных желез. Недостаток марганца отрицательно сказывается на развитии костей. Влияет он и на процессы кроветворения. Кроме того, он ускоряет образование антител, нейтрализующих вредное действие чужеродных белков. У растений марганец участвует в окислении жирных кислот, процессах дыхания и фотосинтеза. Токсическое действие марганца проявляется в поражении легких, сердечно- сосудистой и центральной нервной систем, угнетении функций окислительных ферментов митохондрий. Обладает мутагенным и аллергическим эффектом.

ВЗАИМОСВЯЗЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И ПУТЕЙ ИХ ПОСТУПЛЕНИЯ В ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Легкоплавкий, удобный в переработке свинец широко применяется в наши дни. Добытый свинец используется в производстве кабелей для покрытия их коррозионно – устойчивой оболочкой, в аккумуляторном производстве, для защитных покрытий химической аппаратуры. [ 8]

Свинец хорошо поглощает рентгеновское и радиоактивное излучение, поэтому его и используют для защиты. Роль свинца в ядерной физике не ограничивается радиационной защитой: последовательные превращения электронов в радиоактивных рядах приводят к образованию используемых позднее изотопов.

Не утратили значения краски, лаки, эмали на основе соединений свинца. Свинцовые белила – это смешанная с олифой свинцовая пыль, состав которой обычно выражается формулой Pb 3O4. Одна из самых важных красок- сурик Pb 3O4. Эти краски идут на соз-дание защитных поверхностей, на изготовление кровельных покрытий трубопроводов.

Объём современного производства свинца составляет более 2,5 млн. т. в год.

В результате производственной деятельности в природные воды ежегодно попадает более 500 – 600 тыс. т. свинца, а через атмосферу на поверхность Земли оседает около 400 тыс. т. Основная часть свинца попадает в воздух с выхлопными газами автотранспорта, меньшая – при сжигании каменного угля.

Самый важный показатель качества автомобильного бензина – детонационная стойкость. Для повышения октанового числа в топливо вводят добавки. Самый простой способ повышения детонационной стойкости – добавление тетраэтилсвинца.

В 1 литре бензина может содержаться около 1 г этого соединения, который разрушается и выбрасывается в виде соединений свинца. В выбросах дизельного транспорта свинец отсутствует. Тетраэтилсвинец используют в США с 1923 года в качестве добавки к бензину. С этого времени выброс свинца в окружающую среду непрерывно возрастает. Годовое потребление свинца для бензина на душу населения в США составляет около 800г. Близкое к токсическому уровню содержание свинца в организме наблюдалось у дорожных полицейских, и у тех кто, постоянно подвергается воздействию выхлопных газов автомобилей.

В тех страна, где использование бензина с добавками тетраэтилсвинца сведено к минимуму, содержание свинца в воздухе снижено к многократно. В России только 25% бензина производится без вредных добавок. Из околопочвенного слоя воздуха происходит оседание свинца в почву. Через корневую систему он транспортируется в наземную часть растений. С растительной пищей свинец попадает в организм животных и человека.

В Калифорнии в 23 м от дороги с напряженностью движения до 69 тыс. автомобилей в день растения фасоли накапливали до 93 мг свинца на 1кг сухого веса, а в 53 м – 83 мг. Кукуруза, растущая в 23 м от дороги, накапливала в 2 раза больше свинца, чем 53 м. В Руре (ФРГ), где сеть дорог очень густая, в ботве кормовой свеклы обнаружено 70 мг свинца на 1 кг сухого вещества, а в собранном сене – 90 мг. Ежедневные поступления свинца в организм человека колеблются от 70 до 400 мкг. Характерное количество его во взрослом организме составляет 7 – 15 мг. Основной источник поступления свинца в организм - растительная пища. Содержание свинца в различных продуктах таково в мкг: свиное мясо – 15, хлеб и овощи – 20, фрукты – 15. Средний дневной рацион составляет – 250 мкг. Из желудочного тракта с экскрементами свинец выводится в форме малорастворимых фосфатных и других солей. Часть же свинца всасывается и транспортируется кровью в виде комплексов с белками, дифосфоглицератов. Свыше 90 % всосавшегося свинца фиксируется в костях, а также во внутренних органах. Дефицит кальция, фосфора, а также железа, меди, магния приводит к увеличению всасывания свинца в кровь. Приём витаминов С и Е предохраняет организм от нарушения работы нервной системы, кроветворных органов.

Исследованиями было доказано, что в организме голубей, живущих в Филадельфии, содержится в 10 раз больше свинца, чем у голубей, живущих в сельской местности.

По сведениям Центра по мониторингу загрязнения окружающей среды на территории г. Омска и возле поселка Крутая горка существуют участки, где обнаружено повышенное содержание Рв. Хорошо известно, какую печальную роль сыграл свинец в истории Древнего Рима. Но мало кто знает, что эта история имеет продолжение. В штате Виргиния (США) исследовали захоронения 200 –летней давности. Оказалось, что скелеты рабовладельцев содержат значительно больше свинца, чем кости рабов. Рабы пользовались дешевой деревянной посудой и пили воду прямо из колодцев, а рабовладельцы из дорогих свинцовых сосудов.

Всем известно, что в природе происходит круговорот веществ. И в результате его свинец поступает в организм человека с водой и пищей, оседая до 80% в скелете. Безопасный уровень поступления свинца для человека 0, 2 – 2 мг в сутки. Естественно у жителей промышленных районов, у людей занятых на работах по добыче свинца из руд, его выплавке, полиграфии, производстве свинцовых красок, гончарном и кабельном производствах может быть даже острое отравление этим металлом.

В среднем, в организме человека содержится 120 мг свинца. Внутри тела он распределяется по всем органам и тканям, но скелет играет наиболее важную роль в аккумулировании свинца. 10 лет требуется для того, чтобы накопленный в костях свинец уменьшился лишь наполовину. Благодаря хозяйственной деятельности человека, миграция свинца в окружающей среде, в частности в системе: почва – вода – атмосфера – живое вещество, приобрела гигантские масштабы.

До 90% от общего количества выброса свинца принадлежит к продуктам сгорания бензина с примесью свинцовых соединений. Нашими гигиенистами получены поразительные данные о влиянии малых доз свинца на животных. Уже после нескольких малых доз происходят поломки генетического аппарата. Мышка приносит уродливое и маловесное потомство, не говоря уже о человеке. А ведь именно свинец особенно упорно поступает в организм горожанина и сельского жителя. Потому, что несмотря на запрет продажи этилированного бензина в Москве, Санкт - Петербурге, Сочи и других крупных городах, он поступает в продажу. Кто может проверить, каким бензином заправляется лавина машин на наших улицах? А ведь автотранспорт – главный источник свинцового загрязнения воздуха, почвы, если не иметь в виду соседство с гигантами металлургии и заводами свинцовых аккумуляторов. В Петербурге, например, рядом с таким заводом находится жилой массив.

Именно у свинца разница между его средними концентрациями, безвредными для людей, и тем, что вызывают симптомы отравления, самая маленькая среди всех тяжелых металлов. Особенно чувствительны к свинцовым отравлениям дети, их нервная и кровеносная системы. В городе Белово Свердловской области, по данным Росгидрометра, в грудном молоке кормящих матерей содержание свинца в 10 раз выше допустимого.

Появление значительных количеств рассеянного свинца в геосфере привело к повышению концентрации этого металла в организме и растений, и животных, и человека. В результате процессов самоочищения атмосферы значительная часть свинца либо осаждается вблизи источников загрязнения, либо возвращается на поверхность суши и океанов с осадками. По подсчетам Ч. Паттерсона с атмосферными осадками в Мировой океан возвращается около 250 тыс. т. в год металлов, а 100 тыс. т. рассеивается по континентам, частично попадая в пресные водоемы.

Важнейший источник повышенного количества свинца в гидросфере - выпадение его из гидросферы. Городская пыль может содержать до 1 % металлов. Содержание свинца в дождевой и снеговой воде колеблется от 1, 6мкг/л в районах удаленных от промышленных центров до 250 – 350 мкг/ л в крупных городах. Поступление свинца в водоемы со сточными водами промышленности является немаловажным источником этого металла во все сферы, в том числе и в гидросферу.

Биохимический круговорот свинца в природу отражает не столько циклические, сколько поступательные процессы обмена веществом между организмами и средой обитания. Влияние свинца на компоненты трофической цепи можно продемонстрировать величинами возрастания концентрации этого металла в воде и в морских организмах.

В донных водорослях концентрации свинца возрастают в 700 раз, в фитопланктоне - в 4000 раз, в зоопланктоне – в 3000 раз, в моллюсках – в 4000 раз. Человек, представляющий одно из последних звеньев пищевой цепи, испытывает на себе наибольшую опасность нейротоксического воздействия тяжелых металлов вследствие возрастания биологической аккумуляции вдоль пищевой цепи. Органические соединения свинца поступают в организм с пищей и водой, неорганические (например, содержащиеся в выхлопных газах) через дыхательные пути и пищеварительный тракт. Ежедневно житель города вдыхает 20 м воздуха с содержанием свинца 2 10 мг/м, поглощает с пищей 45 мкг, из которых в организме задерживается 16 мкг, что составляет 40% всего количества свинца, поступающего в организм человека за день.

По данным Международной организации здравоохранения, нормальный уровень содержания свинца в крови колеблется от 15 до 40 мкг на 100 мл. Исследования показали, что только 2% населения земного шара имеют значения выше 50мкг на 100 мл. В то же время, по сведениям Американской педиатрической академии, около 5% городских детей в США имеют клинически выраженные симптомы поражения центральной нервной системы солями свинца, а в Шотландии 17% детей имеют в крови от 50 до 80 мкг свинца на 100 мл крови. Предельно – допустимая концентрация свинца в крови человека составляет 50 –100 мкг/100мл. Минимальная концентрация свинца в крови современного человека (0, 2 мкг/100 мл) в 100 раз превышает содержание металла в крови первобытного человека.

Сибирский центр город Омск сильно подвержен угрозе воздействия свинца, так как главной отраслью города является нефтеперерабатывающая промышленность. Кроме того на территории этой области постоянно ведется охота. Люди, которые по случайности проглотили дробь, изготовленную из свинца и застрявшую в дичи, подвержены опасности отравления им. А таких случаев очень много, но люди не придают этому даже малейшего значения. Очень сильно подвержены вредному воздействию свинца дети, живущие в старых домах на первом этаже, вблизи автозаправочных станций и пьющие воду из под крана. Тот же опасный эффект дает пребывание в помещениях с опадающей со стен краски. К такому выводу пришли специалисты Фонда здоровья и экологии городской детской клиники в Варшаве. Из 179 обследованных ими детей 15 были заражены свинцом.

Практически неизвестен риск отравления при использовании кустарно – изготовленной глиняной посуды, глазурированной свинцом. А токсикологи могли бы рассказать о случае, когда 10 человек, купив на рынке вкусное варенье блестящих горшочках, отведали и отошли в мир иной. Или о том, что свинцовые детали не редкость в самогонных аппа-ратах, что тоже ведет к смертельным отравлениям. Или о том, что в любом стрелковом тире содержание свинца в воздухе выше, чем на иных вредных производствах.

Применяемый нитрид свинца - одно из важных инициирующих веществ, используемых для взрывных работ. Оксид свинца (II) обязательно входит в состав шихты для варки хрусталя. Соединения свинца, не смотря на то, что токсичны, применяются в качестве лекарств. Например, свинцовая примочка, которая используется при ушибах. При некоторых заболеваниях кожи врачи назначают свинцовый пластырь, в котором антисептиком служит оксид свинца(4).

Огромное количество свинца вовлекается в круговорот на наших многочисленных свалках. При изучении свалок Подмосковья геологом О. Минько и А. Лифшицем выявлено, что концентрация тяжелых металлов, таких как Си и естественно свинца в 10 и 100 раз больше, чем в самой природе. [ 26]

По данным специалистов, ежегодно в атмосферу выбрасывается около 20 тыс. т. свинца, который загрязняет не только воздух, но и почву, водоемы. О последних и пойдет сейчас речь. До появления промышленности свинец попадал в океан только в результате естественного выветривания. Это составляло около 11 тыс. т. в год. А в настоящее время, как полагают ученые, в океан поступают до 430 тыс. тонн только одного свинца, что намного больше, чем доля его естественного выпадения в виде осадка. Эти данные говорят о том, что даже океаны сейчас подвергаются загрязнению свинцом. Начало этому загрязнению положило широкое применение с 1940 года тетраэтилсвинца в качестве антидетонатора для автомобильных бензинов. В северном полушарии земли с выбросами газов автомашинами в атмосферу ежегодно поступает 350 тыс. тонн свинца, из них приблизительно около 250 тыс. тонн находят путь в море через атмосферные осадки. Морская биология, к сожалению, пока не занимается обстоятельно вопросом, какой вред приносит свинец в море. В морском институте в Бременхафене во время первых 40 – дневных опытов мидии (морские моллюски) ни как не реагировали даже на довольно высокую концентрацию свинца. При последующих опытах они гибли в водном растворе свинцовых солей при концентрации более чем 0, 5 мг/л. Такая концентрация свинца ра – зумеется выше, той чем мы можем встретить в море. Однако пока остается открытым вопрос, какое количество свинца может накопиться в морских животных и включается ли этот свинец в пищевую цепь. В печени морских окуней, выловленных вблизи такого крупного города как Лосс – Анжелес содержалось свинца 22 мг/кг, а в печени морских окуней, пойманных у берегов Перу – только 9 мг/кг!

Металлическая ртуть и ее сплавы применяются более широко, чем соединения ртути.

Основным потребителем ртути была и остается электротехническая и химическая промышленность. Ее используют для изготовления катодов, при электрохимическом получении едких щелочей и хлора, в производстве ртутных вентилей, газоразрядных источников света ( люминесцентных и ртутных ламп), высоковакуумных насосов, контрольно – измерительных приборов ( термометров, барометров, манометров, ареометрах, расходомерах) и других. В окружающую среду ртуть попадает как из природных источников, так и в результате деятельности человека. Ртуть находят в воздухе, атмосферных осадках, почве, водоемах. Даже найдена она уже во льдах Гренландии.

В связи со стремительным развитием промышленности поступление ртути в окружающую среду заметно возрастает. Так, только за счет сжигания угля в течении ХХ века нагрузка ртути на единицу площади суши земли увеличилась приблизительно в 10 раз (с 0, 7 до 6 г/км). В атмосферу ежегодно поступает более 500 тонн. Из всего произведенного в мире количества этого металла(10 – 15 тыс. тонн) 70% безвозвратно теряется и только 15% удается использовать вторично. Источником загрязнения среды являются, главным зом, пирометаллургические процессы, цветная металлургия, коксование угля, термические процессы с нерудными материалами.

Потери ртути на предприятиях по производству хлора и каустической соды составляют около 1г на тонну продукта, в металлургии – 5 –7 %общего объема производства. Выделяется ртуть в атмосферу и при сжигании мусора.

Техногенно рассеиваемая ртуть (пары, водорастворимые соли, органические соединения)опасна в экологическом отношении. Она вымывается осадками, сорбируется аэрозолями атмосферы и почвой, включаясь в природный круговорот, усваивается растениями и животными. Раньше считалось, что если ртуть химически инертна, то включиться в круговорот веществ в природе она не может. Спокойствие царило до того момента, пока не было обнаружено, что имеются микроорганизмы, потребляющие ртуть для питания. Как только жидкая ртуть, которую химические фирмы Запада не очищали, а после загрязнения сбрасывали на дно природных водоемов, перемещалась в организмы в форме химического соединения, начиналось ее участие в естественном круговороте веществ. Открывалась цепь перехода ртутных соединений из одного организма в другой, от бактерии к водорослям, от водорослей к моллюскам, травоядным рыбам, хищным рыбам, рыбам, мигрирующим из рек и озер в моря и океаны. Так и случилось. «Неожиданно» было обнаружено столь высокое содержание соединений ртути в промысловых рыбах – морском лососе и океаническом тунце, что был наложен запрет на потребление этих рыб в пищу. Виновником этого оказались американские химические компании.

Считают, что в настоящее время в Мировом океане накопилось 50 –70 млн. т. ртути. Годовое количество ртути, выпадающее с атмосферными осадками, составляет 30 тыс. т. , вынос ртути в Мировой океан реками – около 5 тыс. т. в год. В воде открытых водоемов ртуть находится недолго и в небольших количествах. Она быстро аккумулируется гидробионтами или адсорбируется илами, которые в особых условиях могут десорбировать ртуть опять в воду, давая ее вторичное загрязнение. Тем самым создаются источники хронического загрязнения воды, действующие длительное время после того, как исчез первоначальный источник. В воде неорганические соединения ртути могут переходить в более токсичные органические соединения. Метилртуть растворима в воде и поэтому хорошо накапливается в водных организмах, особенно в рыбе.

По данным ВОЗ, в рыбе концентрация ртути обычно колеблется от100 до 700 мкг на 1 кг сырой массы, а в крупных хищных рыбах может достигать 5000 мкг/кг. Накопление ртути в рыбе привело к тому, что, например, рыба Средиземного моря содержит в 2 – 3 раза больше безопасных стандартов, установленных ВОЗ. У берегов Швеции, Финляндии, Дании, Норвегии отмечен значительный рост уровня содержания ртути, что делает непригодными для употребления некоторые виды рыб. Миру известна трагедия в Японии, где сотни жителей г. Минамата были отравлены ртутью, потребляя в пищу продукты моря. Это отравление получило название «болезнь Минамата». Причиной отравления явились органические соединения ртути, поступающими со сточными водами завода химической компании «Тиссо» в морской залив. Болезнь протекает очень тяжело, с поражением нервной системы, параличами, потерей слуха, зрения. Дети рождались слепыми и глухими. В настоящее время в Японии этой болезнью поражены свыше

6 тыс. человек, 5 тыс. из них являются инвалидами. Ртуть отличается высокой токсичностью для любых форм жизни. Пары ртути обладают фитотоксичностью, проявляющейся в подавлении роста веток и корней и ускорении старения растений. Таким образом, ртуть может поступать в организм человека при попадании ее из разбитых приборов на покрытия пола путем последующего вдыхания газообразных паров вместе с воздухом; при использовании пищи, содержащей ртуть и ее соединения; при проживании недалеко от предприятий, изготавливающих ртутьсодержащие приборы; работе на предприятиях, где недостаточно внимания уделяют технике безопасности.

ЦИНК. Почти половина мирового производства цинка идет для получения антикоррозионных покрытии на изделиях из черных металлов: кровельном железе, проволоке, трубах, опорах линий электропередачи, мостовых формах, предметах домашнего обихода (ведра, корыта и др. ), деталях машин. Много цинка используется для изготовления гальванических элементов, как восстановитель в гидрометаллургических процессах для извлечения из растворов таких ценных металлов, как серебро, золото и другие. Большое количество цинка расходуется на получение сплавов таких как бронза, латунь, гарт и др. Латуни легко обрабатываются, довольно стойки к действию воды и химических реагентов. Они идут на изготовление радиаторных труб, гибких шлангов, патронных гильз. Латуни с добавкой алюминия по внешнему виду похожи на золото, из них изготавливают различную бытовую арматуру, значки, эмблемы и другие изделия. Художественные изделия, медицинские инструменты делают из другого сплава цинка –нейзильбера. В последние годы цинковые сплавы находят широкое применение в полиграфической промышленности для изготовления типографских сплавов. Из сплава цинка с алюминием, характеризующимся высокой термопластичностью при умеренном нагревании и сравнительно небольших усилиях выдувают изделия сложной конфигурации, например, чайники.

Окись цинка или цинковые белила используются не только для малярных дел, но и в стекольной промышленности для получения молочного стекла и увеличении термо-стойкости обычных стекол. В резиновой промышленности и производстве линолеума окись цинка используется как наполнитель. В медицине при кожных заболеваниях используется цинковая мазь.

КАДМИЙ. Основная часть получаемого кадмия расходуется на защитные покрытия, предохраняющие металл от коррозии. Они выдерживают контакт с морской водой, высокую температуру и влажность тропиков. Кадмиевые покрытия применяют для защиты от коррозии танков, самолетов, морских судов. Однако кадмиевые покрытия нельзя применять для изделий, соприкасающихся с пищевыми продуктами, так как растворимые соединения кадмия ядовиты. Легкоплавкие и пластичные, хорошо поддающиеся механической обработке сплавы кадмия используют в типографии, для изготовления подшипников мощных двигателей, как припои. Медно – кадмиевый сплав с добавкой циркония обладает большой прочностью и используется для изготовления проводов для линий высоковольтных передач. Большое количество кадмия идет на изготовление мощных электрических аккумуляторов и гальванических элементов. Применяется он в ювелирном деле. Меняя содержание кадмия в сплавах с золотом, можно получить золото различных цветовых оттенков. Кадмий широко используется в ракето-строении как материал для регулирующих стержней. Некоторое применение он находит для получения полупроводников. Антропогенное загрязнение окружающей среды кадмием значительно превышает его поступление через систему природных процессов. Кадмий в окружающую среду попадает через воздух, воду при добыче и промышленной переработке сырья, при сгорании некоторых видов топлива, при изнашивании предметов содержащих кадмий и т. д. С речным стоком в море поступает незначительное количество кадмия, которое аккумулируется планктоном, морскими растениями и рыбами. По сообщению Комитета здоровья Министерства здравоохранения Англии, высокое содержание кадмия было обнаружено в ракообразных и приготовленных из них консервах. Скорость накопления пропорциональна концентрации металла в морской воде. Удобрения, производимые из морских водорослей, часто повышают содержание кадмия в почвах. Металлургические предприятия, вырабатывающие основное количество металла, оказывают большое влияние на содержание кадмия в почвах вокруг источника. Из почвы кадмий может выноситься водами и адсорбироваться растениями. Поступление кадмия в растения происходит 2 путями: воздушным, с оседающей пылью, и при адсорбции из почвы. Увеличение содержания кадмия в сельскохозяйственных растениях определяет повышенное содержание в пищевых продуктах.

ЖЕЛЕЗО. Самым ценным и важным металлом, главной составной частью комплекса применяющихся металлических материалов является железо. В форме разных многочисленных сплавов на основе железа, разных марок чугунов и сталей железо применяется прежде всего для изготовления орудий труда: инструментов, механизмов и машин. Применение железных предметов обихода создало условия для развития земледелия на огромных площадях, сделало возможным освоить целинные земли и освоить леса. Без железа невозможно развитие ни одной отрасли техники, где оно до сих пор является основным конструкционным материалом.

Особо важную роль в современной технике занимают легированные стали т. е. стали с добавкой различных по свойствам металлов, например хрома, марганца, ванадия, никеля и многих других. В зависимости от назначения и областей применения различают конструкционные стали, применяемые для строительства зданий, мостов, судов, вагонов и других конструкций; инструментальные стали, идущие на изготовление различных инструментов, стали с особыми физическими свойствами – нержавеющие, коррозионно – стойкие, жаростойкие и т. д. Из соединений железа применяют оксид железа (III), который под названием железного сурика, охры, мумии используется в качестве краски. В тонкоизмельченном состоянии используется для полировки металлов; входит в состав термитной смеси. Железо и его сплавы с древних времен применяют для изготовления различного оружия. Магнитные свойства железа используют не только в технике, но и в медицине. Еще в 1835 году “Журнал мануфактур и торговли”, сообщая о товарах присланных из Вены в Петербург, упоминает металлические намагниченные бруски как средство от головной и зубной боли. Антропогенными источниками, способствующими поступлению ионов железа в организм человека, являются сточные воды и шламы металлургического, химического, нефтехимического, фармацевтического, лакокрасочного, текстильного производств; процессы коррозии.

ОЛОВО. Поскольку олово и его оксид устойчивы к действию пищевых кислот, солей и других компонентов пищи, его широко используют для лужения жести, идущей на консервные банки. Академик А. Е. Ферсман так и назвал олово –металлом консервной банки. До 40% выплавленного олова расходуется на производство белой жести для консервной промышленности. Такое применение олова определяется стойкостью его против коррозии. Олово применяют для пайки и лужения, а также для изготовления припоев, бронз, типографских, подшипниковых и других сплавов. Дихлорид олова используют в синтезе органических красителей как протрава при крашении, а также в аналитической химии как восстановитель. Диоксид олова в следствии высокой температуры плавления (2000 С) используется для приготовления жаростойких эмалей и свинцово – оловянистых глазурей. Дисульфид олова под названием “сусальное золото” входит в состав красок. Антропогенными источниками, способствующими поступлению ионов олова в организм человека, отходы пищевой промышленности, шламы металлургического и лакокрасочных производств.

МЕДЬ. Это один из семи “доисторических” металлов, известных с глубокой древности. Каменные глыбы пирамиды Хеопса были обработаны медным инструментом. Сейчас большая часть меди расходуется на изготовление сплавов. Наиболее важные из них латунь и бронза. Оба сплава применяются в машиностроении и электротехнике. Медь - один из лучших электро- и теплопроводных металлов, поэтому ее широко применяют в производстве теплообменных аппаратов и в электропромышленности. Благодаря хорошим антикоррозионным свойствам медь и ее сплавы используются в химической промышленности, на морских судах и т. д. Комплексообразующая способность ионов меди используется при получении искусственного волокна. Некоторые соединения применяются для изготовления красок. Антропогенными источниками ионов меди являются добыча и переработка медных руд, отходы металлургического производства, машиностроения и электротехники.

КОБАЛЬТ. Больше ¾ выплавляемого в наши дни кобальта идет на производство специальных сталей и сплавов. Он придает стали износоустойчивость и твердость. Кобальт является важной составной частью инструментальных быстрорежущих сталей. Широко применяются и жаропрочные сплавы на кобальтовой основе, необходимые оборонной и ракетной технике. Важны так же кобальтовые сплавы с особыми магнитными свойствами. Кобальт – ферромагнетик, ферромагнитные и многие его сплавы. Прекрасным материалом для сильных постоянных магнитов оказались интерметаллические соединения кобальта с самарием и некоторыми другими редко- земельными металлами. Металлический кобальт применяют для электролитического покрытия металлических изделий, что обусловливается его устойчивостью к действию кислорода воздуха и воды. Соединения кобальта используют в стекольной промышленности. Всего 0, 0001% окиси кобальта придает стеклу голубоватый оттенок. Например, в гробнице египетского фараона Тутанхамона было найдено множество предметов из синего стекла. И один из них был окрашен именно кобальтом. Для технических целей часто нужны стекла, поглощающие и пропускающие лучи определенного цвета. Такие стекла необходимы в фотографии, сигнализации, колориметрическом анализе и других случаях. Стекла сигнальных устройств пропускают свет волны точно определенной длины. Радиоактивный изотоп кобальта используют для облучения глубокозалегающих злокачественных опухолей. Подобного типа установки применяют в промышленности для контроля уровня растворов в аппаратах, работающих при высоких температурах и давлениях, и во многих других случаях. В 1737 году было открыто свойство кобальтовых солей окрашиваться под действием тепла. Использовалась это способность для приготовления симпатических чернил. Сейчас в лабораторной технике раствором кобальтовых солей метят фарфоровые тигли. После прогрева такая метка четко выступает на белой поверхности фарфора. Антропогенными источниками ионов кобальта являются горно – металлургические комбинаты, пылевые выбросы в производстве цемента, сжигание каменного угля, выбросы автотранспорта.

НИКЕЛЬ. Применяется во многих отраслях нашего хозяйства. Для химической промышленности никель очень важен как катализатор. В авиационной и космической технике получили широкое применение сплавы на основе никеля. В металлургию идет более 80% выплавляемого в мире никеля. Добавка никеля в сталь увеличивает ее химическую стойкость и улучшает механические свойства. Чтобы предохранить изделия из коррозионно – нестойких материалов, их никелируют – осаждают на поверхность электролитическим способом тонкий слой никеля из никельсодержащего раствора. Широко используется медно – никелевый сплав, названный монель –металлом по имени А. Монеля, президента канадской компании, в лабораториях которой был раз- работан этот сплав. Он стоек к агрессивным средам, пластичен, высокопрочен. Монель –металл используется в химическом машиностроении, судостроении, электротехнике и многих других областях промышленности. Никель заменил серебро в производстве монет. Соединения никеля используют для изготовления щелочных аккумуляторов и электродов, применяемых в наиболее ответственных объектах – радиоэлектронных схемах, источниках тока в космических аппаратах. Антропогенные источники ионов никеля – это предприятия горнорудной промышленности, производство цветных металлов, сжигание угля и мазута, выбросы автотранспорта, промышленные сточные воды, табачный дым.

МАРГАНЕЦ. Широко используется сплав марганца с железом (ферромарганец) или с алюминием и кремнием в металлургии. Эти сплавы применяются для изготовления рельсов, валов моторов, зубчатых колес и прочее. Такие легированные стали обладают большим сопротивлением удару и истиранию. В сплавах цветных металлов марганец способствует увеличению их твердости и коррозионной стойкости. Сплавы с медью применяются для изготовления турбин, а с никелем – для изготовления электродов и свечей зажигания и др. Марганец используется в промышленном масштабе для защитного покрытия металлов: такое покрытие обладает большим коррозионным свойством.

Антропогенным источником ионов марганца является добыча переработка марганцевых руд, выплавка чугуна, стали и сплавов, производство сухих гальванических элементов, сварка и резка металлов; выхлопные газы транспортных средств, работающих на бензине, в котором в качестве антидетонаторной присадки использован метилциклопентадиенил марганецтрикарбонил (ММТ), применение фунгицида, содержащего марганец.

Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами наиболее опасно для биологических объектов, поскольку именно тяжелые металлы включаются в природный круговорот веществ. В последнее время все чаще выявляются очаги аномально высоких концентраций тяжелых металлов. Например, в некоторых промышленных районах содержание в почве свинца превышает его фоновое значение в 22 раза, кобальта – в 10, цинка – в 28, меди в 100 раз. Из почвы металлы попадают в растения. Так, в помидорах, выращенных на расстоянии 500- 5000 м от предприятия цветной металлургии, свинца содержится в 5 – 10 раз больше, а в клубнях картофеля – 10 –170 раз больше, чем на более удаленных участках. Накапливать металлы способны также грибы, мхи, водоросли, моллюски, рыбы. Например, в карпах, выращенных в прудах возле автомагистралей, концентрация свинца превышает допустимые значения в 3 раза. Очень много проблем в черной металлургии. Выплавка чугуна и стали сопровождается образованием большого количества отходов: твердых (шлак, пыль), газообразных (дымовые газы) и жидких (сточные воды).

В окружающую среду попадают оксиды железа, алюминия, марганца и других металлов.

Ежегодно в атмосферу такого крупного центра нефтехимии, как г. Омск выбрасывается свыше 100 загрязняюших веществ, из которых 7 относятся к 1 классу опасности и 29 -ко 2. Тяжелые металлы, попавшие в почву, представляют большую опасность для природных процессов самоочищения. Период полуудаления кадмия достигает - 110 лет, цинка – 510, меди – 1500, свинца - 5900 лет. В контролируемых створах на реке Иртыш города Омска концентрации соединений железа изменились с 1998 года по 2001 от 1 до 7 ПДК, соединений меди - от 6 до 8 ПДК, цинка и марганца – от 5 до 6 ПДК.

Высокие концентрации вредных веществ отличаются на всем протяжении Иртыша, начиная от села Татарка до села Усть – Ишим. По тяжелым металлам (меди) – от23 до 26 ПДК. Марганца - от 4 до 15 ПДК. Река Омь содержит в своих водах цинк до 8ПДК, соединений железа до 14, меди до 138, марганца – от14 до 134 ПДК. Река Тара загрязнена марганцем – 32 ПДК, соединением меди – 17 ПДК, цинком – 7 ПДК в1998 г.

В 2001 максимум загрязнения снижен у марганца до25, а у меди до 7, 7 ПДК, возрос у цинка до14. Большой ущерб морям наносит сброс металлических отходов. В морские водоемы попадают различные металлы. Из них к числу наиболее токсичных относят кадмий, кобальт, ртуть, свинец и другие. Металлы поступают в водоемы в виде различных соединений, оказывая комбинированное действие на флору и фауну. Ядовитые металлы, как и другие неорганические соединения, в водной среде не подвергаются самоочищению, а тормозят эти процессы. Например, всего 3 реки – Рейн, Маас, Эльба – приносят в Северное море сотни миллионов тонн цинка, свинца, большое количество ртути и кадмия. Металлы во многих районах Мирового океана стали чрезвычайно опасными загрязнителями воды и ее обитателей, многие из которых обладают способностью накапливать токсичные вещества. Например, планктон концентрирует медь в 90 тыс. раз, свинец – в 12 тыс. раз, кобальт – в 16 тыс. раз больше по сравнению с содержанием металлов в воде.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

При взаимодействии ионов тяжелых металлов с иодидом калия образуются осадки разной окраски:

Pb + 2 + 2 I - = Pb I 2 ↓ (желтый)

Cu +2 + 2 I - = Cu I 2 ↓ (бурый)

Hg +2 + 2 I - = Hg I 2 ↓ (оранжево - красный)

При действии гидроксид ионов на ионы тяжелых металлов образуются осадки оснований разной окраски:

Fe +3 + 3 OH - = Fe (OH)3 ↓ (бурый)

Zn +2 + 2OH - = Zn (OH)2 ↓ (белый)

Mn+2 + OH - = Mn (OH)2 ↓ (белый, на воздухе до бурого)

1. В результате визуального осмотра территории АО”Сажинское” с целью изучения экологической обстановки, связанной с загрязнением почвы ионами тяжелых металлов, составлена карта с указанием места санкционированных свалок, закрытых и стихийных свалок. 2. Для определения наличия ионов тяжелых металлов в почвах различных типов свалок были взяты пробы почв: на закрытой с 1999 года свалке в 5 местах, санкционированной с 1999 года свалке в 5 местах, на крупных стихийных свалках в 3 местах. Все проведенные экспериментальные исследования имеют 3-х кратную повторность.

3. Для определения времени поступления ионов тяжелых металлов в контактный водный раствор, в 50 мл воды положили по 3 г железа, содержащего разное количество углерода, свинец и цинк. Начиная со дня закладки опыта, проводили контрольные исследования на наличие в водном растворе ионов тяжелых металлов.

4. Для выявления размеров загрязнения почвы ионами свинца летом и снежного покрова зимой у одного из источников загрязнения местности – бензоколонки АО”Сажинское” были проведены следующие исследования: а/ Для исследования были взяты пробы снега у бензоколонки АО”Сажинское” на расстоянии 0, 10, 30, 50, 70, 100, 120, 150 м от нее. Проведенные эксперименты имеют

3 –х кратный повтор. б/Для исследования были взяты пробы почвы у бензоколонки АО”Сажинское” на расстоянии 0, 10, 30, 50, 70, 100, 150, 200 от нее. Проведенные эксперименты имеют

3 –х кратный повтор. в/ Для исследования были взяты пробы почвы у бензоколонки АО”Сажинское” на глубину 10, 20, 30, 50 см. Проведенные эксперименты имеют 3 –х кратный повтор.

г/ Для выявления степени загрязнения ионами тяжелых металлов у основных автомагистралей, были исследованы 2 основные: магистраль по улице Центральная и объездная трасса, проходящая вокруг АО”Сажинское”. Исследования проводились в 10 точках по ходу магистралей и имели 3 –х кратный повтор.

д/ Для выявления сезона года, в который усиливается влияние автотранспорта проведены визуальные наблюдения загруженности магистралей по ул. Центральная и объездному шоссе. Было просчитано количество проходящих грузовых и легковых автомобилей и мотоциклов в различные сезоны года. 5. Для анализа характера проявления заболеваний, связанных с воздействием ионов тяжелых металлов были проанализированы медицинские данные на людей различных профессий. Стихийные свалки расположены в основном у домовладений жителей АО “Сажинское” или за ними. 2. При проведении эксперимента по определению наличия в почве санкционированных и стихийных свалок ионов тяжелых металлов получены следуюшие результаты: санкционированная свалка – по сравнению с 2003г остались следы загрязнения ионами свинца и железа. Выявлены новые загрязнения ионами меди в южном направлении. Усиление загрязнения ионами железа на южном, западном и восточных направлениях.

официально закрытая свалка – по сравнению с 2003г выявлены усиление загрязнения ионами свинца на всех направлениях; железа – на южном, западном и восточном направлениях, меди – на северном и восточном направлениях. Определенно новое загрязнение ионами марганца на южном и восточном направлениях.

Стихийные свалки – по сравнению с 2003г происходит усиление загрязнения ионами свинца во всех направлениях, железа – в южном, северном и восточном направлениях. Сохранились следы загрязнения ионами меди на южном и западном направлениях. Выявлено новое загрязнение ионами марганца на западном направлении.

3. В результате исследования промежутка времени, через который ионы тяжелых металлов свинец, железо и цинк поступают в контактный, водный раствор было выявлено: ионы свинца поступают в контактный водный раствор уже на 3 день. На 8 день поступление ионов ярко выражено в виде усиление окраски. На поверхности цинка заметных изменений не происходит потому, что образовавшаяся пленка нерастворимого гидроксида защищает поверхность металла от взаимодействия с водой.

У железа при контакте с водой на поверхности образуется ржавчина. Это смесь оксидов II и III железа. Для исследований использовались чугун, сталь низкоуглеродистая (железо), сталь среднеуглеродистая(инструментальная) и сталь высокоуглеродистая (конструкцион-ная). Полученные результаты таковы: чугун ионы железа появляются в контактном водном растворе через 16 часов или в 1 день сталь низкоуглеродистая – через 22 часа или в конце 1 дня сталь среднеуглеродистая - через 36 часов или на 2 день сталь высокоуглеродистая - через 48 часов или на 3 день

Поэтому можно сделать вывод о нецелесообразности долгого использования стальных труб для водопроводной питьевой воды из – за загрязнения воды, поступающими ионами тяжелого металла железа.

4. а/ При исследовании проб снега у основного источника загрязнения ионами свинца - бензоколонки АО ”Сажинское” на расстоянии от 0 до 250 м от нее выяснилось, что свинец распространился на расстоянии до 50 м от непосредственного источника загрязнения. В 2003 году это расстояние было на 50 м больше. Причины таковы – с начала 2004 г в связи с ухудшением экономического положения хозяйства уменьшилось количество завозимого бензина, а с 2007 года данная бензоколонка прекратила своё существование, в результате уменьшилось загрязнение местности ионами свинца и постепенно сокращается расстояние. б/ При исследовании проб почвы, взятых у основного источника загрязнения ионами свинца бензоколонки АО”Сажинское” на расстоянии от 0 до 250 м от нее выяснилось, что ионы свинца распространились от источника загрязнения на расстояние 70 м. В 2003 году это расстояние было на 20 метров больше. Загрязнение почвы постепенно снижается по вышеперечисленным причинам. в/ При исследовании проб почвы, взятых у основного источника загрязнения ионами свинца бензоколонки АО ”Сажинское” на глубину от 10 до 40 см выяснилось, что ионы свинца распространились в почве на глубину до 20 см. В 2003 году это расстояние было на 5см больше. Степень загрязнения почвы снижается. 5. При исследовании проб почвы, взятых у двух исследуемых автомагистралей по улице Центральной и объездной трассе, проходящей вокруг АО “Сажинское”, выяснилось, что почва у исследуемых автомагистралей загрязнена в большей мере ионами свинца. В 2-3 - встречаются ионы железа, в 1 точке – ионы меди. Во всех исследуемых точках выявлено загрязнение ионами свинца у автомагистрали по улице Центральная. По сравнению с 2003 годом произошло усиление данного процесса. 6. На экологическую обстановку местности в АО”Сажинское”, связанную с загрязнением таким ионом тяжелых металлов, как свинец существенно влияет автотранспорт. В результате анализа сложного экономического положения в данном хозяйстве было выявлено, что произошло существенное сокращение количества грузового автомобиль-ного транспорта с 8 шт. до 3. Но в тоже время в 2 раза увеличилось количество легкового автотранспорта, находящегося в личном пользовании. Поэтому загруженность автомагистралей осталась на данный момент достаточно высокой.

Проведенные визуальные наблюдения загруженности автомагистралей по улице Центральной и объездной трассе в разные сезоны года помогли выяснить, что наибольшая интенсивность движения по улице Центральной. Интенсивность движения по сезонам года такова: максимальная интенсивность – в осенний период, затем в порядке уменьшения идет лето и весна. Минимальная интенсивность движения зарегистрирована в зимний период. По объездной трассе максимальная интенсивность движения – летом. Произошло увеличение количества проходящего по трассам автотранспорта по сравнению с 2003г. По улице Центральной на 30-40 % увеличилось количество проходящих легковых автомобилей. 20-30 % возросло количество проходящих легковых и грузовых автомобилей. По объездной трассе на 25 % увеличилось количество проходящих легковых и грузовых автомобилей.

7. При анализе данных о наличии и количестве заболеваний почек и повышении артериального давления у людей, работающих в разных сферах своей деятельности выявлено, следующее:

У водителей, как людей, непосредственно контактирующих с источниками загрязнения таким ионом тяжелых металлов, как свинец, бензином повышение АД проявляется при стаже работы 5 лет, у бухгалтеров, которые много работают с отпечатанными бумагами (в состав краски входят соединения свинца) – 15 лет, у работников животноводческого комплекса – 20 лет. Уровень данных заболеваний у водителей в 2, 8 раз выше и проявляется чаще, чем у других исследуемых. У бухгалтеров уровень заболеваемости ниже, чем у водителей, но выше, чем у работников животноводческого комплекса в 1, 3 раза. Эти данные подтверждают результаты, полученные в 2003г.

8. По результатам анализов, проведенных санитарным отделом Санэпидстанции г. Тюкалинска, водопроводная вода, используемая жителями АО «Сажинское» содержит большое количество ионов железа. Они вызывают заболевание пищеварительной системы человека, в частности уменьшение секреции желудка и его поражения, способствуют возникновению гастрита и стоматита и язвы желудка. В АО «Сажинское» наблюдается тенденция к увеличению количества больных язвой желудка и гастритом. Так в 2001 году на учете в медицинском учреждении с такими заболеваниями стояло – 11 человек, в 2002 году – 12 человек, а в 2003 году уже 14 человек. Причина – низкое качество питьевой водопроводной воды, длительное использование водопроводных стальных труб без их замены на новые. В связи с реализацией федеральной и областной программ «Газификации села» водопровод из стальных труб, обеспечивающий питьевой водой население села, прекратил свою работу. На период до постройки нового водопровода жители используют привозную очищенную воду из районного центра и воду из водонапорной башни. Это положительно повлияло на здоровье населения.

В результате уменьшения воздействия на пищеварительную систему населения ионов тяжелого металла железа происходит постепенное уменьшение количества больных язвой желудка и гастритом. В 2005г на учете в медицинском учреждении стояло – 14 человек, в 2006г – 12 человек, а в 2008г только 10 человек. 9. Отопление жилья и административных зданий, школы и детского сада в АО “Сажинское” осуществляется с помощью центральной котельной, расположенной через дорогу от улицы 1 Восточной. До ноября 2003 года для получения тепловой энергии использовали сжигание мазута. Известно, что при сгорании мазута в окружающую среду выделяются ионы никеля. Эти ионы вызывают заболевания печени и почек. 16% жителей, проживающих по улице 1 - Восточная в 2003г стояли на учете в медицинском учреждении с заболеванием печени и 4% с заболеванием почек с операционным вмешательством. По улице Омская с таким же количеством жителей таких заболеваний не зарегистрировано. Эта улица находится на противоположном краю села. С ноября 2003 года в связи с реализацией федеральной и областной программ «Газификации села» отопление было переведено с мазутного на газовое, что положительно повлияло на здоровье жителей села. За прошедшие 5 лет произошло уменьшение числа больных с заболеваниями печени и почек по улице 1 Восточная. Количество заболеваний печени снизилось с 5 до 3 т. е. на 40 %.

ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

С древних времен известно, что некоторые виды растений от деревьев до мхов и лишайников буквально аккумулируют определенные элементы, вытягивая их из окружающей среды и накапливая их в своих тканях до концентраций, во много раз превышающих те, что наблюдаются в почве, на которой они растут. Это явление решили подробно исследовать / с целью практического использования / ученые из университета в Глазно. Они собирают типичные для флоры Великобритании быстрорастущие деревья типа тополя, ольхи или ивы и высаживают их на сильно загрязненных тяжелыми металлами участках, которых очень много в небольшой по территории стране. Использование в качестве растений – накопителей именно деревьев дает преимущество

Прежде всего, вокруг посаженных на пустырях деревьев образуются экосистемы, включающие травянистую и кустарниковую растительность, эффективно укрывающую и связывающую почву. Кроме этого, достаточно хорошо разработана технология лесозаго-товок. Поэтому выросшие деревья можно будет просто срубить с целью извлечения из них металлов. Такая промышленная обработка гораздо проще и дешевле, чем химическая обработка почвы. В принципе древесину можно было бы использовать даже в качестве топлива, но только на промышленных тепловых электростанциях, оснащенных специаль-ными устройствами, предотвращающими попадание тяжелых металлов в атмосферу.

На повестке дня ученых так же богатейший потенциал, который могла бы предоставить для решения этой проблемы геная инженерия: конструирование различных биологичес-ких организмов, предназначенных для пожирания ядовитых металлов. В сочетании с бактериями, разрушающими органические загрязнения, они могли бы могли решать вопрос о комплексном обновлении почвы на местах бывших свалок, заводских территорий и других мест. [ 8]

Для того, чтобы избежать попадания в организм человека ионов свинца, кадмия, кобальта с выхлопными газами, искали разностороннее решение проблемы. Свинец можно заменить альтернативными материалами. При изготовлении аккумуляторов можно добавлять вместо свинца такие металлы, как цинк, серебро, никель. При добавлении к бензину – каталитический реформинг, пигменты – цинк, титан, для изготовления трубопроводов – асбест, алюминий, в кабельной промышленности и кровельном покрытии - пластмассы, а для второго еще и цемент. [ 25 ]

Известно, что многие тяжелые металлы попадают в организм человека при сгорании различных видов топлива, в том числе этилированного бензина. Как же решается проблема замены добавляемого в бензин в качестве антиокислителя тетраэтилсвинца? В своих поисках ученые опробовали почти все элементы таблицы Менделеева и вынуждены были признать, что немногие из них могут быть использованы для этих целей. По многим причинам в числе претендентов оказались соединения марганца. В нашей стране работы, связанные с созданием антидетонаторов на основе элементоорганических соединений марганца (ЦТМ), ведутся под руководством академика А. Н. Несмеянова. Уже выполнен обширный комплекс моторных и эксплуатационных испытаний, а общий пробег автомобилей различных марок на топливах с присадками ТЦМ составили около 30 млн. км. Оказалось, что бензин с этими присадками обеспечивает нормальную эксплуатацию автомобилей в диапазоне пробега 60 – 100 тыс. км. Каталитические нейтрализаторы, отработавших газов, при этом работают безотказно. А токсичность выхода остается на уровне обычного бензина. В последнее время на нефтеперерабатывающих предприятиях страны широко внедряется процесс каталитического риформинга низкооктановых бензинов. Отличие данной установки заключается в том, что она позволяет эффективнее облагораживать горючее. В результате можно выпускать неэтилированные, малотоксич-ные бензины. Они считаются относительно чистыми. Использование таких бензинов снижает загрязненность атмосферного воздуха, увеличивает срок службы автомобильных двигателей, сокращает расход топлива. Кроме этого, можно решить проблему способом замены бензина на газ. Высокооктановое, стабильное по составу газовое топливо хорошо смешивается с воздухом и равномерно распределяется по цилиндрам двигателя, способствуя более полному сгоранию рабочей смеси. Суммарный выброс токсичных веществ у автомобилей, работающих на сжиженном газе, значительно меньше, чем у машин с бензиновыми двигателями. Так грузовик “ЗИЛ –130”, переведенный на газ, имеет показатель по токсичности почти в 4 раза меньше, чем его бензиновый собрат. Перевод автотранспорта на газобалонное топливо обеспечивает экономию бензина и уменьшает выброс в атмосферу вредных веществ. Кроме этого, сжиженный газ пока дешевле бензина

Все чаще специалисты обращаются к идее создания “ чистого” автомобиля. Речь, как правило, идет об электромобиле. Cпециалисты понимают, что перевод всего автотранс-порта на электротягу потребовал бы колоссального расхода электроэнергии для зарядки батарей, дефицитных материалов для их изготовления. В этом нет нужды. Ведь, например, автомобили и междугородные автобусы, магистральные автопоезда, конечно более современные и экономичные, чем нынешние, можно и в будущем эксплуатировать на жидком и газовом топливе. В местах же наибольшего скопления автотранспорта, в интересах защиты окружающей среды признан целесообразным перевод его на электротягу. Это потребует в 15 – 20 раз меньше затрат энергии и других ресурсов и даст 5 – 7 % экономии топлива.

В настоящее время в нашей стране производятся автомобили 5 марок. Электромобиль Ульяновского завода (УАЗ 451 – МИ) отличается от остальных моделей системой электродвижения на переменном токе и встроенном зарядном устройстве. Это позволяет производить подзарядку батарей свинцово – кислотных аккумуляторов непосредственно от городской сети. Машины этой марки уже используются в Москве для доставки продуктов в магазины и школьные буфеты. В интересах защиты окружающей среды считается целесообразным перевод автотранспорта на электротягу, особенно в крупных городах. [ 7]

Все громче заявляет о себе ионоход - судно, на борту которого нет привычного для нас двигателя. Оно движется за счет энергии ионов, появляющихся при пропускании тока через воду.

Ученые предлагают заменить горючее другим, менее опасным и экологически чистым. Наши конструкторы создали автомобиль, работающий на водороде. Американские изобретатели создали модель, в которой «горючим» служит жидкий азот.

Для того, чтобы уменьшить поступление вредных для человеческого организма ионов тяжелых металлов, нужно провести комплексную реорганизацию системы работы различных промышленных предприятий, шире внедрять новые технологические решения на производствах. Нужно комплексно использовать добываемые руды, улавливать и использовать газообразные выбросы, производить обязательную переработку твердых отходов, направленную на снижение их токсичности и появление нового источника сырья. Кроме этого, нужно постоянно повторно вовлекать в технологический процесс очищенные стоки, разрабатывать и внедрять безотходные малоотходные технологии (например, бездоменный процесс получения железа). Шире использовать на металлургических предприятиях новый перспективный метод получения стали путем прямого восстановления железа из руды. Этот метод позволяет резко сократить расход воды и кислорода и практически исключить загрязнение атмосферы. Нужно полностью менять существующие технологии самих производств и шире внедрять замкнутые технологические циклы с оборотно - повторными системами водоснабжения, заменять водное охлаждение воздушным, внедрять безводную и бессточную технологии. Для удаления ионов, в том числе ионов тяжелых металлов, из сточных вод в последнее время все большее распространение получает метод ионного обмена. За последние 50 лет человечество накопило огромные количества отходов производства и быта. Все они содержат огромное количество вредных веществ, в том числе и тяжелых металлов. В перспективе промышленные и бытовые отходы должны стать основными источниками сырья для выпуска различной продукции. Коэффициент использования отходов в Омской области в качестве вторичного сырья составляет 10 – 12 %. Остальные отходы по существующей сегодня технологии либо вывозятся на свалки, либо на полигоны, где их подвергают захоронению. В последние годы довольно остро стоит проблема удаления старых люминесцентных ламп, широко применяемые, в том числе и в нашей школе. На свалку их вывозить запрещено по экологическим соображениям, так как они содержат ядовитый металл – ртуть. В Белоруссии на Минском перерабатывающем производстве из них извлекают ртуть, используется и стекло. Наиболее перспективной и экологически чистой технологией для переработки различных твердых бытовых отходов, в том числе содержащих тяжелые металлы, являются пиролизные установки. Работающие при сравнительно низких температурах, они могут перерабатывать практически любой горючий материал.

Ученые предлагают шире использовать биологические методы борьбы для разложения вредных соединений на более простые и безопасные. В 1980 годах в США выведены особые микробы, способные уничтожать ядовитые отходы. Такими микробами можно засевать участки почв или водоемы и превращать их в экологически чистые.

Кроме этого, нужно полностью запретить и исключить из применения стойкие и высокотоксичные гербициды и инсектициды и другие вещества, содержащие тяжелые металлы, в том числе ртуть. Необходимо заменить эти соединения на экологически чистые и безопасные.

В Ы В О Д Ы

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

1. Учащиеся и население АО «Сажинское» знакомы с тяжелыми металлами, знают о вредности и, частично, о путях поступления тяжелых металлов в организм человека. Хотя информированность населения по сравнению с 2003г, а в первую очередь учащихся старших классов школы возросла на 7% , все население ещё слабо информировано о последствиях воздействия тяжелых металлов на организм человека, не учитывается фактор близости источника опасности, постоянность воздействия, серьезность последствий от одновременного воздействия различных тяжелых металлов на организм, вот поэтому очень важно продолжить пропаганду экологических знаний на данную тему.

2. В результате визуального осмотра территории АО «Сажинское» на карте было отмечено увеличение количества свалок от 43 штук в 2003г до 47 в 2008г. Из них: санкционированная – 1, официально закрытая – 1, стихийные – 45 шт. Размеры стихийных свалок варьируют от 1 м на 1,5 м до 35 на 43,8 м у самой крупной. При этом 8 свалок остались прежнего размера, а остальные увеличились в длину от 11м, как санкционированная свалка до 2,5 м, как стихийные. Увеличение в ширину - от 29м как санкционированная свалка до 0,8м как стихийные.

3. При проведении эксперимента по определению ионов тяжелых металлов в почве свалок выявлено, что по сравнению с 2003г в почве санкционированной свалки остались следы загрязнения ионами свинца и железа. Выявлены новые загрязнения ионами меди в южном направлении. Произошло усиление загрязнения ионами железа на южном, западном и восточных направлениях.

На официально закрытой свалке по сравнению с 2003г выявлены усиление загрязнения ионами свинца на всех направлениях; железа – на южном, западном и восточном направлениях, меди – на северном и восточном направлениях. Определенно новое загрязнение ионами марганца на южном и восточном направлениях. Это говорит в необходимости запрета использования данной территории для хозяйственных нужд населения или посадки картофеля. Ионы тяжелых металлов, содержащиеся в почве, усваиваются растениями и поступают в организм человека, вызывая различные отклонения в здоровье.

Стихийные свалки – по сравнению с 2003г происходит усиление загрязнения ионами свинца во всех направлениях, железа – в южном, северном и восточном направлениях. Сохранились следы загрязнения ионами меди на южном и западном направлениях. Выявлено новое загрязнение ионами марганца на западном направлении.

4. Если для изготовления отдельных фрагментов водопроводных кранов и других изделий, соприкасающихся с пищевыми продуктами, используется металл свинец, то его ионы попадут в организм человека уже на 5 день. Железо чаще всего используется для изготовления стальных водопроводных труб. Оно, лишённое смазки, уже через сутки начинает реагировать с водой и образуется ржавчина. Через 3 дня ионы железа начинают поступать с водой и пищей в организм человека. Чем дольше использование стальных водопроводных труб, тем опаснее становится протекающая по ним вода в результате увеличения количества поступающих ионов железа. Поэтому можно сделать вывод о нецелесообразности долгого использования стальных труб для водопроводной питьевой воды из – за загрязнения её поступающими ионами тяжелого металла железа.

5. Бензоколонки на самом деле являются источниками загрязнения ионами свинца снега в зимний период. Распространение ионов свинца, по данным проведенного эксперимента, произошло до 50м от непосредственного источника загрязнения. В 2003 году это расстояние было на 50 м больше. Причины таковы – с начала 2004 г в связи с ухудшением экономического положения хозяйства уменьшилось количество завозимого бензина, а с 2007года данная бензоколонка прекратила своё существование. В результате уменьшилось загрязнение местности ионами свинца и постепенно сокращается расстояние распространения. Растаявший снеговой покров весь накопленный свинец передает почве. Поэтому и наблюдается загрязнение окружающей местности вблизи источника загрязнения. В почве ионы свинца обнаруживались на расстоянии до 70 м от источника загрязнения. В 2003 году это расстояние было на 20 метров больше. Загрязнение почвы постепенно снижается по вышеперечисленным причинам.

При исследовании проб почвы, взятых у основного источника загрязнения ионами свинца бензоколонки АО”Сажинское” на глубину от 10 до 40 см выяснилось, что ионы свинца распространились в почве на глубину до 20 см. В 2003 году это расстояние было на 5см больше. Степень загрязнения почвы снижается.

6. На экологическую ситуацию местности, связанную с загрязнением таким тяжелым металлом, как свинец существенно влияет работающий автотранспорт. Проведенные визуальные наблюдения загруженности дорог по улице Центральной и объездному шоссе в разные сезоны года помогли выяснить, что наибольшая интенсивность движения характерна для автомагистрали по улице Центральной. Интенсивность движения по данной автомагистрали по сезонам года такова: максимальная интенсивность – в осенний период, затем в порядке уменьшения идет лето и весна. Минимальная интенсивность движения зарегистрирована в зимний период. По объездной трассе максимальная интенсивность движения – летом. Произошло увеличение количества проходящего по трассам автотранспорта по сравнению с 2003г. По улице Центральной на 30-40 % увеличилось количество проходящих легковых автомобилей. 20-30 % возросло количество проходящих легковых и грузовых автомобилей. По объездной трассе на 25 % увеличилось количество проходящих легковых и грузовых автомобилей.

7. Интенсивность движения влияет на степень загрязнения почвы ионами тяжелых металлов. Поэтому по результатам эксперимента почва у автомагистрали по улице Центральной во всех исследуемых точках загрязнена ионами свинца. По сравнению с 2003 годом произошло усиление данного процесса.

8. При анализе медицинских показаний у людей различных сфер деятельности таких, как животноводы, бухгалтера и водители автотранспорта выяснилось, что у водителей, как лиц непосредственно контактирующих с источником загрязнения таким тяжелым металлом как свинец, повышение АД проявляется при стаже работы – 5 лет, бухгалтеров –15 лет, работников животноводческого комплекса – 20 лет. Уровень заболеваемости у водителей в 2, 8 раз выше, чем у других групп исследуемых лиц. У бухгалтеров уровень заболеваемости ниже, чем у водителей, но выше, чем у работников животноводческого комплекса. Эти данные подтверждают результаты, полученные в 2003г.

9. При сгорании мазута, используемого для отопления, в окружающую среду выделяются ионы никеля, которые вызывают заболевания печени и почек. 16% жителей, проживающих по улице 1 Восточная напротив кочегарки в 2003г стояли на учете в медицинском учреждении с заболеванием печени и 4% с заболеванием почек с операционным вмешательством. По улице Омская в противоположной стороне села с таким же количеством жителей подобных заболеваний не зарегистрировано. С ноября 2003 года в связи с реализацией федеральной и областной программ «Газификации села» отопление было переведено с мазутного на газовое, что положительно повлияло на здоровье жителей села. За прошедшие 5 лет произошло уменьшение числа больных с заболеваниями печени и почек по улице 1 Восточная. Количество заболеваний печени снизилось с 5 до 3 т. е. на 40 %.

10. В связи с реализацией федеральной и областной программ «Газификации села» старый водопровод из стальных труб, обеспечивающий питьевой водой население села, прекратил свою работу. На период до постройки нового водопровода жители используют привозную очищенную воду из районного центра (областная программа «Чистая вода») и воду из водонапорной башни. Это положительно повлияло на здоровье населения.

В результате уменьшения воздействия на пищеварительную систему населения ионов тяжелого металла железа происходит постепенное уменьшение количества больных язвой желудка и гастритом. В 2005г на учете в медицинском учреждении стояло – 14 человек, в 2006г – 12 человек, а в 2008г - только 10 человек.