Свинец хром никель цинк это металлы: Анализ токсичных элементов

Свинец хром никель цинк это металлы: Анализ токсичных элементов | SHIMADZU EUROPA

alexxlab | 04.03.1981 | 0 | Разное

Содержание

Влияние различных систем удобрения на накопление тяжелых металлов в сельскохозяйственной продукции

Белоус Н.М. Влияние различных систем удобрения на накопление тяжелых металлов в сельскохозяйственной продукции / Н.М. Белоус, В.Ф. Шаповалов, Ф.В. Моисеенко, М.Г. Драганская // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии.- Брянск, [2006].- С. 22-29
На примере Новозыбковского района.
— Экология сельского хозяйства области

Н. М. Белоус, В. Ф.Шаповалов, Ф. В. Моисеенко, М. Г. Драганская

Брянская государственная сельскохозяйственная академия

Новозыбковская государственная сельскохозяйственная опытная станция ВНИИА

им. Д.Н. Прянишникова.

В процессах современной хозяйственной деятельности населения Земли происходит загрязнение окружающей среды различными химическими средствами, в том числе токсическими – токсикантами.

По степени опасности химические вещества подразделяются на три класса (ГОСТ 17.4.1.02-83): 1 – высоко опасные, 2 – умеренно опасные, 3 – малоопасные (табл. 1).

Таблица 1

Отнесение химических веществ, попадающих в почву из выбросов, отбросов, отходов к классам опасности

Класс опасности	Химическое вещество
1	Мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор, бена (а) пирен.
2	Бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром.
3	Барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, ацетофенон.

Установлено, что наиболее опасными токсикантами, оказывающими непосредственное отрицательное влияние на человека и животного, а также вызывающими в их организме синергетические эффекты являются тяжелые металлы [1].

Основными загрязнителями среди тяжелых металлов являются кадмий, ртуть, свинец, мышьяк, хром. Они оказывают негативное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур, ухудшают качество продукции, нарушают системы иммунных барьеров, что приводит к поражению растений болезнями и вредителями. Существенное ингибирование ферментов в почве вызывают также серебро, никель и цинк.

Принято считать действие тяжелых металлов на сельскохозяйственные культуры отрицательным, если урожай достоверно снижается на 10% и более [2].

Тяжелые металлы – группа химических элементов, имеющих плотность более 5 г/см³или относительную атомную массу более 40. Однако имеется группа металлов, за которыми закрепилось только одно негативное понятие – «тяжелые» в смысле «токсичные». Эту группу составляют ртуть, кадмий и свинец.

Тяжелые металлы принципиально изменяют поступление в растения микроэлементов, выполняющих важные биохимические функции, органически связанные с повышением устойчивости организма к ионизирующему облучению. Это обстоятельство имеет принципиальное значение для зон радиоактивного загрязнения. Принятые в настоящее время предельно-допустимые концентрации (ПДК) содержания тяжелых металлов в почах не учитывают эти аспекты, и базируются лишь на санитарно-гигиенических критериях.

Ртуть оказывается в культурном ландшафте в результате использования ее соединений в качестве фунгицидов.

Поступление кадмия может быть связано с широким использованием в сельском хозяйстве фосфатов.

Свинец поставляется в агросферу в основном с отработанными газами двигателей внутреннего сгорания автомобильного транспорта.

Однако во всех случаях сельскохозяйственные территории подвергаются локальному загрязнению за счет автомобильного транспорта. При этом необходимо учитывать, что загрязнение почвенного покрова происходит, как правило, полуэлементным составом токсических веществ.

Свинец аккумулируется почвой и растениями. Токсическое действие его на растения проявляется с концентрации порядка 5 мг/кг почвы и выше. Однако соединения свинца вредны для растений во всех концентрациях.

Кадмий характеризуется высокой токсичностью относительно к почвенной биоте и фитотоксичностью. Высокая фитотоксичность кадмия объясняется в первую очередь тем, что он может выступать в роли цинка во многих биохимических процессах, нарушая работу ферментов, связанных с дыханием и другими физиологическими процессами (карбоангидра-за, различные дегидрогеназы и фосфатозы), а также участвующих в белковом обмене (про-теиназа и пептидаза), ферментов нуклеинового обмена и др. Как химический аналог цинка, кадмий заменяет его в анаиматической системе, необходимой для фосфоритования глюкозы и сопровождающей процесс образования и потребления углеводов.

Замещение цинка кадмием в растительном организме приводит к цинковой недостаточности, что в свою очередь вызывает угнетение и гибель растений. Высокой чувствительностью к недостатку цинка характеризуются большинство плодовых культур: вишня, груша, яблони; из сельскохозяйственных культур – луговые травы, морковь, редька, фасоль, горох, шпинат, кукуруза. Это обстоятельство необходимо учитывать для почв песчаных, малогуму-сированных, нуждающихся в микроэлементах [1].

Многие исследователи делают вывод, что предельная концентрация кадмия в почве, с учетом его токсического действия на микробиологические процессы и снижение уровня плодородия почв должна находиться, в зависимости от состояния естественного уровня плодородия, в пределах от 0,2 до 2,0 мг/кг почвы. При этом в одних и тех же условиях разные виды растений усваивают из почвы различные количества свинца и кадмия. Отмечается повышенное накопление свинца и кадмия зеленым луком, морковью, свеклой, капустой, картофелем, помидорами [9].

Изложенное выше указывает на необходимость проведения детального обследования сферы сельскохозяйственного производства на загрязненных радионуклидами почвах по содержанию свинца и кадмия в продукции, производимой в этих условиях.

Тяжелые металлы поступают в сельскохозяйственные растения следующими путями:

С осадками сточных вод, сточными водами и бытовым мусором [1,2,3].

Основным источником атмосферного загрязнения, связанного с деятельностью человека, являются тепловые и иные электростанции (27%) предприятия черной металлургии (24,3%), предприятия по добыче нефти (15,5%), транспорт (13,1), предприятия цветной металлургии (10,5%), а также предприятия по добыче и изготовлению строительных материалов (8,1%) [1].

Тяжелые металлы в минеральных удобрениях являются естественными примесями, содержащимися в горнорудах. Наиболее существенными как по набору, так и по концентрациям примесей тяжелых металлов являются фосфорные удобрения. Среди элементов, содержащихся в простом суперфосфате, могут присутствовать кадмий, хром, кобальт, медь, свинец, никель, ванадий, цинк.

Пестициды представлены всеми химическими соединениями, преимущественно органическими, некоторые из них являются органоминеральными или чисто минеральными веществами. Отдельные пестициды содержат в своем составе тяжелые металлы, такие, как ртуть, медь, цинк, железо.

Очистка сточных вод канализаций крупных городов и районных центров с развитой промышленностью дает большое количество осадка, состоящего из органического вещества с различными минеральными включениями. Органическое вещество коммунальных стоков обладает способностью поглощать из воды катионы солей тяжелых металлов. В осадках сточных вод могут находиться такие элементы как: марганец, кобальт, молибден, ртуть, барий, свинец, цинк, медь, никель, кадмий, хром, серебро, олово [1,3].

Из отходов промышленности, используемых в качестве удобрений, необходимо назвать различные шлаки, золу каменного угля и сланца, фосфогипс, цементную пыль. В отходах промышленности, в частности, в составах шлаков, содержатся такие тяжелые металлы, как стронций и хром.

Интенсивное использование минеральных, органических удобрений и мелиорантов (извести) изменяет химию элементов в почве, их подвижность. Так, физиологически кислые минеральные удобрения повышают подвижность кадмия и цинка в почвах, физиологически щелочные – снижают. Внесение в почву органических удобрений и извести уменьшает подвижность тяжелых металлов из почвы. Обычно прирост биомассы растений определяет поступление металлов из почвы, в результате концентрации их в растениях уменьшается, а вынос из почвы увеличивается.

Минздравом России 27.12.1994 года были утверждены Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.020-94 «Ориентировочно — допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах». Эти нормативы дифференцированы в разрезе типов почв. В таблице 2 представлена группировка песчаных и супесчаных почв.

Таблица 2

Группировка песчаных и супесчаных почв для агроэкологической оценки по содержанию валовых форм тяжелых металлов и мышьяка, мг/кг

(Максимов и др., 2002г).

№№	Элемент	Класс	Группы
пп	Элемент	опасности	1	5	3	4	5
1	Мышьяк	1	<1,0	1,0-2,0	2,1-4,0	4,1-6,0	>6,0
2	Ртуть	1	<1,0	1,0-2,1	2,2-4,2	4,3-6,2	>6,2
3	Свинец	1	<16,0	16,0-32,0	32,1-64,0	64,1-96,0	>96,0
4	Цинк	1	<27,0	27,0-55,0	55,1-110	110,1-165	>165
5	Кадмий	1	<0,25	0,25-0,50	0,51-1,00	1,01-1,50	>1,5
б	Медь	2	<16,0	16,0-33,0	33,1-165	165,1-330	>330
7	Никель	2	<10,0	10,0-20,0	20Д-100	100,1-200	>200
8	Хром**	2	<50,0	50,0-100	101-500	501-1000	>1000

Примечание: * – численное значение верхней границы 2-й группы соответствует ПДК (ОДК) элемента в почвах. ** – только для трехвалентного хрома.

Градация почв по содержанию валовых и подвижных форм тяжелых металлов включает 5 групп. Первая группа соответствует концентрации элементов в почвах ниже 0,5 ПДК (ОДК), а численное значение верхней границы второй группы соответствует ПДК (ОДК) данного элемента в почве. Почвы, попавшие в третью группу, относятся к территории с неудовлетворительной экологической ситуацией. Четвертая группа характеризует почвы с чрезвычайной экологической ситуацией, а пятая – к зоне экологического бедствия. Почвы, относящиеся к первым трем группам агроэкологической оценки пригодны для возделывания всех сельскохозяйственных культур., однако на почвах, отнесенных к третьей группе, вся продукция растениеводства должна систематически контролироваться на содержание тяжелых металлов.

Почвы, относящиеся к зонам чрезвычайной и катастрофической экологической ситуации, пригодны для возделывания только технических культур по специальной технологии [2].

По данным агрохимической службы Минсельхоза России объем обследованных пахотных земель на содержание тяжелых металлов по отношению к их общей площади на 01.01.2000 г. в целом по Брянской области составляет (тыс. га): свинец -24,5 (1,97%), кадмий -24,5 (1,97%), цинк -24,5 (1,97%), медь -24,5 (1,97%). Следует отметить, что к наиболее загрязненным регионам имеющие загрязненные почвы относится Брянская область – по свинцу (АЗ%). по кадмию П .8%Y

Для того, чтобы проследить, как влияет систематическое внесение удобрений на изменение содержания микроэлементов и тяжелых металлов в дерново-подзолистой песчаной почве, в 1988 г. после четырех ротаций 8-польного севооборота был проведен анализ почвенных образцов на содержание подвижных форм микроэлементов (табл. 3).

Внесение удобрений не сказалось на содержание в почве железа, незначительно повысило содержание никеля и меди.

Возросло содержание цинка, марганца, стронция. Увеличение содержания цинка и марганца связано с внесением торфонавозного компоста, а стронция с внесением фосфоритной муки. Наблюдается увеличение содержания в почве под влиянием удобрений свинца ( с 0,07 до 0,14 мг/кг), хрома (с 0,26 до 0,43 мг/кг), кобальта (с 0,20 до 0,56 мг/кг) и особенно кадмия (с 0,06 до 0,044 мг/кг).

Таблица 4

Влияние длительного применения удобрений на содержание микроэлементов в дерново-подзолистой песчаной почве (мг/кг).

Вариант

Си

Картофель

0,62

13,2

8,0

2,0

0,07

0,24

0,26

0,20

0,006

0,69

ТНК (80т/га) +СаСО₃(1,5т/га) +

N300P400K360

0,71

13,0

10,3

2,6

0,14

0,27

0,43

0,56

0,044

0,86

На содержание микроэлементов в почве оказывает влияние вносимый торфонавозный компост. Повышенное содержание цинка, марганца, меди, никеля обусловлено внесением повышенной дозы компоста -80 т/га в год, хрома, кобальта, кадмия – внесение фосфоритной муки.

Следует отметить, что содержание микроэлементов в почве ниже оптимального и их применение дает положительный эффект, что подтверждено дополнительными исследованиями. Содержание тяжелых металлов не достигает предельно допустимых концентраций.

Для разработки способов нейтрализации негативного развития процессов загрязнения проведены экспериментальные исследования в 1988-1991 гг. в опытном хозяйстве ВНИИА «Волна революции» Новозыбковского района Брянской области на дерново-слабоподзолистой песчаной почве. Агрохимические показатели плодородия почвы пахотного слоя на опытном участке перед закладкой опыта были следующими: содержание гумуса 1,66%, рН сол-6,6, сумма поглощенных оснований 5,14 м. экв. на 100 г почвы, подвижных форм фосфора 250 мг/кг и обменного калия 200 мг/кг. Опыт был заложен по схеме, разработанной В.Н. Перегудовым (1976,1983), на основе теории планирования многофакторного эксперимента, включает 32 варианта и представляет специальную выборку -1/8 часть полного факториального эксперимента 4x4x4x4. Каждый вид удобрений и их сочетаний изучали на двух фонах: естественный и сидеральный горчица белая, 15 т/га зеленой массы.

Размер делянок 60 м . Свинец и кадмий в пробах картофеля определяли после мокрого озоления на атомно-обсорбционном спектрометре.

Таблица 5

Влияние удобрений на содержание кадмия и свинца в клубнях картофеля, мг/ кг (в среднем за 1989-1991 гг.)

Вариант		Содержание кадмия		Содержание свинца
Вариант		Естественный фон	Сидеральный фон	Естественный фон	Сидеральный фон
Контроль		0,025	0,100	0,83	1,08
Навоз, 80 т/га		0,045	0,075	0,90	1,27
N₁₂₀		0,045	0,003	1,10	1,03
Р₁₂₀		0,055	0,025	0,68	0,74
K₁₂₀	0,060		0,025	1,00	1,07
N₁₂₀P₁₂₀	0,065		0,023	0,68	0,72
N₁₂₀K₁₂₀	0,080		0,065	0,59	1,00
Р₁₂₀К₁₂₀	–		0,030	0,64	0,88
N₆₀P₆₀K₆₀	0,020		0,030	0,55	0,78
N₁₂₀P₁₂₀K₁₂₀	0,050		0,070	0,80	0,91
N₁₈₀P₁₈₀K₁₈₀	0,050		0,005	0,84	1,05
В среднем по фону	0,045		0,041	0,78	0,96

Как видно из данных таблицы 3 содержание кадмия в клубнях картофеля на естественном фоне находятся в пределах 0,020-0,80 мг/кг, на сидеральном фоне 0,005 -0,100 мг/кг сухой массы клубней.

В нескольких пробах концентрация кадмия была очень мала, что по вышеуказанной методике не определяли. При содержании абсолютно сухого вещества в клубнях картофеля 22,5% ПДК равняется 13,3 мг/кг. Следовательно, во всех вариантах практически все полученные результаты по содержанию кадмия значительно ниже этого показателя. Существенного влияния разных доз, сочетаний и соотношений удобрений и фона на накопление кадмия в клубнях картофеля также не отмечено.

Содержание свинца в высушенных пробах клубней картофеля колебалось в пределах 0,55-1,10 мг/кг, составляя в среднем за два года по естественному фону 0,78 мг/кг и сидеральному -0,96 мг/кг, то есть по сидерату отмечали повышение содержания свинца в клубнях картофеля на 18%.

В среднем за годы исследований максимальное (1,07 мг/кг) содержание свинца по сидеральному фону выявлено в варианте при внесении калийных удобрений К:2о, а по естественному фону 1,10 мг/кг в варианте N120, то есть во всех вариантах с удобрениями накопление свинца в клубнях картофеля было значительно ниже ПДК. Если рассматривать варианты опытов, то уменьшение содержания свинца в клубнях картофеля при применении удобрений на естественном фоне произошло в вариантах N₆₀P₆₀K₆₀N₆₀K₆₀.

На сидеральном фоне во всех вариантах от внесения бесподстилочного навоза в дозе 80 т/га увеличивало содержание свинца в клубнях картофеля на 11%, на остальных вариантах опыта содержание свинца в клубнях картофеля незначительно уменьшилось.

На Новозыбковской опытной станции, расположенной на дерново-подзолистой песчаной почве с содержанием гумуса 1,4-1,7% (по Тюрину) рН_сол-6,2-6,3, фосфора и калия по Кирсанову 28-35 и 5-7 мг на 100 г почвы, обозначилась необходимость изучения влияния органических удобрений в виде возрастающих доз подстилочного, бесподстилочного навоза КРС и свиного сбалансированных по азоту на поступление тяжелых металлов в клубни картофеля. В физическом весе одинарная доза подстилочного навоза -40 т/га, бесподстилочного навоза -35 т/га, свиного-32 т/га. Применяли все виды навоза в дозах от одной до трех под первую культуру севооборота картофель.

Тяжелые металлы особенно прочно фиксируются верхним горизонтом почвы богатым гумусом. Поэтому в детоксикации тяжелых металлов важная роль принадлежит органическим удобрениям, которые образуют с ними органо-минеральные соединения низкой растворимости.

В наших исследованиях увеличение органического вещества в почве, за счет высоких доз различных видов навоза, значительно в 2,4-7,0 раз уменьшило поступление тяжелых металлов в клубни картофеля.

Применение двойной дозы 80т/га подстилочного навоза снизило 2,4 раза, содержание меди, в 4,6 раза цинка и в 3,0 раза свинца. От применения трех доз подстилочного навоза (120 т/га) эффект снижения возрос: меди уменьшилось в 7 раз, а цинка и свинца не обнаружено по сравнению с вариантом без навоза (табл.5).

Таблица 5

Влияние видов и возрастающих доз навоза на содержание тяжелых металлов в клубнях картофеля, мг/кг (1996-2002гг).

Вариант	Подстилочный навоз КРС			Бесподстилочный навоз КРС				Свиной	навоз
Вариант	Сu	Zn	Рb	Сu	Zn	Рb	Сu	Zn	Рb
Без на-воза-кон-троль	1,35	2,25	0,12	1,75	0,9	0,04	1,55	1,25	0,09
Две дозы	0,57	0,49	0,04	1,55	1,25	0,09
Три дозы	0,19	не обнаружено	не обнаружено	0,97	0,23	не обнаружено	0,86	0,39	не обнаружено

Бесподстилочный и свиной навоз в применении тройной дозы проявили эффект действия на понижение меди в 1,8 раза, цинка – в 3,9 и 3,2 раза, наличие свинца в клубнях картофеля не обнаружено.

Интенсивное использование минеральных, органических удобрений и особенно извести изменяет химию тяжелых металлов в почве и их подвижность [4,6,7,8]. Поэтому изучение этой проблемы весьма актуально. В связи с этим нами были проведены экспериментальные исследования в 1993-2003 гг. в полевом стационарном опыте на дерново-слабоподзолистой почве. Агрохимическая характеристика пахотного слоя почвы была следующая: содержание гумуса 1,56-1,76%, рН_С0Л.-4,8-5,()6, содержание подвижных Р₂О₅ и К₂О, оответственно 259-281 и 33-64 мг на 1 кг почвы соответственно.

Результаты наших исследований, полученные в полевых опытах, показали, что ртути и кобальта в продукции не обнаружено.

Содержание меди в сухом веществе картофеля колебалось в пределах 0,59 -1,92 и не превышало допустимого уровня (ГОСТ -96-5 мг/кг) (табл.6).

Таблица 6

Влияние удобрений на содержание тяжелых металлов в клубнях картофеля, мг/кг сухого вещества

Вариант	Содержание, мг/кг
Вариант	медь	свинец	цинк	кадмий
Контроль	1,64	0,12	7,0	0,015
Навоз 80 т/га	1,13	0,30	3,3	0,017
Навоз 40 т/га +N₇₅P₃₀K₉₀	1,46	0,09	5,1	0,044
N₇₅P₃₀K₉₀	1,92	0,13	5,9	0,056
N₂₂₅P₉₀K₂₇₀	1,77	0,20	5,9	0,039
Навоз 40 т/га + N₇₅P₃₀K₉₀+ пестициды	1,01	0,16	3,4	0,026
N₇₅P₃₀K₉₀+ пестициды	0,74	0,31	2,7	0,016
N₁₅₀P₆₀K₁₈₀+ пестициды	0,59	0,13	2,9	0,050
N₂₂₅P₉₀K₂₇₀+ пестициды	0,90	0,29	5,6	0,025

Примечание. Пестициды: зенкор -1,0 кг/га, ридомил – 2,0 кг/га, актара -0,06 кг/га раундап -5,0 л/га.

Внесение подстилочного навоза КРС в дозе 80 т/га уменьшило поступление в клубни картофеля меди и цинка, а содержание свинца увеличилось на 0,18 мг/ка по сравнению с контролем. Совместное внесение половинной дозы подстилочного навоза и минеральных удобрений в дозе N75P30K90 увеличило поступление в клубни картофеля меди, цинка, а свинца значительно

уменьшилось по сравнению с полной дозой подстилочного навоза. При внесении минеральных удобрений в дозе N75P30K.90 концентрация меди, свинца цинка повысилась по сравнению с орга-но-минеральными удобрениями. Применение тройной дозы минеральных удобрений увеличило содержание меди и свинца в клубнях картофеля по сравнению с двойной NPK, а содержание цинка уменьшилось. Применение пестицидов обеспечивало снижение в клубнях картофеля меди и цинка, а содержание свинца увеличивалось. Наибольшее содержание цинка отмечено в контроле (7мг/кг), но и здесь оно не превышало ПДК (10мг/кг).

Количество кадмия в продукции, также не превышало ПДК (мг/кг). Контрольный вариант давал самое низкое содержание кадмия в продукции (0,015 мг/кг).

ПДК содержания исследуемых тяжелых металлов в зерне овса не была превышена ни в одном из вариантов (табл.7). Содержание меди в зерне овса при применении удобрений и пестицидов понижалось по отношению к контролю в 1,7-2,9 раза, свинца в 1,7-5,6, цинка в 1,2-1,9 раза.

Наибольшее накопление меди, свинца и цинка отмечено в контроле 4,68, 0,28 и 14,2 мг/кг. Пестициды увеличили содержание меди в зерне овса в 1,1 раза, а цинка в 1,3-1,6 раза. Содержание кадмия под действием средств химизации почти не изменялось.

Таблица 7 Влияние удобрений на содержание тяжелых металлов в зерне овса, мг/кг

Вариант	Содержание, мг/кг
Вариант	медь	свинец	цинк	кадмий
Контроль – без удобрений	4,68	0,28	14,2	0,030
Последействие 80 т/га навоза	2,68	0,15	11,2	0,032
Последействие 40 т/га навоза +N55P20K50	1,79	0,14	8,8	0,021
N₅₅P₂₀K₅₀	1,75	0,05	8,4	0,030
N₁₁₀P₄₀K₁₀₀	1,61	0,05	8,4	0,028
N₁₆₅P₆₀K₁₅₀	1,67	0,17	7,5	0,033
Последействие 40 т/га навоза + N₅₅Р₂₀К₅₀+пестициды	1,92	0,09	12,5	0,030
N₅₅Р₂₀К₅₀+пестициды	1,98	0,12	10,6	0,030
N₁₁₀Р₄₀К₁₀₀+пестициды	1,74	0,08	11,7	0,024
N₁₆₅P₆₀K₁₅₀+ пестициды	2,72	0,08	10,8	0,029

Пестициды: Диален -1,5 л/га, Байлетон -1,0 кг/га, Децис-0,3 л/га.

Примечание. Согласно ГОСТ-96, ПДК тяжелых металлов в зерне овса следующая: медь -10 мг/кг, свинец -0,5 мг/кг, цинк -50 мг/кг.

Как и на овсе, содержание меди в зерне озимой ржи было наибольшим в контрольном варианте (2,45 мг/кг). Применение средств химизации способствовало его снижению (табл. 8).

Внесение удобрений понижало содержание цинка в зерне, по отношению к контролю, в 1,4-3 раза, наибольшее снижение отмечено в варианте N210P90K180 (на 7,4 мг/кг). Обработка посевов пестицидами увеличивала переход цинка в продукцию и самое высокое его содержание в зерне, наблюдалось в варианте с последействием 40 т/га навоза + ,2 мг/кг).

Таблица 8

Влияние удобрений на содержание тяжелых металлов в зерне озимой ржи, мг/кг

Вариант	Содержание, мг/кг
	медь		свинец	цинк		кадмий
Контроль – без удобрений	2,45		0,05	11,2		0,004
Последействие 80 т/га навоза на 3-й культуре	2,25		0,11	7,9		0,006
Последействие 40 т/га навоза на 3-й культуре +N₇₀P₃₀K₆₀		1,92	0,10		6,5	0,004
N₇₀P₃₀K₆₀		2,08	0,04		5,9	0,005
N₁₄₀P₆₀K₁₂₀		1,60	0,04		4,8	0,006
N₂₁₀P₉₀K₁₈₀		1,36	0,12		3,8	0,004
Последействие 40 т/га навоза на 3-й культуре + N₇₀Р₃₀К₆₀+пестициды		2,19	0,15		13,2	0,011
К₇₀Р₃₀К₆₀+пестициды		1,67	0,10		8,8	0,004
N₁₄₀Р₆₀К₁₂₀+пестициды		1,78	0,05		8,0	0,008
N₂₁₀P₉₀K₁₈₀+ пестициды		1,65	0,07		5,1	0,006

Пестициды: кампозан -4,0 л/га, диален -1,5 л/га, децис -0,3 л/га, байлетон -1,0 кг/га.

Примечание. Согласно ГОСТ -96, ПДК тяжелых металлов в зерне озимой ржи следующая: медь-10 мг/кг, свинец 0,5 -мг/кг, цинк -50 мг/кг.

Пестициды. Кампозан – 4,0 л/га, диален -1,5 л/га, децис -0,3 л/га, байлетон -1,0 кг/га.

Выводы

Исследования накопления тяжелых металлов в урожае сельскохозяйственных культур показали, что их содержание было весьма незначительным или обнаруживались их следы.

Установлено, что органическое вещество почв при внесении подстилочного навоза в дозе 80 т/га снижает поступление меди, цинка в клубни картофеля, снижая их токсичность, а от внесения 3-х доз подстилочного навоза (120 т/га) содержание меди уменьшилось в 7 раз.

Содержание меди в зерне овса от применения удобрений и пестицидов понижалось по отношению к контролю в 1,7-2,9 раза, свинца в 1,7-5,6, цинка в 1,2-1,9 раза.

В зерне озимой ржи содержание меди от применения удобрений и пестицидов понижалось в 1,1-1,8 раза, цинке в 1,3-2,9 раза.

Следовательно, комплексное научно-обоснованное применение средств химизации является одним из важнейших приемов снижения негативного действия указанных тяжелых металлов.

Литература

1. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л. Агропромиздат, 1987,142 с.

2. Максимов П.Г., Васильев Н.М., Кузнецов А.В., Аристархов А.Н., Лобас Н.В., Курганова Е.В., Гавриленко А.П., Аристархова Г.Г., Кузнецова И.А. Агроэкологическая характеристика пахотных почв Российской Федерации по содержанию тяжелых металлов, мышьяка и фтора. – М.: Агроконсальт, 2002.-50 с.

3. Минеев ВТ. Агрохимия М.: Колос, 2004-720 с.

4. Графская Г.А., Хостанцева Н.В. Проблема рекультивации почв, загрязненных тяжелыми металлами. // Бюллетень ВИУА, № 114. М.: Агроконсальт, 2001.с.80.

5. Панова А. А. Влияние минеральных и органических удобрений на содержание тяжелых металлов в почве. // Агрохимия. 1991, № 3, с.62-69.

6. Белоус Н.М., Моисеенко Ф.В., Ратников А.Н. Влияние удобрений на содержание кадмия и свинца в клубнях картофеля. // Химия в сельском хозяйстве. 1995, №5. с.31-33.

7. Моисеенко Ф.В. Влияние длительного применения удобрений на содержание микроэлементов и тяжелых металлов в дерново-подзолистой песчаной почве. // Бюллетень ВНИ-ИА, № 114. М: Агроконсальт, 2001. С.131.

8. Гришина А.В. Агроэкологическая оценка уровней содержания тяжелых металлов в экосистемах Владимирской области. // Автореферат дисс. канд. с.-х. наук. М.: 2001. с. 21.

9. Черных Н.А., Овчаренко М.М. Тяжелые металлы и радионуклиды в биогеоценозах. М.: Агроконсальт, 2002. с. 200.

Никель серебро, свинец, медь и цинк

Галоидные, цианистые и роданистые комплексные соединения. Сурьма, мышьяк, кадмий, кобальт, медь, железо, свинец, ртуть, никель, серебро, олово и цинк образуют комплексы с некоторыми или со всеми вышеупомянутыми ионами. Если ион металла обладает переменной валентностью, то комплексы могут образоваться в обеих формах. Различные комплексные соединения этого типа даны в таблице (стр. 28). [c.27]

Сталь, алюминий и его сплавы, магний оксидированный, олово, свинец,серебро, молибден, цирконий Сталь, чугун, алюминий и его сплавы, никель, свинец, олово, хромовые, никелевые, цинковые и кадмиевые покрытия Сталь, чугун, в том числе с покрытиями, алюминий и его сплавы, магний и его сплавы, цинк, кадмий, медь и ее сплавы, олово, серебро, молибден, цирконий Сталь, медь и ее сплавы, хром, никель, свинец, кадмий, цинк, серебро, нейзильбер [c.110]

Сталь, медь и ее сплавы, хром, никель, свинец, кадмий, цинк,, серебро, нейзильбер [c.111]

В таблице представлены различные группы веществ легкие и тяжелые металлы (к последним экологи ОТНОСЯТ многие металлы, например алюминий, титан, хром, железо, никель, медь, цинк, кадмий, свинец, ртуть и др.), неорганические и органические соединения. В настоящей таблице данные обобщены и наиболее соответствуют российскому и европейскому стандартам. В нормативах США и ВОЗ органические вещества расписаны подробнее. Так, в стандарте США перечислено около тридцати видов опасной органики. Самыми детальными являются рекомендации ВОЗ, в которых есть следующие отдельные списки неорганические вещества (в основном тяжелые металлы, нитраты и нитриты) органические вещества (около тридцати), пестициды (более сорока) вещества, применяемые для дезинфекции воды (в основном различные соединения брома и хлора — более двадцати) вещества, влияющие на вкус, цвет и запах воды. Также перечислены вещества, которые не влияют отрицательно на здоровье при предельно допустимых концентрациях в воде — к ним, в частности, относятся серебро и олово. [c.74]

В промышленности различают черные металлы железо и его сплавы, чугун и различные виды сталей и цветные металлы алюминий, кальций, свинец, медь, золото, кадмий, никель, кобальт, серебро, все остальные металлы и их сплавы. Цветные металлы в соответствии с их свойствами делят на л е г к и е (щелочные и щелочноземельные металлы, магний, алюминий, титан), тяжелые (медь, свинец, никель, золото, цинк, марганец, кобальт), редкие, в том числе благородные и радиоактивные металлы (золото, серебро, селен, теллур, германий, металлы платиновой группы платина, палладий, родий, осмий, рутений, иридий радиоактивные металлы уран, то-266 [c.266]

Металлы можно расположить в следующий ряд в порядке уменьшения их активности алюминий, марганец, цинк, хром, железо, никель, олово, свинец, медь, серебро. [c.243]

Приводим перечень некоторых ядов (металлы и (или) соедипения), предложенных для деактивации никеля и металлов платиновой группы, с целью сделать их более пригодными для избирательной гидрогенизации углеводородов, особенно ацетиленов серебро, медь, цинк, кадмий, ртуть, алюминий, таллий, олово, свинец, торий, мышьяк, сурьма, висмут, сера, селен, теллур и железо [68, 116]. [c.268]

Металлические покрытия делят на две группы коррозионностойкие и протекторные. Например, для покрытия сплавов на основе железа в первую группу входят никель, серебро, медь, свинец, хром. Они более электроположительны по отношению к железу, т. е. в электрохимическом ряду напряжений металлов стоят правее железа. Во вторую группу входят цинк, кадмий, алюминий. По отношению к железу они более электроотрицательны, т. е. в ряду напряжений находятся левее железа. [c.144]

Электролиз водных растворов используется для получения таких металлов, как медь, цинк, никель, кобальт, олово, свинец, сурьма, марганец, хром, железо, кадмий, золото, серебро. Электрический метод используют для получения металлических порошков. [c.5]

Плавиковая кислота растворяет некоторые металлы с образованием фторидов. Практически нерастворимы в воде фториды кальция, бария, стронция, РЗЭ труднорастворимы фториды меди, никеля, кадмия и хрома (111), все остальные фториды, в том числе AgF легкорастворимы. Кислота применяется для разрушения силикатных горных пород, растворения металлов (тантала, циркония, ниобия и др.). Плавиковая кислота растворяет цинк и железо очень медленно свинец, медь и серебро не реагирует с золотом и платиной. [c.300]

Уэллс [203] исследовал осаждение ряда солей металлов прп силикатном отношении 3,2, применяя недостаточное количество силиката, с тем чтобы вызвать лишь реакцию с ионами металла. Он обнаружил, что при применении двух солей металлов сразу можно было наблюдать относительно легкое образование осадка. Уэллс расположил металлы в следующий ряд по их способности к осаждению в сульфатных растворах медь, цинк, марганец, кадмий, свинец, никель, серебро, магний н [c.225]

На рис. 16 приведены схематические кривые титрования раствором феррицианида различных ионов, образующих с феррицианидом малорастворимые осадки и потому титрующихся нормально медь (И), серебро, кадмий, железо (II) —кривые 1 ш 2 ионов, образующих с феррицианидом относительно растворимые осадки и потому дающих размытые кривые титрования цинк, кобальт (II) и ртуть (II) — кривая 3 ионов, образующих малорастворимые осадки не с ферри-, а с ферроцианидом никель и свинец — кривые 4 и 5-, ионов, не образующих осадков с феррицианидом хром (III), сурьма (III), железо (III) —кривая 6. [c.58]

Металлы и амальгамы металлов. Наиболее универсальным методом восстановления вещества до определенной степени окисления является, по-видимому, обработка раствора пробы металлом. В качестве восстановителей используют цинк, алюминий, кадмий, серебро, ртуть, медь, никель, висмут, свинец, олово и железо. [c.317]

Чжен Гуан-лу [304] разработал быстрый и точный прямой метод определения небольших количеств индия титрованием раствором динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты при pH 2,3—2,5 или при pH 7—8 в присутствия 1-(2-пиридил-азо)-2-нафтола. Пря pH 2,3—2,5 не мешают щелочные и щелочно-гемельные металлы, алюминий и марганец. При pH 7—8 не мешают медь, цинк, кадмяй, никель, серебро, ртуть и некоторые другие элементы, если к титруемому раствору добавить достаточное количество цианида калия. Трехвалентное железо связывают фторидом калия в присутствии тартрата и небольших количеств цианида. Не мешают хлориды, сульфаты, нитраты, перхлораты, фториды, тартраты и цитраты. Мешают свинец, висмут, галлий и олово. [c.107]

Титрование можно проводить без наложения внешнего напряжения как с меркур-иодидным, так и с каломельным электродом сравнения. Если в титруемом растворе находятся другие ионы (например, железо, ртуть, медь, висмут, серебро), то титрование мышьяка (III) следует проводить при потенциалах от +0,5 До +0,6 а (МИЭ) в таких условиях некоторые элементы вообще не смогут восстанавливаться (медь, висмут Другие же дают при таком потенциале лишь очень небольшой ток, не мешающий определению мышьяка. Электроотрицательные элементы — цинк, никель, кадмий, свинец и другие вообще не оказывают никакого влияния на определение мышьяка. Титрование с наложением внешнего [c.267]

Цветные металлы делятся на 4 группы 1. Тя ж е л ы е медь, свинец, олово, цинк и никель. 2. Легкие алюминий, магний, кальций, калий и натрий. Часто к этой группе относят также барий, бериллий, литий и другие щелочные и щелочноземельные металлы. 3. Драгоценные или благородные платина, иридий, осмий, палладий, рутений, родий, золото и серебро. [c.382]

Свинец. Никель. Железо. Олово Латунь. Цинк. . Алюминий Медь. . Серебро [c.21]

Подобные методики используют также для разделения и определения одного или более компонентов следующих смесей сурьма, свинец и олово свинец, кадмий и цинк серебро и медь никель, цинк, алюминий и железо родий и иридий. [c.428]

Для анализа использован атомно-абсорбционный СФМ Перкин-Элмер , модель 303. Условия определения каждого элемента взяты из рекомендаций фирмы-изготовителя прибора. В расчете на анализ 2%-ного раствора достигнуты следующие пределы обнаружения (в мкг/г) литий, натрий — 0,1, калий — 0,3, магний, цинк, кадмий — 0,5, кальций—1,0, серебро—1,5, медь — 2,5, сурьма — 3, железо, никель — 5, свинец—10, алюминий, кремний, олово—50, титан—70, ртуть—100, бор—1000. [c.218]

Значения константы а, приведенные в табл. 4, показывают, что перенапряжение водорода является наибольшим у таких металлов, как свинец, кадмий, цинк, таллий и олово, и наименьшим — у платины, вольфрама, кобальта и никеля. Промежуточное положение занимают железо, серебро и медь. Следовательно, на первых металлах катодная реакция восстановления водорода идет с большими затруднениями. На платине же и никеле разряд ионов водорода происходит гораздо легче. Каждый лежащий ниже в таблице металл, будучи введенным в состав впереди стоящего металла, усиливает коррозию основного металла, если только не возникнет новая фаза, обладающая повышенным перенапряжением. Вследствие пониженного перенапряжения водорода на примеси реакция восстановления водорода будет в основном протекать на этой примеси и притом со значительной скоростью, это и вызовет ускорение сопряженной анодной реакции ионизации металла, т. е. приведет к разрушению металлической структуры. [c.18]

В технике и в быту наибольшее применение из металлов имеют железо, алюминий, цинк, свинец, медь, олово, серебро, золото, ртуть и др. Очень большое техническое значение имеет ряд сплавов этих металлов с более редкими металлами (вольфрамом, никелем, ванадием, молибденом, хромом и др.). [c.310]

Неорганические ионы для экстрагирования переводят в комплексные соединения с неорганическими или органическими лигандами. Особенно эффективны для этой цели органические комплексанты, образующие так называемые хелатные соединения. Например, диметилглиоксим является селективным экстрагентом для никеля, а-нитрозо-р-нафтол—для кобальта, дифенилтиокарбазон (дитизон) применяют для экстракции таких металлов, как серебро, ртуть, свинец, медь, цинк. С неорга-ническимн лигандами можно экстрагировать железо(П1) в виде соединения НРеС , железо(1П), кобальт(П) и молибден (V) — в виде комплексных ионов с роданид-ионом. [c.311]

Электролизом водных растворов (гидроэлектрометаллургический путь) рафинируют медь, серебро, золото, никель, кобальт, свинец, электроэкстрагируют цинк, кадмий, марганец, хром. Электролизом водных растворов получают промышленные количества водорода, кислорода, пероксида водорода и надсернокислых соединений, ш,елочи, гипохлорита натрия, хлорной кислоты, перманганата калия, свинцовых белил, гидросульфата натрия. Большое значение имеют электрохимические способы синтеза различных органических соединений. [c.163]

Замечательно, что редкие элементы, которые были найдены в золе углей, по свойствам сильно отличаются один от другого. Так, например, мы находили вместе бериллий, стронций, барий, бор, скандий, иттрий, лантан и лантаниды (элементы, имеющие атомные номера 51—71), цнрконий, ванадий, кобальт, никель, молибден, уран, медь, цинк, галлий, германий, мышьяк, сурьму, кадмий, олово, иод, свинец, висмут, серебро, золото, родий, палладий, платину (еще не испытаны или имеются неполные данные относительно тория, индия, таллия, селена, теллура). [c.63]

Явление и механизм электролиза. Металлические пластинки, обычно применяемые для пропускания электрического тока через раствор электролита, называются электродами. Тот электрод, через который положительный ток входит в раствор, называется положительным электродом, или анодом, электрод, через который ток выходит из раствора, называется отрицательным электродом, или катодом. Прохождение тока через растворы солей таких металлов, как цинк, железо, никель, кадмий, свинец, медь, серебро и ртуть, сопровождается выделением этих металлов на катоде. Из растворов солей химически активных металлов, например щелочных и щелочноземельных, а также из растворов кислот на катоде выделяется водород. Если анодом является химически неустойчивый металл, например любой из вышеперечисленных, то прохождение тока сопровождается переходом металла в раствор. Если анод представляет собой благородный металл, например платину, на нем обычно выделяется какое-либо простое вещество. Из растворов нитратов, сульфатов, фосфатов и т. д. выделяется газообразный кислород, в то время как из растворов галоидных солей, за исключением фторидов, выделяются свободные галоиды. Разложение растворов электричадким током, сопровождающееся, как описано выше, выделением металлов или газов, называется электролизом . [c.31]

Рубеановодородную кислоту применяют для количественнога осаждения меди, никеля и кобальта. Медный комплекс окрашен в зеленый цвет, комплекс кобальта — в буровато-красный, а никеля— в фиолетовый. Из-за исключительной прочности и яркой окраски комплексов реакции их образования обладают высокой аналитической чувствительностью. Самый прочный из них комплекс меди он выпадает в осадок даже из умеренно-кислого раствора, а для осаждения комплексов кобальта и никеля требуется буферная среда [371]. Палладий, платина, и серебро дают осадок с рубеановодородной кислотой в сильно кислом растворе [481]. Однако вместо комплексов с рубеановодородной кислотой получаются сульфиды платины и некоторых других металлов (цинк, кадмий, серебро, свинец, медь). [c.153]

Из приведенного ряда следует, что В1 относится к металлам, наиболее эффективно экстрагируемым алифатическими монокарбоновыми кислотами, и при его извлечении из технологических растворов возможна очистка от таких основных примесей, как железо, свинец, медь, серебро, кадмий, цинк, никель (рис. 3.13). В [85] показано, что алифатическими монокарбоновыми кислотами В] экстрагируется в виде мыла В1Кз, и при этом возможно его отделение от кобальта и никеля. Показано [100], что висмут экстрагируется расплавом стеариновой кислоты из перхлоратных, сульфатных и хлоридных растворов в виде В1Кз, где Я — анион монокарбоновой кислоты. Холь-киным с соавторами [101] показана перспективность использования процесса экстракции металлов монокарбоновыми кислотами для синтеза висмутсодержащих сверхпроводящих материалов состава В12Са8г2СиО с. [c.69]

Вещества, имеющие структуру цеолитов и содержащие калий, натрий, литий, ванадий, хром, молибден, марганец, железо, кобальт, никель, серебро, медь, цинк, кадмий, свинец, висмут, сурьму, кальциГ , стронций, барий и элементы бериллий, магний, алюминий, церий, а также редкие элементы, бор, кремний, титан, цирконий, торий, уран, вольфрам [c.67]

По мере увеличения расхода (скорости всасывания) анализируемого раствора абсорбционный оигнал усиливается, но после максимума снижается. Положение максимума зависит от конструкции и состояния распылительной системы, свойств анализируемого вещества, применяемого раство рителя и др. Но во всех случаях с увеличением объема порций распыляемого образца максимум смещается в область больших расходов. Так, при определении в водных растворах И элементов методом импульсного распыления дозами 20, 50 и 100 мкл максимальный абсорбционный сигнал наблюдается нри расходах примерно 2,5 3,8 и 6,0 мл/мин. При распылении водных растворов порциями по 40 мкл достигнуты следующие абсолютные пределы обнаружения (в нг) цинк и кадмий—1 серебро — 2 медь — 3 кобальт — 4 железо и никель — 8 свинец и теллур— 12 в1исмут и индий — 24. Абсолютный предел обнаружения ниже, чем в методе непрерыиного распыления, примерно в [c.55]

Лардера и Мори [55 ] предлагают ход разделения большого числа металлов, определяемых после минерализации синтетических волокон и смол. При этом открываются 10 металлов, реагирующих с дитизоном серебро, ртуть, медь, висмут, цинк, кадмий, кобальт, никель, свинец и таллий. Их выделяют дитизоном и идентифицируют с помощью других веществ. [c.342]

Нельсон и Краус [53] исследовали анионообменное поведение щелочноземельных металлов в цитратных растворах и провели разделение бария, стронция, кальция и магния в колонке с анионитом дауэкс-1 в цитратной форме. Щелочноземельные металлы элюируются в следующей последовательности барий, стронций и кальций 0,05М раствором цитрата аммония при pH 7,5 и, наконец, магний — 0,5Ai лимонной кислотой. Смит [72] изучил ступенчатое элюирование большого числа металлов цитратными растворами различной концентрации и кислотности. Ои предложил схему группового разделения. Вначале элюируют ртуть, барий, стронций и кальций 0,1М раствором цитрата триаммония, затем серебро, свинец, кадмий, магний и марганец — 0,5Ж и 1М цитратом триаммония. Следующую группу элементов — кобальт, медь, алюминий, никель и цинк — элюируют iM лимонной кислотой и, наконец, железо и медь — 0,5М соляной кислотой. [c.317]

Сродство различных металлов к, сере при температурах около 1,000°С может быть выражено эмпирическими рядами Фурнета на первом месте стоит медь,, затем никель, кобальт, железо, олово, цинк, свинец, серебро, сурьма и мышьяк. По Кордесу, эти ряды отвечают последовательности упругостей паров серы сульфидов соответствующих металлов. [c.937]

Бытовые сточные воды, поступающие в сеть городской канализации, содержат медь, цинк, хром, свинец, железо, никель, кадмий, марганец, ртуть, серебро и кобальт. После механической и биологической очистки содержание их в стоках снижается, но удалить их полностью не удается. При высоких концентрациях этих веществ эффект снижения меньше, чем при малых. По данным исследований сточных вод в трех штатах США, даже после механической и биологической очистки в 90% случаев в сточнЫх водах содержались ьредные неорганические соединения в повышенных концентрациях [7]. На некоторых коммунальных сооружениях по очистке сточных вод, несмотря на применяемые отстойники, центрифуги, мембранные фильтры и аэротенки, полная очистка от металлов оказалась невозможной, а содержание некрторых металлов, например кадмия, цинка, ртути и марганца после такой очистки да е повысилось [0-49], что свидетельствует о вторичном загрязнении этих стоков. Лишь после двухступенчатой биологической очистки удалось снизить концентрацию ядовитых металлов на 30—87%. В растворимой фракции стоков концентрация некоторых вредных веществ повышалась, например цинка, кадмия и ртути [8]. В бытовых стоках даже после доочистки на скорых фильтрах содержание металлов снижалось незначительно [9]. [c.8]

Электролиз меди с растворимым медным анодом. Общая характеристика про-нессов электроосаждения металлов. В качестве катода берут химически чистую электролитическую медь. Если хотят осажденную электролизом медь отделить, чтобы не пользоваться каждый раз новыми катодами, то поверхность катода покрывают салом с графитом. Такая прослойка не препятствует прохождению тока и вместе с тем позволяет отделить катодный осадок от катода. Аноды делают из сырой меди с содержанием примесей (цинк, никель, железо, свинец, серебро, золото) 2—3%. В качестве электролита применяют водный раствор медного купороса Си804-5Н20, подкисленный серной кислотой. [c.172]

Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами

Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами

В последние годы антропогенное загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами становится одной из приоритетных угроз для живых организмов, включая человека, а экономический и технический прогресс все чаще становится причиной нарушения естественных экосистем.

К тяжелым металлам относятся более сорока химических элементов таблицы Менделеева. Среди них хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, галлий, германий, молибден, кадмий, олово, сурьма, теллур, вольфрам, ртуть, таллий, свинец, висмут и др. Они часто используются в промышленности и входят в состав неорганических и органических соединений, гербицидов, инсектицидов и медицинских препаратов.

Развитая промышленность, разветвленные транспортные сети, множество жилых фондов и увеличение транспорта на дорогах (а также увеличение автозаправочных комплексов, обслуживающих весь этот поток автомобилей) — все это факторы, существенно увеличивающие риск роста концентраций тяжелых металлов в компонентах окружающей среды.

Как известно, тяжелые металлы способны накапливаться на всех уровнях экологической пирамиды, что значительно усиливает проблему. Их влияние может привести к удаленным эффектам. Среди них: канцерогенный, мутагенный эффекты, а также длительное токсическое влияние на желудочно-кишечный тракт, сердечно-сосудистую, эндокринную, нервную, репродуктивную системы, увеличение риска бесплодия. В связи с их накоплением в организме, они со временем приводят к ослаблению иммунной системы, обострению хронических болезней. Каждый тяжелый металл имеет свои особенности влияния на организм. Так, например, при отравлении ртутью поражается в основном нервная система, почки, а при отравлении кадмием поражаются легкие, слизистая носа, желудочно-кишечный тракт.

Но отказаться от тяжелых металлов сейчас практически невозможно, поэтому они продолжают всесторонне использоваться во многих сферах промышленности, являясь глобальными загрязнителями планеты.

В связи с этим, содержание тяжелых металлов в компонентах окружающей среды строго нормируется. Были разработаны предельно допустимые выбросы (ПДВ), соблюдение которых является обязательным и от сравнения с которыми зависит коэффициент опасности предприятия, размер его санитарно-защитной зоны.

Компания MCL имеет многолетний опыт в выполнении экологических услуг для ведущих украинских компаний и предлагает своим клиентам комплекс услуг, связанных с обоснованием размера санитарно-защитной зоны и сокращение СЗЗ.

Важно знать, что загрязнение атмосферного воздуха является достаточно важной проблемой, ведь тяжелые металлы способны попадать в организм человека непосредственно с воздуха, но не стоит забывать, что это опасно и тем, что с атмосферы они могут переносится на значительное расстояние, оседать на поверхность земли, включаясь в круговорот веществ в природе и вызывая глобальное загрязнение.

По мере эволюции человечества концентрация тяжелых металлов в почвах с годами неуклонно возрастает, они накапливаются в почвенной толще, особенно в верхних гумусовых горизонтах, что негативно влияет на их плодородие, микробиологическую деятельность и качество выращиваемых на них растений.

Многие тяжелые металлы способны к миграции в биосфере, что приводит к их попаданию в сельскохозяйственную продукцию, а вследствие и в организм человека. В связи с этим для ведения бизнеса, непосредственно связанного с использованием почвы, необходимо проведение исследования территории, изучая ее предыдущее использование, тип почв (для определения особенностей миграций элементов конкретно для этой местности), химический состав. Это играет важную роль в обеспечении безопасности Вашего бизнеса.

Компания MCL предлагает комплекс услуг в сфере землепользования, в состав которого входят организация проведения исследований для определения агрохимических показателей почвы, составление агрохимического паспорта почвы, составление проекта рекультивации нарушенных и загрязнённых земель, а также проведение рекультивации.

Диагностика загрязнения почв тяжелыми металлами, происходящими через газопылевые выбросы – Промбезопасность

Известно, что загрязнение почвы тяжелыми металлами, то есть большой группой химических элементов (в количестве более 40) с атомной единицей массы (а.е.м.) более 50 происходит главным образом через газопылевые выбросы при высокотемпературных технологических процессах (сжигании нефти, нефтяного попутного газа, бензина, дизельного и котельного топлива и угля, в металлургии и при обжиге цементного сырья). Тяжелые металлы, попавшие в воздушную среду газопылевыми выбросами, путем седиментации и атмосферными осадками осаждаются на рельеф местности, накапливаются и загрязняют почву [1, 2]. Согласно [3], например, в составе нефти присутствуют соединения таких тяжелых металлов как ванадия, никеля, цинка, меди, железа и других элементов, содержание которых обычно в пределах n (10^-2 – 10^-7) %. При этом концентрация тяжелых металлов возрастает с повышением удельного веса нефти, то есть от 0,8 до 1,1 г/см³.

Исследования [4], проведенные на площадках буровых скважин, после завершения геологоразведочных работ, на территории Большеземельской тундры (Ненецкий автономный округ и Республика Коми) показали существование прямой тесной корреляционной связи между содержаниями в почве нефти и ряда тяжелых металлов (кадмия, свинца, цинка и никеля). Аналогичная корреляционная связь установлена между концентрациями нефти и кадмия так же в поверхностных водах Сургутского района (Ханты-Мансийский автономный округ) [5].

Риск загрязнения почвы тяжелыми металлами состоит в том, что эти вещества по конечным звеньям различных трофических цепей (почва-вода, почва-вода-животное, почва-растение, почва-растение-животное и др.), используемым в качестве пищевой продукции попадают в организм человека, что чревато тяжелыми последствиями для его здоровья. Так по данным [4], накопление ряда тяжелых металлов (никеля, марганца, свинца, кадмия и кобальта) отмечается в биомассе, такого важнейшего кормового растения тундровой зоны, как в северолюбке рыжеватой (Arctophila fulva), хорошо поедаемой оленями, гусями и утками, идущими в пищу местного населения. Согласно исследованиям [6], проведенным в Ханты-Мансийском автономном округе, свинец, входящий в состав нефти поступает по вышеуказанным трофическим цепям в организм человека, постепенно накапливается и может вызывать серьезные проблемы со здоровьем. Не менее опасным является пребывание человека на территории, которая подвергается хроническому воздействию газопылевых выбросов, содержащих тяжелые металлы.

Цель данной работы состояла в представлении способа диагностики, посредством анализа активности фермента дегидрогеназы, хронического и аварийного загрязнения почв тяжелыми металлами, происходящего через газопылевые выбросы при высокотемпературных технологических процессах. Эта работа выполнялась в рамках проекта «Инновационная комплексная технология оздоровления ландшафтов Крайнего Севера Сибири», а представленный здесь способ диагностики был защищен патентом Российской Федерации № 2617533, рис.1, 2 [7].

Рис. 1. Патент РФ на изобретение № 2617533. Способ диагностики хронического и аварийного загрязнения почв тяжелыми металлами посредством анализа активности фермента дегидрогеназы. Арно О.Б., Арабский А.К., Башкин В.Н., Галиулин Р.В., Галиулина Р.А.

Рис. 2. Диплом победителя в номинации: «Сохранение биоразнообразия и оздоровление ландшафтов». Проект: «Инновационная комплексная технология оздоровления ландшафтов Крайнего Севера Сибири»

При этом важно было теоретически обосновать значение рассматриваемого способа диагностики, путем приведения конкретных примеров загрязнения почв тяжелыми металлами, происходящего через газопылевые выбросы при высокотемпературных технологических процессах, описания риска воздействия тяжелых металлов на человека и, наконец, представить сам способ диагностики хронического и аварийного загрязнения почв тяжелыми металлами, происходящего через газопылевые выбросы.

Примеры загрязнения почв тяжелыми металлами, происходящего через газопылевые выбросы

Согласно исследованиям [8], проведенным на полуострове Ямал (Ямало-Ненецкий автономный округ), постоянное сжигание нефтяного попутного газа при разработке месторождений углеводородов, а так же региональный и глобальный перенос газопылевых выбросов вносят ощутимый вклад в загрязнение данной территории тяжелыми металлами. Так в работе [9], было установлено относительное повышенное содержание свинца, хрома, кобальта, никеля и цинка в снежном покрове лицензионных участков ряда нефтегазоконденсатных месторождений Ямало-Ненецкого автономного округа (Северо-Пуровского, Западно-Песцового, Самбургского, Яро-Яхинского, Берегового и Пырейного). При этом источниками загрязнения снежного покрова свинцом и цинком являются факелы сжигания нефтяного попутного газа, регламентный отжиг буровых скважин, работа дизельных установок и автотранспорта, а загрязнение хромом, кобальтом и никелем происходит в результате дальнего их переноса в составе аэрозолей, то есть частиц от нескольких мкм до менее 0,1 мкм. Исследования, проведенные на территории Русского нефтегазового месторождения (Ямало-Ненецкий автономный округ) позволили отнести целый ряд тяжелых металлов (железо, свинец, медь, цинк, никель, кадмий и ртуть) к числу значимых загрязнителей почвы [10]. Результаты исследований [6], проведенных в Ханты-Мансийском автономном округе, показали, что влияние буровых установок на загрязнение почвы тяжелыми металлами сказывается в радиусе 2 км и более, когда свинец, кадмий и другие элементы, содержащиеся в выхлопных газах дизельных приводов буровых установок, а также в саже, образующейся при сжигании попутного нефтяного газа на факельных установках оседают на почву. Согласно наблюдениям [11], проведенным на территории Васюганской и Лугинецкой групп нефтегазовых месторождений (Томская область) содержание свинца, цинка, никеля, хрома и ванадия в почвах старых месторождений оказалось выше, соответственно, в 3,3, 5,7, 4,0, 4,4 и 2,5 раза, чем в почвах новых месторождений, что свидетельствует о длительном накоплении данных веществ, в результате сжигания нефтяного попутного газа. Многолетние исследования, проведенные в районе функционирования Астраханского газового комплекса и расположенного в его центральной части одноименного газоперерабатывающего завода по добыче и переработке высокосернистого и ртуть содержащего газового конденсата показали, что концентрация ртути и суммарное содержание ряда других тяжелых металлов (марганца, хрома, ванадия, никеля, кобальта, меди, цинка, свинца и других элементов) в почвах имеет прогрессирующий характер даже в санитарно-защитной зоне [12]. Это связано с воздействием регламентных отжигов и продувок десятков буровых скважин на изучаемой территории. Исследования, проведенные на острове Белый (Карское море) показали превышение предельно допустимой концентрации свинца в некоторых его почвах до 3,4-4,1 раза, что может быть связано с работой дизельной станции на острове, подтверждаемой фактами скопления на территории острова бочек из-под горючего и загрязнения его почв самим горючим [13, 14].

Риск воздействия тяжелых металлов на человека

Основным органом-мишенью для тяжелых металлов, находящихся в составе газопылевых выбросов, при пребывании человека в условиях хронически загрязняемой воздушной среды являются органы дыхания (носовая полость, гортань, трахея, бронхи и легкие). Так, хроническая интоксикация органов дыхания медью, кадмием, хромом (Cr⁺³), хромом (Cr⁺⁶) и никелем может привести к изъязвлению и перфорации (структурному нарушению) носовой перегородки, а цинком, ванадием, хромом, марганцем, железом, кобальтом и никелем будет способствовать возникновению пневмосклероза (фиброза легких), когда легочная ткань замещается соединительной (рубцовой) тканью, приводящей к нарушению дыхательной функции [1, 2].

Не меньшую опасность для человека представляют тяжелые металлы, приводящие к образованию злокачественных опухолей. Так, согласно [1, 2, 15], никель индуцирует рак носа и его придаточных пазух, гортани, легких, желудка и почек, железо – рак легких, хром – рак полости носа, легких и желудка, цинк – рак легких, кадмий – рак легких, предстательной железы, яичка и лейкемию (злокачественное заболевание кроветворной системы), свинец увеличивает риск заболеваемости раком легких, желудка, почек, мочевого пузыря, а ртуть способствует возникновению рака предстательной железы и почек.

Способ диагностики хронического и аварийного загрязнения почв тяжелыми металлами, происходящего через газопылевые выбросы

Соответствующая представленному здесь способу диагностики хронического и аварийного загрязнения почв тяжелыми металлами, происходящего через газопылевые выбросы, техническая задача решалась благодаря тому, что на первом этапе, на исследуемой территории, по карта-схеме крупного масштаба (М 1:200000 и крупнее) выделяют один типичный участок без явного источника эмиссии тяжелых металлов, а другой типичный участок с расположением явного источника эмиссии тяжелых металлов [7]. На втором этапе, с этих двух участков отбирают соответственно усредненные образцы почвы № 1 и № 2 и определяют в них активность дегидрогеназы – фермента, катализирующего реакции дегидрирования (отщепления водорода) органических веществ (углеводов, спиртов и кислот), поступающих с растительными остатками в почву.

Активность дегидрогеназы отдельных проб, взятых из образцов почвы № 1 и № 2 анализируют в 6-ти кратной повторности с помощью модифицированной колбы Эрленмейера (1) с коленчатым отростком (2), рис. 3.

Рис. 3. Оборудование и устройство для анализа активности фермента дегидрогеназы почвы:

1 – модифицированная колба Эрленмейера;
2 – коленчатый отросток с насыщенным щелочным раствором пирогаллола;
3 – реакционная смесь;
4 – термостат.

С этой целью 1 г почвы, 0,1 г тонко измельченного карбоната кальция (CaCO₃), по 1 мл 1%-х водных растворов глюкозы (С₆H₁₂O₆) и 2,3,5-трифенилтетразолийхлорида (C₁₉H₁₅N₄Cl) последовательно помещают в колбу и реакционную смесь (3) перемешивают круговыми движениями. В коленчатый отросток с помощью шприца вводят насыщенный раствор пирогаллола (C₆H₃(OH)₃)_{в_{щелочи_{(KOH) для поглощения кислорода в устройстве с целью создания анаэробных условий. Далее колбу герметизируют пробками с использованием вакуумной смазки и ставят в термостат (4) на инкубирование при 30 ^оС на одни сутки. Начинается биохимическая реакция, когда 2,3,5-трифенилтетразолийхлорид (бесцветное вещество) акцептируя мобилизованный дегидрогеназой водород, превращается в реакционной смеси в 2,3,5-трифенилформазан (C₁₉H₁₆N₄, вещество красного цвета):}}}

C₁₉H₁₅N₄Cl + H₂ = C₁₉H₁₆N₄+ HCl

После завершения инкубирования проб производят экстракцию образующегося в них 2,3,5-трифенилформазана из каждой колбы с помощью этилового спирта (C₂H₅OH) – 5 раз по 4 мл. Затем экстракты каждой пробы объединяют до объема в 25 мл и измеряют оптическую плотность на спектрофотометре (при длине волны λ = 490 нм) и рассчитывают количество 2,3,5-трифенилформазана по калибровочному графику, составленному, например, от 1 до 30 мкг/мл данного вещества, и выражают в единицах мкг 2,3,5-трифенилформазана/(г·сут), различающиеся в образцах почвы № 1 и № 2, что в результате позволяет судить о хроническом или аварийном загрязнении почв тяжелыми металлами. Так, факт хронического загрязнения почв тяжелыми металлами выявляется, когда активность дегидрогеназы статистически достоверно выше в образце № 2, чем в образце № 1, а факт аварийного загрязнения почвы, когда активность дегидрогеназы, статистически достоверно ниже в пробе № 2, чем в образце № 1.

Феномен хронического загрязнения почв тяжелыми металлами объясняется адаптацией микроорганизмов, продуцирующих фермент дегидрогеназу к загрязнению, что происходит путем естественного отбора резистентных (устойчивых) к тяжелым металлам форм микроорганизмов, снижения токсичности тяжелых металлов путем их сорбции клеточными оболочками микроорганизмов и восстановления микроорганизмами ионов тяжелых металлов до элементарной металлической формы. Более того свойство резистентности микроорганизмов к тяжелым металлам не утрачивается, то есть данное свойство генетически передается от одной генерации микроорганизмов к другой генерации.

Феномен аварийного загрязнения почв тяжелыми металлами объясняется «шоковым» эффектом залпового аварийного газопылевого выброса тяжелых металлов на микроорганизмы почвы, попадающих в нее результате седиментации и атмосферными осадками. «Шоковый» эффект выражается в прямом ингибировании каталитической активности дегидрогеназы и задержке продуцирования данного фермента микроорганизмами вследствие подавления их роста и размножения под действием смеси различных тяжелых металлов, что представляет собой средний арифметический результат ингибирующего действия веществ, составляющих данную смесь.

В целом, рассматриваемый способ диагностики акцентирует свое основное внимание на установлении факта хронического или аварийного загрязнения почв тяжелыми металлами в концентрациях, не вызывающих их химическую стерилизацию, ведущую к уничтожению почвенной «живой фазы» (флоры и фауны) и позволяющих с течением времени в результате различных процессов самоочищения почвы (миграции, сорбции и трансформации тяжелых металлов) вернуться в изначальное функциональное состояние, то есть к статусу до аварийного загрязнения.

Так, в результате применения данного способа диагностики нами было установлено, что на конкретной территории с локализацией объекта металлургии активность дегидрогеназы в почве участка с явным источником эмиссии тяжелых металлов (меди, никеля и свинца) оказалась выше на 65% относительно почвы участка без явного источника эмиссии тяжелых металлов, что свидетельствует о факте хронического загрязнения ими почвы, табл. 1.

№ образца	Содержание тяжелых металлов, мг/кг			Активность дегидрогеназы, мкг 2,3,5-трифенилформазана / (г·сут)	Активность дегидрогеназы, %
№ образца	медь	никель	свинец		Активность дегидрогеназы, %
Почва участка без явного источника эмиссии тяжелых металлов
1	35	49	15	336	100
Почва участка с явным источником эмиссии тяжелых металлов
2	82	87	68	554	165

Таблица 1 Диагностика хронического загрязнения почвы тяжелыми металлами посредством анализа активности фермента дегидрогеназы

При этом хроническое загрязнение почвы участка с явным источником эмиссии тяжелых металлов выражалось в повышении содержания меди, никеля и свинца соответственно в 2,3, 1,8 и 4,5 раза по сравнению с почвой участка без явного источника эмиссии тяжелых металлов.

Дальнейшие наблюдения показали, что спустя некоторое время активность дегидрогеназы в почве участка с явным источником эмиссии тяжелых металлов оказалась ниже на 50% относительно почвы участка без явного источника эмиссии тяжелых металлов, как следствие аварийного выброса последних в результате непредвиденного отключения фильтров газопылевой очистки объекта металлургии, табл. 2.

№ образца	Содержание тяжелых металлов, мг/кг			Активность дегидрогеназы, мкг 2,3,5-трифенилформазана / (г·сут)	Активность дегидрогеназы, %
№ образца	медь	никель	свинец		Активность дегидрогеназы, %
Почва участка без явного источника эмиссии тяжелых металлов
1	35	49	15	336	100
Почва участка с явным источником эмиссии тяжелых металлов
2	582	587	568	169	50

Таблица 2 Диагностика аварийного загрязнения почвы тяжелыми металлами посредством анализа активности фермента дегидрогеназы

При этом аварийное загрязнение почвы участка с явным источником эмиссии тяжелых металлов выражалось в повышении содержания меди, никеля и свинца соответственно в 16,6, 12,0 и 37,9 раз по сравнению с почвой участка без явного источника эмиссии тяжелых металлов.

Данный способ диагностики позволяет оперативно диагностировать хроническое и аварийное загрязнение почв тяжелыми металлами, происходящего через газопылевые выбросы при высокотемпературных процессах и повысить точность и качество экспертизы неблагополучной геоэкологической ситуации на данной территории с целью принятия необходимых профилактических и ремедиационных мер. К числу первых мер следует отнести, прежде всего, оперативное предупреждение населения о неблагополучной геоэкологической ситуации в данной местности, к числу вторых мер следует отнести безотлагательное проведение ремедиации почв, загрязненных тяжелыми металлами выше предельно допустимых концентраций, с использованием наиболее приемлемых способов [16].

Литература:

1. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов I-IV групп. Л.: Химия, 1988. 512 с.

2. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов V-VIII групп. Л.: Химия, 1989. 592 с.

3. Российская газовая энциклопедия. М.: Большая Российская энциклопедия, 2004. 527 с.

4. Лавриненко И.А., Лавриненко О.В. Аккумуляция растениями тяжелых металлов в условиях нефтезагрязнения // Сибирский экологический журнал. 1998. № 3-4. С. 299-309.

5. Корчина Т.Я., Корчин В.И., Кушникова Г.И., Янин В.Л. Характеристика природных вод на территории Ханты-Мансийского автономного округа // Экология человека. 2010. № 8. С. 9-12.

6. Корчина Т.Я., Корчин В.И. Сравнительная характеристика интоксикации свинцом и кадмием населения Ханты-Мансийского автономного округа // Гигиена и санитария. 2011. № 3. С. 8-10.

7. Патент Российской Федерации № 2617533. Способ диагностики хронического и аварийного загрязнения почв тяжелыми металлами посредством анализа активности фермента дегидрогеназы. Арно О.Б., Арабский А.К., Башкин В.Н., Галиулин Р.В., Галиулина Р.А. Опубликовано: 25.04.2017. Бюл. № 12.

8. Агбалян Е.В. Содержание тяжелых металлов и риск для здоровья населения на Ямальском Севере // Гигиена и санитария. 2012. № 1. С. 14-16.

9. Опекунов А.Ю., Опекунова М.Г., Кукушкин С.Ю., Ганул А.Г. Оценка экологического состояния природной среды районов добычи нефти и газа в ЯНАО // Вестник Санкт-Петербурского государственного университета. Серия 7. 2012. Выпуск 4. С. 87-101.

10. Бешенцев В.А., Павлова Е.И. Состояние окружающей среды, обусловленное техногенным воздействием в результате освоения и эксплуатации Русского нефтегазового месторождения // Вестник Томского государственного университета. 2012. № 7. С. 161-166.

11. Непотребный А.И. Мониторинг содержания тяжелых металлов в почвах нефтяных месторождений южной тайги Томской области // Вестник Томского государственного университета. 2009. № 318. С. 215-219.

12. Богданов Н.А. Многолетняя изменчивость эколого-гигиенического состояния земель: металлы в почвогрунте окрестностей Астраханского газового комплекса // Гигиена и санитария. 2016. № 2. С. 144-149.

13. Юртаев А.А. Комплексные исследования почвенного покрова о. Белый: первые итоги // Научный вестник Ямало-Ненецкого автономного округа. 2016. № 4 (93). С. 8-11.

14. Васильчук А.К., Васильчук Ю.К. Инженерно-геологические и геохимические условия полигональных ландшафтов острова Белый (Карское море) // Инженерная геология. 2015. № 1. С. 50-65.

15. Путилова А.А., Блохина Н.Н. Природные и антропогенные предпосылки и факторы риска злокачественных новообразований // Проблемы региональной экологии. 2006. № 6. С. 61-66.

16. Галиулин Р.В. Инвентаризация и рекультивация почвенного покрова агроландшафтов, загрязненного различными химическими веществами. Сообщение 1. Тяжелые металлы // Агрохимия. 1994. № 7-8. С. 132-143.

Концентрация подвижных форм тяжелых металлов и магнитные свойства почв г. Вольск Саратовской области | Маджид

1. Blaha U., Appel E., Stanjek H. Determination of anthropogenic boundary depth in industrially polluted soil and semi‐quantification of heavy metal loads using magnetic susceptibility // Environmental Pollution. 2008. V. 156. Iss. 2. P. 278‐289. DOI: 10.1016/j.envpol.2008.02.013

2. Magiera T., Strzyszcz Z., Kapicka A., Petrovsky E. Discrimination of lithogenic and anthropogenic influences on topsoil magnetic susceptibility in Central Europe // Geoderma. 2006. V. 130. Iss. 3‐4. P. 299‐311. DOI: 10.1016/j.geoderma.2005.02.002

3. Wang B., Xia D., Yu Y., Jia J., Xu S. Detection and differentiation of pollution in urban surface soils using magnetic properties in arid and semi‐arid regions of northwestern China // Environ. Pollut. 2014. V. 184. P. 335‐346. DOI: 10.1016/j.envpol.2013.08.024

4. Jordanova N.V., Jordanova D.V., Veneva L., Yorova K., Petrovsky E. Magnetic response of soils and heavy metal pollution – a case study // Environ. Sci. Technol. 2003. V. 37. Iss. 19. P. 4417‐4424. DOI: 10.1021/es0200645

5. El Baghdadi M., Barakat A., Sajieddine M., Nadem S. Heavy metal pollution and soil magnetic susceptibility in urban soil of Beni Mellal City (Morocco) // Environ. Earth Sci. 2012. V. 66. Iss. 1. P. 141‐155. DOI: 10.1007/s12665‐011‐1215‐5

6. Chan L.S., Ng S.L., Davis A.M., Yim W.W.S., Yeung C.H. Magnetic properties and heavy‐metal contents of contaminated seabed sediments of Penny’s Bay, Hong Kong // Mar. Pollut. Bull. 2001. V. 42. Iss. 7. P. 569‐583. DOI: 10.1016/S0025‐326X(00)00203‐4

7. Morton‐Bermea O., Hernandez E., Martinez‐Pichardo E., Soler‐Arechalde A.M., Lozano Santa‐Cruz R., Gonzalez‐Hernandez G., Beramendi‐Orosco L., Urrutia‐Fucugauchi J. Mexico City topsoils: heavy metals vs. magnetic susceptibility // Geoderma. 2009. V. 151. Iss. 3‐4. P. 121‐125. DOI: 10.1016/j.geoderma.2009.03.019

8. Lu S.G., Chen D.J., Wang S.Y., Liu Y.D. Rock magnetism investigation of highly magnetic soil developed on calcareous rock in Yun‐Gui Plateau, China: evidence for pedogenic magnetic minerals // J. Appl. Geophys. 2012. V. 77. P. 39‐50. DOI: 10.1016/j.jappgeo.2011.11.008

9. Strzyszcz Z., Magiera T. Magnetic susceptibility and heavy metals contamination in soils of Southern Poland // Phys. Chem. Earth. 1998. V. 23. Iss. 9‐10. P. 1127‐1131. DOI: 10.1016/S0079‐1946(98)00140‐2

10. Lu S.G., Bai S.Q., Fu L.X. Magnetic properties as indicators of Cu and Zn contamination in soils // Pedosphere. 2008. V. 18. Iss. 4. P. 479‐485. DOI: 10.1016/S1002‐0160(08)60038‐7

11. Gudadhe S.S., Sangode S.J., Patil S.K., Chate D.M., Meshram D.C., Badekar A.G. Pre‐ and post‐monsoon variations in the magnetic susceptibilities of soils of Mumbai metropolitan region: implications to surface redistribution of urban soils loaded with anthropogenic particulates // Environ. Earth Sci. 2012. V. 67. P. 813‐831. DOI: 10.1007/s12665‐012‐1528‐z

12. Lu S.G., Bai S.Q. Study on the correlation of magnetic properties and heavy metals content in urban soils of Hangzhou City, China // J. Appl. Geophys. 2006. V. 60. Iss. 1. P. 1‐12. DOI: 10.1016/j.jappgeo.2005.11.002

13. Botsou F., Karageorgis A.P., Dassenakis E., Scoullos M. Assessment of heavy metal contamination and mineral magnetic characterization of the Asopos River sediments (Central Greece) // Mar. Pollut. Bull. 2011. V. 62. Iss. 3. P. 547‐563. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2010.11.029

14. Franciškovic‐Bilinski S., Bilinski H., Scholger R., Tomašić N., Maldini K. Magnetic spherules in sediments of the karstic Dobra River (Croatia) // J. Soils Sediments. 2014. V. 14. P. 600‐614. DOI: 10.1007/s11368‐013‐0808‐x

15. Canbay M., Aydin A., Kurtulus C. Magnetic susceptibility and heavy‐metal contamination in topsoils along the Izmit Gulf coastal area and IZAYTAS (Turkey) // J. Appl. Geophys. 2010. V. 70. Iss. 1. P. 46‐57. DOI: 10.1016/j.jappgeo.2009.11.002

16. Zhang C., Qiao Q., Appel E., Huang B. Discriminating sources of anthropogenic heavy metals in urban street dusts using magnetic and chemical methods // J. Geochem. Explor. 2012. V. 119‐120. P. 60‐75. DOI: 10.1016/j.gexplo.2012.06.014

17. Zhu Z., Han Z., Bi X., Yang W. The relationship between magnetic parameters and heavy metal contents of indoor dust in e‐waste recycling impacted area, Southeast China // Sci. Total Environ. 2012. V. 433. P. 302‐308. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2012.06.067

18. Zhu Z., Sun G., Bi X., Li Z., Yu G. Identification of trace metal pollution in urban dust from kindergartens using magnetic, geochemical and lead isotopic analyses // Atmos. Environ. 2013. V. 77. P. 9‐15. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2013.04.053

19. Alekseeva T., Alekseev A., Maher B.A., Demkin V. Late Holocene climate reconstructions for the Russian steppe, based on mineralogical and magnetic properties of buried paleosols // Paleogeogr., Paleoclimatol., Paleoecol. 2007. V. 249. Iss. 1. P. 103‐127. DOI: 10.1016/j.palaeo.2007.01.006

20. Blundell A., Dearing J.A., Boyle J.F., Hannam J.A. Controlling factors for the spatial variability of soil magnetic susceptibility across England and Wales // Earth Sci. Rev. 2009. V. 95. Iss. 3‐4. P. 158‐188. DOI: 10.1016/j.earscirev.2009.05.001

21. Maher B.A., Alekseev A., Alekseeva T. Variation of soil magnetism across the Russian steppe: its significance for use of soil magnetism as a paleorainfall proxy // Quatern. Sci. Rev. 2002. V. 21. Iss. 14. P. 1571‐1576. DOI: 10.1016/S0277‐3791(02)00022‐7

22. Maher B.A., Alekseev A., Alekseeva T. Magnetic mineralogy of soils across the Russian Steppe: climatic dependence of pedogenic magnetite formation // Paleogeogr., Paleoclimatol., Paleoecol. 2003. V. 201. Iss. 3‐4. P. 321‐341. DOI: 10.1016/S0031‐0182(03)00618‐7

23. Maher B.A., Hallam D.F. Paleomagnetic correlation and dating of Pilo/Pleistocene sediments at the southern margins of the North Sea Basin // J. Quat. Sci. 2005. V. 20. Iss. 1. P. 67‐77. DOI: 10.1002/jqs.890

24. Yang T., Liu Q., Zeng Q., Chan L. Relationship between magnetic properties and heavy metals of urban soils with different soil types and environmental settings: implications for magnetic mapping // Environ. Earth Sci. 2012. V. 66. P. 409‐420. DOI: 10.1007/s12665‐011‐1248‐9

25. Hanesch M., Scholger R. Mapping of heavy metal loadings in soils by means of magnetic susceptibility measurements // Environ. Geol. 2002. V. 42. P. 857‐870. DOI: 10.1007/s00254‐002‐0604‐1

26. Zawadzki J., Fabijańczyk P. Reduction of soil contamination uncertainty assessment using magnetic susceptibility measurements and co‐est method // Proc. ECOpole. 2008. V. 2. Iss. 1. P. 171‐174.

27. D’Emilio M., Macchiato M., Ragosta M., Simoniello T. A method for the integration of satellite vegetation activities observations and magnetic susceptibility measurements for monitoring heavy metals in soil // J. Hazard. Mater. 2012. V. 241‐242. P. 118‐126. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2012.09.021

Microsoft Word – _№ 1_титул.docx

%PDF-1.6 % 1 0 obj > endobj 5 0 obj >/Font>>>/Fields[]>> endobj 2 0 obj >stream 2021-01-29T06:14:41+03:002021-01-29T06:14:41+03:002021-01-29T06:14:41+03:00PScript5.dll Version 5.2.2application/pdf

Microsoft Word – _№ 1_титул.docx

Olga

uuid:cee34cf4-5edd-485a-9e83-ba48e6363e24uuid:93b37e7b-761a-4291-b3f9-86a18d0209f4Acrobat Distiller 10.1.16 (Windows) endstream endobj 6 0 obj > endobj 3 0 obj > endobj 7 0 obj > endobj 22 0 obj > endobj 23 0 obj > endobj 24 0 obj > endobj 1685 0 obj >30 0 R]/P 1693 0 R/Pg 12 0 R/S/Link>> endobj 1686 0 obj >1569 0 R]/P 1695 0 R/Pg 18 0 R/S/Link>> endobj 1687 0 obj >1583 0 R]/P 1697 0 R/Pg 18 0 R/S/Link>> endobj 1688 0 obj >1598 0 R]/P 1699 0 R/Pg 19 0 R/S/Link>> endobj 1689 0 obj >1639 0 R]/P 1701 0 R/Pg 20 0 R/S/Link>> endobj 1690 0 obj >1667 0 R]/P 1703 0 R/Pg 21 0 R/S/Link>> endobj 1691 0 obj >1652 0 R]/P 1705 0 R/Pg 21 0 R/S/Link>> endobj 1705 0 obj > endobj 21 0 obj >/MediaBox[0 0 595.32 841.92]/Parent 3 0 R/QITE_pageid>/Resources>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB/ImageC/ImageI]>>/Rotate 0/StructParents 9/Tabs/S/Type/Page>> endobj 1707 0 obj >stream x}ioF

Тяжелые металлы в строительных материалах, содержащих техногенное сырье

11 июля 2016

Н.П. ЛУКУТЦОВА, канд. техн. наук,
Брянская государственная инженерно-технологическая академия

Тяжелые металлы (медь, цинк, никель, свинец, хром, кобальт, кадмий) попадают в строительные материалы с природным и техногенным сырьем.

В породах естественного происхождения всегда присутствуют кроме основных и второстепенных компонентов тяжелые металлы. Наименьшее их количество содержится в карбонатных, наибольшее — в глинистых породах. Промышленные отходы более обогащены тяжелыми металлами. Превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) наблюдается в пиритных огарках, золе, фосфогипсе, минеральных шламах, отработанных формовочных смесях (ОФС) и др.

По валовому содержанию тяжелых металлов в некоторых промышленых отходах предприятий Брянской области превышение ПДК составляет: по свинцу от 1,3 до 45 раз, по меди от 1,2 до 225 раз, по цинку от 1,4 до 21 раза и по никелю в 5,7 раза.

При использовании техногенного сырья в производстве строительных материалов в соответствии с МУ 2.1.674—97. «Санитарно-гигиеническая оценка стройматериалов с добавлением промотходов» [1] необходимо, чтобы содержание водорастворимых форм тяжелых металлов не превышало предельно допустимых концентраций для вод поверхностных водоемов (ПДК_в) [2], так как воздействие агрессивных сред, механические повреждения и другие факторы могут привести к нарушению целостности изделия, его конструкции и способствовать миграции из строительного материала опасных компонентов. Поэтому необходимо обеспечить надежное связывание тяжелых металлов в структурно устойчивые соединения, чтобы не происходила их эмиссия и вторичное загрязнение окружающей среды.

С целью выявления механизмов миграции и связывания тяжелых металлов образцы из цементного бетона с заполнителем из ОФС (отходы Брянского сталелитейного завода) состава Ц:ОФС = 1:3 при водоцементном отношении В/Ц = 0,5 выдерживались в агрессивных средах в течение 10—30 сут.

Как показали исследования, с течением времени происходит увеличение концентрации тяжелых металлов в окружающей образец среде (табл. 1). Так, через месяц экспозиции песчаного бетона на ОФС во всех исследуемых средах наблюдается превышение ПДК_в по свинцу двухвалентному (Pb²⁺) и шестивалентному хрому (Cr⁶⁺) до 20 и 43 раз соответственно. Для меди, цинка, кобальта и никеля концентрация в агрессивных средах, за исключением никеля в 2% серной кислоте, значительно ниже ПДК_в. При этом значения рН среды во времени претерпевают существенные изменения. Для щелочных и нейтрально-водных сред значения рН выше 7 можно объяснить либо вымыванием основных оксидов (СаО и др.) из бетона, либо собственной высокой щелочностью (растворы КОН, NaOH, Na₂CO₃ и т. д.). В случае применения в качестве агрессивных сред растворов НС1 и H₂SO₄ рост значения рН до 11,6—13,45 связан вероятнее всего с процессом коррозии. В кислых агрессивных средах при первоначально низких значениях рН (менее 3) происходит нейтрализация кислоты в результате взаимодействия с основными оксидами (СаО и MgО) вплоть до полного ее расхода. При этом увеличивается пористость, способствующая дальнейшему эффективному вымыванию СаО и других щелочных агентов наряду с катионами тяжелых металлов в виде растворимых солей, за исключением свинца (PbSO₄ и PbCl₂плохо растворимы в воде). В результате со временем значения рН среды вытяжек из кислых переходят в сильнощелочные.

Таблица 1

Среда	Концентрация металлов в вытяжках через 30 сут экспозиции образцов бетона на ОФС , мг/л
Среда	рН исходное	рН вытяжки	Pb²+	Cu	Fe	Ni	Co	Zn	Cr⁶+
2,5% Na₂CO₃	8,2	12,2	0,15	0,005	0,09	<0,006	0,028	0,004	1
2,5% CaCO₃	10,75	10,25	0,083	0,013	0,077	<0,006	<0,006	0,031	0,321
Дистиллированная вода	6,5	9,9	0,05	0,003	0,07	<0,006	<0,006	0,009	0,64
Водопроводная вода	7,85	10,35	0,06	0,019	0,09	0,007	<0,006	0,01	0,93
0,1 н. HCl	_—	11,6	0,086	0,01	0,093	0,013	0,043	0,009	0,07
2% H₂SO₄	2,5	13,45	0,054	0,205	11,64	0,157	0,088	0,559	0,146
2,5% KOH	13,7	13,7	0,853	0,029	0,903	<0,006	<0,006	0,527	0,361
2,5% NaOH	12,65	12,65	1,24	0,027	0,248	0,014	<0,006	0,431	0,177
2,5% MgCl₂	6,35	8,4	0,168	0,021	0,015	0,012	<0,006	0,024	0,058
2,5% MgSO₄	6	8,95	0,108	0,003	0,019	<0,006	<0,006	0,011	0,113
2,5% Na₂S0₄	6,2	12,5	0,17	0,003	0,1	0,012	0,007	0,008	0,61
2,5/% K₂SO₄	5,8	12,5	0,15	0,005	0,06	0,013	0,01	0,005	0,39
ПДК для вод поверхностных водоемов		—	0,03	1	—	0,1	0,1	1	0,05
Превышение ПДК		—	1,6-43	нет	3-38,8	нет	нет	нет	1,16-20

Установлено, что степень вымывания катионов в щелочных средах резко возрастает в тех случаях, когда оксид металла обладает амфотерным свойством. Если в дистиллированной воде и щелочных средах медь вымывается примерно в одинаковых количествах, то металлы амфотерных оксидов (железо, никель, кобальт, цинк и свинец) проявляют тенденцию усиления миграции с повышением рН среды. Количество вымываемого оксида амфотерного металла зависит от его содержания в бетоне, растворимости в воде его гидроксида и от рН начала растворения. Гидроксид цинка начинает растворяться при рН выше 10,5 [3]. Поэтому в сильнощелочных средах содержание цинка в вытяжках соизмеримо с содержанием железа, хотя его начальная концентрация намного ниже, чем железа.

Свинец в бетоне находится в подвижных водорастворимых соединениях. Растворяясь в щелочах, Pb(OH)₂ образует плюмбиты Са[Pb(OH)₄] и гидроксо-плюмбиты Са₂[ Рb(ОН)₆].

Характер кривой изменения концентрации свинца в водных средах образцов песчаного бетона на ОФС (1:3, В/Ц = 0,5) естественного твердения от времени экспозиции свидетельствует, что процесс вымывания Pb²⁺ на протяжении всего периода экспозиции (30 сут) контролируется диффузией (рис.).

Зависимость концентрации хрома и свинца в водных вытяжках образцов песчаного бетона на ОФС (1:3, В/Ц=0,5) естественного твердения от времени экспозиции и рН среды: 1 — Cr³⁺; 2 — Cr⁶+; 3 — Pb²⁺

Динамика накопления Cr³⁺ и Cr⁶⁺ катионов в воде указывает, что они появляются в вытяжках одновременно. С течением времени при повышении рН среды содержание Cr³⁺ в воде не меняется вплоть до 12 сут выдержки. В дальнейшем с ростом рН содержание Cr³+ резко уменьшается (примерно в 10 раз). Это сопровождается увеличением содержания Cr⁶+ до 26-10^-2 мг/л. Гидроксид хрома Сг(ОН)₃ начинает растворяться при значениях рН больше 12 [3]. Следовательно, уменьшение содержания Cr³⁺ начиная с рН = 10 не может быть объяснено растворением его амфотерных соединений. С учетом постоянства суммы двух форм хрома в растворе уменьшение содержания Cr³+ объясняется протеканием окислительно-восстановительной реакции, при которой Cr³⁺ окисляется в Cr⁶⁺.

В качестве окислителя выступают катионы Fe³+, содержание которых в водных вытяжках намного превышает суммарное содержание всех других катионов.

В щелочных средах Cr⁶⁺ образует водорастворимые хроматы, в связи с чем наблюдаются аномально высокие значения количества вымываемого хрома при его невысоком начальном содержании в бетоне. Соединения Cr⁶+ в зависимости от рН среды в водных растворах находятся в виде различных форм — бихроматов или хроматов.

Окислительно-восстановительную реакцию между Cr³⁺ и Fe³⁺ в щелочной среде можно представить в виде полуреакций (а, б):

Электродный потенциал полуреакции (б) выше, чем полуреакции (а), из чего следует, что процесс (б) будет иметь место в прямом, а процесс (а) — в обратном направлении.

Учитывая, что медь, цинк, никель, кобальт надежно блокируются в составе бетона, а водой вымываются свинец и шестивалентный хром, для связывания последних в бетоне исследовались различные виды добавок.

При этом необходимо было учесть следующее. Во-первых, добавки должны обеспечивать концентрации свинца и хрома в водных вытяжках ниже ПДК_в. Во-вторых, они не должны ухудшать свойств бетонов, а по возможности их улучшать. В-третьих, при связывании одновременно свинца и шестивалентного хрома добавки должны быть совместимые. В-четвертых, они должны быть доступными и дешевыми.

Наиболее эффективными добавками для снижения концентрации шестивалентного хрома в водных вытяжках из бетона оказались щавелевая кислота и хлористый барий, а для свинца — карбонат кальция и дитизон. Концентрация Cr⁶⁺ и Pb²⁺ в водных вытяжках из песчаного бетона на ОФС через 10 сут экспозиции при использовании комплексных добавок приведена в табл. 2.

Таблица 2

Добавки, мас. % от количества ОФС в бетоне	Концентрация тяжелых металлов в водных вытяжках, мг/л
Добавки, мас. % от количества ОФС в бетоне	Сг⁶+	_Pb2+
BaCl₂ 0,01%+CaCO₃ 0,3%	<0,006	0,0235
Н₂С₂О₄-2Н₂0 0,01%+CaCO₃ 0,3%	<0,006	0,0188
BaCl₂ 0,01%+KI 0,03%	<0,006	0,0324
Н₂С₂О₄-2Н₂0 0,01%+KI 0,03%	<0,006	0,0311
BaCl₂ 0,01%+дитизон 0,01%	<0,006	0,0162
Н₂С₂О₄-2Н₂0 0,01%+дитизон 0,01%	<0,006	0,0183
BaCl₂ 0,01%+СаСО₃ 0,5%	<0,006	<0,006
Н₂С₂О₄-2Н₂0 0,01%+дитизон 0,02%	<0,006	<0,006
ПДКв, мг/л	0,05	0,03
Примечание. Песчаный бетон состава 1:3, В/Ц=0,45.

Установлено, что при введении в бетоны на ОФС щавелевой кислоты (0,01 мас. % от массы ОФС в бетоне) и хлорида бария (0,01%) в водных вытяжках не были обнаружены соединения шестивалентного хрома. Содержание свинца снижается до <0,006 мг/л при введении добавок карбоната кальция (0,5%) и дитизона (0,02%). При совместном использовании добавок хлорида бария (0,01%) и карбоната кальция(0,5%) или щавелевой кислоты (0,01%) и дитизона (0,02%) концентрация Cr⁶+ и Pb²+ в водных вытяжках составляет менее 0. 006.мг/л.

Выявлены особенности процесса структурообразования песчаного бетона, содержащего ОФС в присутствии тяжелых металлов и комплексных добавок, которые позволили не только связать свинец и хром в малорастворимые устойчивые к вымыванию соединения, но и повысить на 15—40% предел прочности при сжатии в ранние сроки твердения (табл. 3).

Таблица 3

Вид и количество добавки	Предел прочности при изгибе, МПа	Предел прочности при сжатии, МПа
		Время твердения, сут			Пропаривание
		7	14	28	Пропаривание
Без добавки	3	6,1	7,5	14,2	15,6
ВаС1₂ 0,03%+СаСО₃ 0,5%	1,9	7,7	8,8	14,7	16,4
ВаС1₂ 0,03%+дитизон 0,01%	2	7,3	9,9	14,8	16,4
H₂C₂O₄-2H₂O 0,01%+СаСО₃ 0,5%	1,9	7,8	8,1	13,9	14,8
H₂C₂O₄-2H₂O 0,01%+дитизон 0,01%	2,1	8,6	10,3	14,4	16,6
Примечание. Бетон состава 1:3, В/Ц=0,44.

Таким образом, установлено, что механизм и динамика накопления катионов тяжелых металлов, таких как Cr³⁺ и Cr⁶⁺, Pb²⁺, цинк, медь, никель, кобальт, в водных вытяжках из песчаных бетонов, содержащих отработанные формовочные смеси, связаны с сочетанием одновременно протекающих диффузионных и химических процессов кислотно-основного взаимодействия.

Медь, цинк, никель, кобальт блокируются в составе бетона в отличие от катионов свинца и хрома.

Наиболее эффективным способом снижения концентрации свинца и хрома является химическое связывание катионов в устойчивые малорастворимые соединения добавками щавелевой кислоты (0,01%), хлористого бария (0,01%), карбоната кальция (0,5%), дитизона (0,01%), а также комплексными добавками на их основе.

Список литературы

МУ 2.1.674—97. Санитарно-гигиеническая оценка стройматериалов с добавлением промотходов. М.: Минздрав России. 1997. 40 с.
СанПиН 4630—88. Санитарные правила и нормы охраны поверхности вод от загрязнения / Минздрав СССР. Главное санэпидуправление. М., 1988. 70 с.
Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия. 1971.454 с. (с. 248).

Статья взята из журнала «Строительные материалы»

Токсичность, механизм и воздействие на здоровье некоторых тяжелых металлов

Abstract

Доказано, что токсичность тяжелых металлов представляет собой серьезную угрозу, и с ней связано несколько рисков для здоровья. Токсические эффекты этих металлов, даже если они не имеют какой-либо биологической роли, по-прежнему присутствуют в той или иной форме, вредной для человеческого организма и его нормального функционирования. Иногда они действуют как псевдоэлементы тела, а иногда даже могут вмешиваться в метаболические процессы.Некоторые металлы, такие как алюминий, можно удалить с помощью действий по удалению, в то время как некоторые металлы накапливаются в организме и в пищевой цепи, проявляя хронический характер. Были предприняты различные меры общественного здравоохранения для контроля, предотвращения и лечения токсичности металлов на различных уровнях, таких как воздействие на рабочем месте, несчастные случаи и факторы окружающей среды. Токсичность металлов зависит от поглощенной дозы, пути воздействия и продолжительности воздействия, т.е. острая или хроническая. Это может привести к различным расстройствам, а также к чрезмерному повреждению из-за окислительного стресса, вызванного образованием свободных радикалов.В этом обзоре подробно описаны некоторые тяжелые металлы и механизмы их токсичности, а также их влияние на здоровье.

Ключевые слова: тяжелые металлы, токсичность металлов, окислительный стресс, свободные радикалы

Введение

Металлы – это вещества с высокой электропроводностью, пластичностью и блеском, которые добровольно теряют свои электроны с образованием катионов. Металлы естественным образом находятся в земной коре, и их состав варьируется в зависимости от местности, что приводит к пространственным вариациям концентрации в окружающей среде.Распределение металлов в атмосфере контролируется свойствами данного металла и различными факторами окружающей среды (Khlifi & Hamza-Chaffai, 2010). Основная цель этого обзора – дать представление об источниках тяжелых металлов и их вредном воздействии на окружающую среду и живые организмы. К тяжелым металлам обычно относят те металлы, которые обладают удельной плотностью более 5 г / см ³ и отрицательно влияют на окружающую среду и живые организмы (Järup, 2003).Эти металлы являются квинтэссенцией для поддержания различных биохимических и физиологических функций живых организмов в очень низких концентрациях, однако они становятся ядовитыми, когда превышают определенные пороговые концентрации. Хотя признано, что тяжелые металлы имеют множество неблагоприятных последствий для здоровья и сохраняются в течение длительного периода времени, воздействие тяжелых металлов продолжается и увеличивается во многих частях мира. Тяжелые металлы являются значительными загрязнителями окружающей среды, и их токсичность становится проблемой, которая приобретает все большее значение с точки зрения экологии, эволюции, питания и окружающей среды (Jaishankar et al., 2013; Nagajyoti et al. , 2010). Наиболее часто встречающиеся в сточных водах тяжелые металлы включают мышьяк, кадмий, хром, медь, свинец, никель и цинк, которые представляют опасность для здоровья человека и окружающей среды (Lambert et al. , 2000). Тяжелые металлы попадают в окружающую среду естественным путем и в результате деятельности человека. Различные источники тяжелых металлов включают эрозию почвы, естественное выветривание земной коры, горнодобывающую промышленность, промышленные сточные воды, городские стоки, сброс сточных вод, средства борьбы с насекомыми или болезнями, применяемые для сельскохозяйственных культур, и многие другие (Morais et al., 2012). показывает мировое производство и потребление отдельных токсичных металлов в период 1850–1990 гг. (Nriagu, 1996).

Мировое производство и потребление отдельных токсичных металлов в 1850–1990 годах (по материалам Nriagu, 1996).

Хотя эти металлы выполняют важные биологические функции у растений и животных, иногда их химическая координация и окислительно-восстановительные свойства дают им дополнительное преимущество, так что они могут избежать механизмов контроля, таких как гомеостаз, транспорт, компартментализация и связывание с необходимыми компонентами клетки.Эти металлы связываются с участками белка, которые не созданы для них, вытесняя исходные металлы с их естественных участков связывания, вызывая сбои в работе клеток и, в конечном итоге, токсичность. Предыдущие исследования показали, что окислительное разрушение биологических макромолекул происходит в первую очередь из-за связывания тяжелых металлов с ДНК и ядерными белками (Flora et al. , 2008).

Тяжелые металлы и механизмы их токсичности

Мышьяк

Мышьяк – один из наиболее важных тяжелых металлов, вызывающих беспокойство как с экологической точки зрения, так и с точки зрения здоровья человека (Hughes et al., 1988). Он имеет полуметаллические свойства, сильно токсичен и канцероген и широко доступен в форме оксидов или сульфидов или в виде соли железа, натрия, кальция, меди, и т. Д. (Singh et al. , 2007). . Мышьяк – двадцатый элемент по распространенности на Земле, а его неорганические формы, такие как арсенит и соединения арсената, смертельны для окружающей среды и живых существ. Люди могут столкнуться с мышьяком естественным путем, из промышленных источников или из непреднамеренных источников.Питьевая вода может быть загрязнена из-за использования мышьякоподобных пестицидов, природных минеральных отложений или неправильной утилизации мышьяковых химикатов. Преднамеренное потребление мышьяка в случае суицидных попыток или случайного употребления в пищу детьми может также привести к случаям острого отравления (Mazumder, 2008; Saha et al. , 1999). Мышьяк – это протопластический яд, поскольку он поражает в первую очередь сульфгидрильную группу клеток, вызывая нарушение клеточного дыхания, клеточных ферментов и митоза (Gordon & Quastel, 1948).

Механизм токсичности мышьяка

При биотрансформации мышьяка вредные неорганические соединения мышьяка метилируются бактериями, водорослями, грибами и людьми с образованием монометиларсоновой кислоты (MMA) и диметиларсиновой кислоты (DMA). В этом процессе биотрансформации эти неорганические виды мышьяка (iAs) ферментативно превращаются в метилированные мышьяки, которые являются конечными метаболитами и биомаркером хронического воздействия мышьяка.

iAs (V) → iAs (III) → MMA (V) → MMA (III) → DMA (V)

Биометилирование – это процесс детоксикации, конечные продукты которого представляют собой метилированный неорганический мышьяк, такой как MMA (V) и DMA (V). ), которые выводятся с мочой, являются биоиндикатором хронического воздействия мышьяка.Однако ММА (III) не выводится и остается внутри клетки в качестве промежуточного продукта.

Монометиларсоновая кислота (ММА III), промежуточный продукт, является высокотоксичным по сравнению с другими мышьяками, потенциально ответственным за канцерогенез, индуцированный мышьяком (Singh et al. , 2007).

Свинец

Свинец – высокотоксичный металл, широкое использование которого вызвало обширное загрязнение окружающей среды и проблемы со здоровьем во многих частях мира. Свинец – это яркий серебристый металл, слегка голубоватый в сухой атмосфере.Он начинает тускнеть при контакте с воздухом, образуя сложную смесь соединений в зависимости от данных условий. показывает различные источники загрязнения окружающей среды свинцом (Sharma & Dubey, 2005). Источники воздействия свинца включают в основном промышленные процессы, продукты питания и курение, питьевую воду и бытовые источники. Источниками свинца были бензин и краска для дома, которая распространена на свинцовые пули, водопроводные трубы, оловянные кувшины, аккумуляторные батареи, игрушки и краны (Thürmer et al., 2002). В США из выхлопных газов автомобилей выделяется от 100 до 200 000 тонн свинца в год. Некоторые из них поглощаются растениями, прикрепляются к почве и стекают в водоемы, следовательно, воздействие свинца на человека в общей популяции происходит либо с пищей, либо с питьевой водой (Goyer, 1990). Свинец – чрезвычайно токсичный тяжелый металл, который нарушает различные физиологические процессы растений и, в отличие от других металлов, таких как цинк, медь и марганец, не выполняет никаких биологических функций. Растение с высокой концентрацией свинца ускоряет производство активных форм кислорода (АФК), вызывая повреждение липидной мембраны, что в конечном итоге приводит к повреждению хлорофилла и фотосинтетическим процессам и подавляет общий рост растения (Najeeb et al., 2014). Некоторые исследования показали, что свинец способен подавлять рост чайного растения за счет уменьшения биомассы и ухудшает качество чая, изменяя качество его компонентов (Yongsheng et al. , 2011). Было обнаружено, что даже при низких концентрациях обработка свинцом вызывает огромную нестабильность поглощения ионов растениями, что, в свою очередь, приводит к значительным метаболическим изменениям в фотосинтетической способности и, в конечном итоге, к сильному подавлению роста растений (Mostafa et al. , 2012).

Различные источники загрязнения окружающей среды свинцом (адаптировано из Sharma & Dubey, 2005).

Механизмы токсичности свинца

Металлический свинец вызывает токсичность в живых клетках по ионному механизму и по механизму окислительного стресса. Многие исследователи показали, что окислительный стресс в живых клетках вызван дисбалансом между производством свободных радикалов и производством антиоксидантов для детоксикации реакционноспособных промежуточных продуктов или восстановления нанесенного ущерба.показывает атаку тяжелых металлов на клетку и баланс между производством АФК и последующей защитой, обеспечиваемой антиоксидантами. Антиоксиданты, такие как , например Глутатион , присутствующий в клетке, защищает ее от свободных радикалов, таких как H ₂ O _2. Однако под влиянием свинца уровень ROS увеличивается, а уровень антиоксидантов снижается. Поскольку глутатион существует как в восстановленном (GSH), так и в окисленном (GSSG) состоянии, восстановленная форма глутатиона дает свои восстанавливающие эквиваленты (H ⁺ + e ^–) от тиоловых групп цистеина до ROS, чтобы сделать их стабильными. .В присутствии фермента глутатионпероксидазы восстановленный глутатион легко связывается с другой молекулой глутатиона после передачи электрона и образует дисульфид глутатиона (GSSG). Восстановленная форма (GSH) глутатиона составляет 90% от общего содержания глутатиона, а окисленная форма (GSSG) составляет 10% при нормальных условиях. Однако в условиях окислительного стресса концентрация GSSG превышает концентрацию GSH. Другим биомаркером окислительного стресса является перекисное окисление липидов, поскольку свободный радикал собирает электроны с молекул липидов, находящихся внутри клеточной мембраны, что в конечном итоге вызывает перекисное окисление липидов (Wadhwa et al., 2012; Flora et al. , 2012). В очень высоких концентрациях АФК могут вызывать структурное повреждение клеток, белков, нуклеиновых кислот, мембран и липидов, что приводит к стрессовой ситуации на клеточном уровне (Mathew et al., 2011).

Атака тяжелых металлов на клетку и баланс между производством АФК и последующей защитой, представленной антиоксидантами.

Ионный механизм токсичности свинца происходит в основном из-за способности ионов металлического свинца заменять другие двухвалентные катионы, такие как Ca ²⁺, Mg ²⁺, Fe ²⁺ и одновалентные катионы, такие как Na ^+, что в конечном итоге нарушает биологический метаболизм клетки.Ионный механизм токсичности свинца вызывает значительные изменения в различных биологических процессах, таких как клеточная адгезия, внутри- и межклеточная передача сигналов, сворачивание белков, созревание, апоптоз, перенос ионов, регуляция ферментов и высвобождение нейротрансмиттеров. Свинец может замещать кальций даже в пикомолярной концентрации, влияя на протеинкиназу С, которая регулирует нервное возбуждение и память (Flora et al. , 2012).

Ртуть

Металлическая ртуть – это металл природного происхождения, который представляет собой блестящую серебристо-белую жидкость без запаха, которая при нагревании превращается в бесцветный газ без запаха.Ртуть очень токсична и обладает чрезвычайно высокой способностью к биоаккумуляции. Его присутствие отрицательно влияет на морскую среду, и поэтому многие исследования направлены на распространение ртути в водной среде. Основные источники загрязнения ртутью включают антропогенную деятельность, такую как сельское хозяйство, сброс городских сточных вод, горнодобывающая промышленность, сжигание и сброс промышленных сточных вод (Chen et al. , 2012).

Ртуть существует в основном в трех формах: металлические элементы, неорганические соли и органические соединения, каждая из которых обладает различной токсичностью и биодоступностью.Эти формы ртути широко присутствуют в водных ресурсах, таких как озера, реки и океаны, где они поглощаются микроорганизмами и превращаются в метилртуть внутри микроорганизмов, в конечном итоге подвергаясь биомагнификации, вызывая значительное нарушение жизни водных организмов. Потребление этого зараженного водного животного является основным путем воздействия метилртути на человека (Trasande et al ., 2005). Ртуть широко используется в термометрах, барометрах, пирометрах, ареометрах, ртутных дуговых лампах, люминесцентных лампах и в качестве катализатора.Он также используется в целлюлозно-бумажной промышленности как компонент батарей и в стоматологических препаратах, таких как амальгамы. показывает глобальное использование ртути для различных применений (ГЭФ и Ртуть: Проблема Автор Ибрагима Соу, Группа ГЭФ по климату и химическим веществам . Доступно по адресу: http://www.thegef.org/gef/greenline/april-2012/ gef-and-mercury-challenge).

Мировое использование ртути для различных целей (всего в 2005 году: 3 760 метрических тонн).

Механизм отравления ртутью

Ртуть хорошо известна как опасный металл, и ее токсичность является частой причиной острого отравления тяжелыми металлами. Согласно данным Американской ассоциации центров по борьбе с отравлениями, в 1997 г. было зарегистрировано 3 596 случаев.Метилртуть – нейротоксическое соединение, которое отвечает за разрушение микротрубочек, повреждение митохондрий, перекисное окисление липидов и накопление нейротоксических молекул, таких как серотонин, аспартат и глутамат (Patrick, 2002). Общий объем выбросов ртути в окружающую среду оценивается в 2200 метрических тонн в год (Ferrara et al. , 2000). По оценкам Агентства по охране окружающей среды и Национальной академии наук (Haley, 2005), от 8 до 10% американских женщин имеют уровни ртути, которые могут вызвать неврологические расстройства у любого ребенка, которого они родят.Животные, подвергшиеся воздействию токсичной ртути, показали неблагоприятные неврологические и поведенческие изменения. У кроликов при воздействии паров ртути 28,8 мг / м 2 ³ в течение 1–13 недель наблюдались нечеткие патологические изменения, выраженная клеточная дегенерация и некроз мозга (Ashe et al. , 1953).

Мозг остается органом-мишенью для ртути, но он может повредить любой орган и привести к нарушению работы нервов, почек и мышц. Это может вызвать нарушение мембранного потенциала и нарушить гомеостаз внутриклеточного кальция.Ртуть связывается со свободно доступными тиолами, поскольку константы стабильности высоки (Patrick, 2002). Пары ртути могут вызвать бронхит, астму и временные респираторные проблемы. Ртуть играет ключевую роль в повреждении третичной и четвертичной белковой структуры и изменяет клеточную функцию, присоединяясь к селеногидрильным и сульфгидрильным группам, которые вступают в реакцию с метилртутью и препятствуют клеточной структуре. Он также вмешивается в процесс транскрипции и трансляции, приводя к исчезновению рибосом и уничтожению эндоплазматического ретикулума и активности естественных клеток-киллеров.Также нарушается целостность клеток, вызывая образование свободных радикалов. Основа хелатирования тяжелых металлов заключается в том, что даже несмотря на то, что сульфгидрильная связь ртути стабильна и разделена на окружающие сульфгидрильные лиганды, она также вносит свободные сульфгидрильные группы, способствуя подвижности металлов внутри лигандов (Bernhoft, 2011).

Кадмий

Кадмий является седьмым по токсичности тяжелым металлом согласно рейтингу ATSDR. Это побочный продукт производства цинка, которому люди или животные могут подвергаться на работе или в окружающей среде.Как только этот металл будет поглощен людьми, он будет накапливаться в организме на протяжении всей жизни. Этот металл впервые был использован во время Первой мировой войны в качестве заменителя олова и в лакокрасочной промышленности в качестве пигмента. В сегодняшнем сценарии он также используется в аккумуляторных батареях, для производства специальных сплавов, а также присутствует в табачном дыме. Около трех четвертей кадмия используется в щелочных батареях в качестве компонента электрода, оставшаяся часть используется в покрытиях, пигментах и гальванических покрытиях, а также в качестве стабилизатора пластмасс.Люди могут подвергаться воздействию этого металла в первую очередь при вдыхании и проглатывании, а также могут страдать от острых и хронических интоксикаций. Распространенный в окружающей среде кадмий будет оставаться в почвах и отложениях в течение нескольких десятилетий. Растения постепенно поглощают эти металлы, которые накапливаются в них и концентрируются по пищевой цепочке, достигая в конечном итоге человеческого тела. В США более 500000 рабочих ежегодно подвергаются воздействию токсичного кадмия, согласно данным Агентства по токсичным веществам и регистру заболеваний (Бернард, 2008; Mutlu et al., 2012). Исследования показали, что в Китае общая площадь, загрязненная кадмием, составляет более 11 000 га, а ежегодный объем промышленных отходов кадмия, сбрасываемых в окружающую среду, оценивается более чем в 680 тонн. В Японии и Китае воздействие кадмия в окружающей среде сравнительно выше, чем в любой другой стране (Han et al. , 2009). Кадмий преимущественно содержится во фруктах и овощах из-за его высокой скорости передачи от почвы к растениям (Satarug et al. , 2011).Кадмий является высокотоксичным заменимым тяжелым металлом, который широко известен своим неблагоприятным влиянием на ферментативные системы клеток, окислительный стресс и индукцию дефицита питательных веществ у растений (Irfan et al. , 2013).

Механизм токсичности кадмия

Механизм токсичности кадмия четко не изучен, но его влияние на клетки известно (Patrick, 2003). Концентрация кадмия увеличивается в 3000 раз, когда он связывается с богатым цистеином белком, таким как металлотионеин.В печени комплекс цистеин-металлотионеин вызывает гепатотоксичность, а затем циркулирует в почках и накапливается в почечной ткани, вызывая нефротоксичность. Кадмий обладает способностью связываться с цистеиновыми, глутаматными, гистидиновыми и аспартатными лигандами и может приводить к дефициту железа (Castagnetto et al. , 2002). Кадмий и цинк имеют одинаковые степени окисления, и, следовательно, кадмий может заменять цинк, присутствующий в металлотионеине, тем самым препятствуя его действию в качестве поглотителя свободных радикалов в клетке.

Хром

Хром – седьмой по распространенности элемент на Земле (Mohanty & Kumar Patra, 2013). Хром находится в нескольких степенях окисления в окружающей среде от Cr ²⁺ до Cr ⁶⁺ (Родригес и др. , 2009) _. Наиболее часто встречающимися формами Cr являются трехвалентный Cr ⁺³ и шестивалентный Cr ⁺⁶ _,, причем оба состояния токсичны для животных, людей и растений (Mohanty & Kumar Patra, 2013).Хром естественным образом образуется при сжигании нефти и угля, нефти из феррохроматного огнеупорного материала, окислителей пигментов, катализатора, хромистой стали, удобрений, бурения нефтяных скважин и кожевенных заводов по нанесению металлических покрытий. Антропогенно хром попадает в окружающую среду через сточные воды и удобрения (Ghani, 2011). Cr (III) в своей восстановленной форме неподвижен и нерастворим в воде, тогда как Cr (VI) в окисленном состоянии хорошо растворяется в воде и, следовательно, подвижен (Wolińska et al. , 2013).Для определения активности ионов металлов в окружающей среде очень важен вид металла, поскольку в случае хрома окислительная форма Cr (III) не является существенным загрязнителем грунтовых вод, но было обнаружено, что Cr (VI) может быть токсичным для человека (Gürkan et al. , 2012). Cr (III) находится в органическом веществе почвы и водной среды в форме оксидов, гидроксидов и сульфатов (Cervantes et al. , 2001). Хром широко используется в таких отраслях, как металлургия, гальваника, производство красок и пигментов, дубление, консервирование древесины, химическое производство и производство целлюлозы и бумаги.Эти отрасли промышленности играют важную роль в загрязнении хромом, оказывая неблагоприятное воздействие на биологические и экологические виды (Ghani, 2011). Широкий спектр промышленных и сельскохозяйственных методов увеличивает уровень токсичности в окружающей среде, вызывая опасения по поводу загрязнения, вызываемого хромом. Загрязнение окружающей среды хромом, особенно шестивалентным хромом, стало самой большой проблемой в последние годы (Zayed & Terry, 2003). Кожевенные заводы сбрасывают в водные потоки многочисленные загрязняющие окружающую среду тяжелые металлы и соединения (Nath et al., 2008 г.). Из-за избытка кислорода в окружающей среде Cr (III) окисляется до Cr (VI), который чрезвычайно токсичен и хорошо растворяется в воде (Cervantes et al. , 2001). В августе 1975 года в Токио содержание грунтовых вод, содержащих Cr (VI) грунтовых пород, превышало допустимый предел содержания хрома в 2000 раз (Zayed & Terry, 2003). В Индии уровень хрома в подземных водах составляет более 12 мг / л и 550–1500 частей на миллион / л. Механизм ультраструктурной организации, биохимических изменений и регуляции метаболизма не выяснен, поскольку процесс фитотоксичности в водной среде хромом подробно не рассматривался (Chandra & Kulshreshtha, 2004).Сброс промышленных отходов и загрязнение грунтовых вод резко увеличили концентрацию хрома в почве (Bielicka et al. , 2005). Во время производства хромата отложение остатков Cr и орошение сточных вод представляли серьезное загрязнение сельскохозяйственных угодий Cr. С внедрением современного сельского хозяйства происходит непрерывный выброс Cr в окружающую среду посредством остатков Cr, Cr-пыли и орошения сточных вод Cr, что приводит к загрязнению почвы, влияющему на почвенно-овощную систему, а также ухудшающему урожай овощей и их качество для людей. (Дуан и др., 2010). Избыток хрома сверх допустимого предела является разрушительным для растений, поскольку он серьезно влияет на биологические факторы растения и попадает в пищевую цепочку при потреблении этих растительных материалов. Общими чертами, обусловленными фитотоксичностью Cr, являются снижение роста корней, хлороз листьев, ингибирование прорастания семян и снижение биомассы. Отравление хромом сильно влияет на биологические процессы в различных растениях, таких как кукуруза, пшеница, ячмень, цветная капуста, цитрулл и овощи.Отравление хромом вызывает хлороз и некроз растений (Ghani, 2011). Ферменты, такие как каталаза, пероксидаза и цитохромоксидаза, в состав которых входит железо, подвержены токсичности хрома. Активность каталазы, стимулированная избыточным поступлением хрома, вызывающая токсичность, изучалась в отношении фотосинтеза, активности нитратредуктазы, содержания белка в водорослях и фотосинтетических пигментов (Nath et al. , 2008). Хром (III) требует простого процесса диффузии для проникновения в клетку и не зависит от какого-либо конкретного мембранного носителя.В отличие от Cr (III), Cr (IV) может легко проходить через клеточную мембрану (Chandra & Kulshreshtha, 2004).

Механизм токсичности хрома

Трехвалентный хром Cr (III) в окружающей среде обычно безвреден из-за его слабой проницаемости мембраны. С другой стороны, шестивалентный хром Cr (VI) более активен в проникновении через клеточную мембрану для изоэлектрических и изоструктурных анионов, таких как SO ₄ ^2– и HPO ₄ ^2– каналов и этих хроматов. поглощаются через фагоцитоз.Cr (VI) является сильным окислителем и может восстанавливаться с образованием эфемерных разновидностей пятивалентного и четырехвалентного хрома, которые отличаются от Cr (III). Стабилизация пентавелентной формы осуществляется глутатионом, и, следовательно, внутриклеточное восстановление Cr [VI] считается механизмом детоксикации, когда восстановление происходит вдали от целевой области. Однако, если внутриклеточное восстановление Cr [VI] происходит рядом с целевым сайтом, это может служить для активации Cr. Реакции между Cr (VI) и биологическими восстановителями, такими как тиолы и аскорбат, приводят к образованию активных форм кислорода, таких как супероксид-ион, перекись водорода и гидроксильный радикал, что в конечном итоге приводит к окислительному стрессу в клетке, вызывая повреждение ДНК и белков (Stohs И Багчи, 1995).Согласно обзорам литературы, Cr (VI) оказался гораздо более опасным, чем Cr (III), поскольку Cr (VI) проникает в клетки легче, чем Cr (III), и в конечном итоге восстанавливается до Cr (III). Из-за своих мутагенных свойств Cr (VI) классифицируется Международным агентством по изучению рака как канцероген для человека группы 1 (Dayan & Paine, 2001; Zhang, 2011).

Алюминий

Алюминий является третьим по распространенности элементом земной коры (Gupta et al., 2013). Алюминий естественным образом содержится в воздухе, воде и почве. Добыча и переработка алюминия повышает его уровень в окружающей среде (ATSDR, 2010). Недавние исследования токсикологии окружающей среды показали, что алюминий может представлять серьезную угрозу для людей, животных и растений, вызывая многие заболевания (Barabasz et al. , 2002). Многие факторы, включая pH воды и содержание органических веществ, сильно влияют на токсичность алюминия. С понижением pH его токсичность увеличивается (Jeffrey et al., 1997). Мобилизация токсичных ионов алюминия в результате изменений pH почвы и воды, вызванных кислотными дождями и усилением подкисления окружающей атмосферы, оказывает неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Это проявляется в высыхании лесов, отравлении растений, падении или неурожаях урожая, гибели водных животных, а также в различных нарушениях баланса функций человека и животных (Barabasz et al. , 2002). PH поверхностного слоя почвы ниже 5 (pH <5) может привести к кислотности почвы, которая является серьезной проблемой во всем мире и влияет на урожайность сельскохозяйственных культур.Из-за токсичности алюминия производство сельскохозяйственных культур было ограничено до 67% от общей площади кислых почв в мире. Алюминий - один из наиболее часто встречающихся элементов в земной коре. Из-за кислых почв (pH <5) кремний выщелачивается, оставляя алюминий в твердой форме, известной как оксигидроксиды алюминия, такие как гиббсит и бемит. Эти нестабильные формы алюминия выделяют фитотоксичный Al ³⁺, известный как Al (OH) ⁶³⁺ в почве (Ermias Abate et al. , 2013).Взаимодействие Al ³⁺ с апопластными, плазматическими мембранами и симпластическими мишенями приводит к токсичности и отвлекает физические и клеточные процессы в растениях. Обычными проявлениями являются задержка роста корней, модификация клеток в листьях, маленькие и темно-зеленые листья, пожелтение и гибель листьев, хлороз, пурпурность и некроз листьев (Gupta et al. , 2013). Алюминий в высоких концентрациях очень токсичен для водных животных, особенно для организмов, дышащих жабрами, таких как рыба, вызывая осморегуляторную недостаточность из-за разрушения плазмы и ионов гемолимфы.Активность жаберного фермента, необходимого для поглощения ионов, у рыб подавляется мономерной формой алюминия (Rosseland et al. , 1990). Живые организмы в воде, такие как водоросли и раки, также подвержены токсичности алюминия (Bezak-Mazur, 2001). Алюминий не играет биологической роли и является токсичным несущественным металлом для микроорганизмов (Olaniran et al. , 2013). Ферменты, такие как гексокиназа, фосфодиэстераза, щелочная фосфатаза и фосфоксидаза, ингибируются алюминием, поскольку он имеет большее сродство к ДНК и РНК.На метаболические пути в живом организме, включая метаболизм кальция, фосфора, фтора и железа, влияет алюминий. Было обнаружено, что алюминий очень вреден для нервных, костных и кроветворных клеток (Barabasz1 et al. , 2002).

Механизм токсичности алюминия

Алюминий влияет на большинство физических и клеточных процессов. Точный механизм всасывания алюминия желудочно-кишечным трактом полностью не изучен. Основываясь на обзорах литературы, трудно указать надлежащий период времени для токсичности алюминия, поскольку некоторые симптомы токсичности алюминия могут быть обнаружены через секунды, а другие – через минуты после воздействия алюминия (ВОЗ, 1997).Токсичность алюминия, вероятно, является результатом взаимодействия между алюминием и плазматической мембраной, апопластическими и симпластическими мишенями (Kochian et al. , 2005). У человека Mg ²⁺ и Fe ³⁺ заменены на Al ³⁺, что вызывает множество нарушений, связанных с межклеточной коммуникацией, клеточным ростом и секреторными функциями. Изменения, вызываемые алюминием в нейронах, аналогичны дегенеративным поражениям, наблюдаемым у пациентов с болезнью Альцгеймера. Самыми серьезными осложнениями токсичности алюминия являются эффекты нейротоксичности, такие как атрофия нейронов в голубом пятне, черной субстанции и полосатом теле ( Filiz & Meral, 2007) .

Железо

Железо – второй по распространенности металл в земной коре (EPA, 1993). Железо занимает 26 ^-ю позицию элемента в периодической таблице. Железо – важнейший элемент для роста и выживания почти всех живых организмов (Valko et al. , 2005). Это один из жизненно важных компонентов таких организмов, как водоросли, и ферментов, таких как цитохромы и каталаза, а также белков, переносящих кислород, таких как гемоглобин и миоглобин (Vuori, 1995).Железо является привлекательным переходным металлом для различных биологических окислительно-восстановительных процессов из-за его взаимного превращения между ионами двухвалентного железа (Fe ²⁺) и трехвалентного железа (Fe ³⁺) (Phippen et al. , 2008). Источник железа в поверхностных водах является антропогенным и связан с горнодобывающей деятельностью. Производство серной кислоты и сброс железа (Fe ²⁺) происходит за счет окисления пирита железа (FeS ₂), который обычен в угольных пластах (Valko et al., 2005). Следующие уравнения представляют собой упрощенную реакцию окисления двухвалентного и трехвалентного железа (Phippen et al. , 2008):

2FeS ₂ + 7O ₂ → 2FeSO ₄ + H ₂ SO ₄ ( железо)

4FeSO ₄ + O ₂ + 10H ₂ O → 4Fe (OH) ₃ + 4H ₂ SO ₄ (трехвалентное железо)

Концентрация растворенного железа в глубинах океана обычно составляет 0,6 нМ или 33.5 × 10 ⁻⁹ мг / л. В пресной воде концентрация очень низкая с уровнем обнаружения 5 мкг / л – ICP, тогда как в грунтовых водах концентрация растворенного железа очень высока – 20 мг / л (EPA, 1993). В таких странах, как Литва, многие люди подвергались воздействию повышенных уровней железа через питьевую воду, поскольку собранные подземные воды превышали допустимый предел, установленный Директивой Европейского Союза 98/83 / EC о качестве питьевой воды (Grazuleviciene et al. , 2009 г.).На численность таких видов, как перифитон, бентосные беспозвоночные и разнообразие рыб, в значительной степени влияют прямые и косвенные эффекты загрязнения железом (Vuori, 1995). Осадок железа вызовет значительный ущерб из-за засорения и затруднит дыхание рыб (EPA, 1993). Исследование токсичности железа для водных растений, в частности риса, показало, что рост видов водного тростника тормозился концентрацией общего железа 1 мг / л (Phippen et al., 2008 г.). Кислые почвы ограничивают производство риса и вместе с дефицитом цинка вызывают нарушение макроэлементов в рисе, выращенном на водно-болотных угодьях. На производство низинного риса сильно повлияла высокая концентрация восстановленного железа (Fe ²⁺) в затопленных почвах. Особенности токсичности железа в рисе включают высокое поглощение Fe ²⁺ корнями, акропетальную транслокацию в листья, бронзовое покрытие листьев риса и потерю урожая (Becker & Asch, 2005).

Механизм токсичности железа

Широкий спектр вредных свободных радикалов образуется, когда абсорбированное железо не может связываться с белком, что, в свою очередь, серьезно влияет на концентрацию железа в клетках млекопитающих и биологических жидкостях.Это циркулирующее несвязанное железо вызывает разъедание желудочно-кишечного тракта и биологических жидкостей. Чрезвычайно высокий уровень железа попадает в организм, преодолевая стадию лимитирующей абсорбции, и становится насыщенным. Эти свободные утюги проникают в клетки сердца, печени и мозга. Из-за нарушения окислительного фосфорилирования свободным железом двухвалентное железо превращается в трехвалентное железо, которое выделяет ионы водорода, тем самым повышая метаболическую кислотность. Свободное железо также может приводить к перекисному окислению липидов, что приводит к серьезным повреждениям митохондрий, микросом и других клеточных органелл (Albretsen, 2006).Токсичность железа для клеток приводит к опосредованному железом повреждению тканей, включая клеточные механизмы окисления и восстановления, а также их токсичность по отношению к внутриклеточным органеллам, таким как митохондрии и лизосомы. Широкий спектр свободных радикалов, которые, как считается, вызывают потенциальное повреждение клеток, образуются при избыточном потреблении железа. Свободные радикалы водорода, производимые железом, атакуют ДНК, что приводит к повреждению клеток, мутациям и злокачественным трансформациям, которые, в свою очередь, вызывают множество заболеваний (Grazuleviciene et al., 2009 г.).

Воздействие тяжелых металлов на человека

35 металлов вызывают у нас озабоченность из-за воздействия на рабочем месте или на работе, из которых 23 тяжелые: сурьма, мышьяк, висмут, кадмий, церий, хром, кобальт, медь. , галлий, золото, железо, свинец, марганец, ртуть, никель, платина, серебро, теллур, таллий, олово, уран, ванадий и цинк (Mosby et al. 1996). Эти тяжелые металлы обычно присутствуют в окружающей среде и рационе питания.В небольших количествах они необходимы для поддержания хорошего здоровья, но в больших количествах они могут стать токсичными или опасными. Токсичность тяжелых металлов может снизить уровень энергии и нарушить работу мозга, легких, почек, печени, состав крови и других важных органов. Длительное воздействие может привести к постепенному прогрессированию физических, мышечных и неврологических дегенеративных процессов, имитирующих такие заболевания, как рассеянный склероз, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера и мышечная дистрофия.Повторяющееся длительное воздействие некоторых металлов и их соединений может даже вызвать рак (Jarup, 2003). Уровень токсичности некоторых тяжелых металлов может быть чуть выше фоновых концентраций, которые естественным образом присутствуют в окружающей среде. Следовательно, тщательное знание тяжелых металлов очень важно для принятия надлежащих защитных мер против их чрезмерного контакта (Ferner, 2001).

Воздействие мышьяка

Загрязнение мышьяком произошло как в результате естественных геологических процессов, так и в результате деятельности человека.Антропогенные источники мышьяка включают деятельность человека, такую как добыча и переработка руд. Процесс плавки, как древний, так и недавний, может выделять мышьяк в воздух и почву (Matschullat, 2000). Такие типы источников могут влиять на качество поверхностных вод из-за выброса и стока грунтовых вод. Другой способ загрязнения грунтовых вод – геологические источники, такие как минералы мышьяка. Третий тип источников – это осадочные и метаосадочные породы (Smedley & Kinniburgh, 2002).Большинство красок, красителей, мыла, металлов, полупроводников и лекарств содержат мышьяк. Некоторые пестициды, удобрения и кормление животных также выделяют мышьяк в окружающую среду в больших количествах. Неорганические формы мышьяка, такие как арсенит и арсенат, более опасны для здоровья человека. Они обладают сильным канцерогенным действием и могут вызывать рак легких, печени, мочевого пузыря и кожи. Люди подвергаются воздействию мышьяка через воздух, пищу и воду. Питьевая вода, загрязненная мышьяком, является одной из основных причин токсичности мышьяка в более чем 30 странах мира (Chowdhury et al., 2000). Если уровень мышьяка в грунтовых водах в 10–100 раз превышает значение, указанное в руководстве ВОЗ для питьевой воды (10 мкг / л), это может представлять угрозу для здоровья человека (Hoque et al. , 2011). Вода может быть загрязнена из-за неправильно утилизированных химикатов мышьяка, пестицидов, содержащих мышьяк, или из-за природных минеральных отложений. Токсичность мышьяком может быть острой или хронической, а хроническая токсичность мышьяка называется арсеникозом. Большинство сообщений о хронической токсичности мышьяка у человека сосредоточены на кожных проявлениях из-за его специфичности в диагностике.Пигментация и кератоз – это специфические поражения кожи, которые указывают на хроническую токсичность мышьяка (Martin & Griswold, 2009). показывает кератоз мышьяка, так называемые «капли дождя на пыльной дороге» (Костный мозг – неопухолевые, доброкачественные изменения, токсичность мышьяка, доступно по адресу: http://www.pathologyoutlines.com/topic/bonemarrarsenic.html) и показывает поражения кожи, вызванные мышьякозу (источник: Smith et al., 2000).

Кожные поражения, вызванные арсеникозом (адаптировано из Smith et al. , 2000).

Свинец

Деятельность человека, такая как добыча полезных ископаемых, производство и сжигание ископаемого топлива, привела к накоплению свинца и его соединений в окружающей среде, включая воздух, воду и почву. Свинец используется для производства батарей, косметики, металлических изделий, таких как боеприпасы, припой и трубы, и т. Д. (Martin & Griswold, 2009).Свинец очень токсичен, поэтому его использование в различных продуктах, таких как краски, бензин, и т. Д. , в настоящее время значительно сокращено. Основными источниками воздействия свинца являются краски на основе свинца, бензин, косметика, игрушки, бытовая пыль, загрязненная почва, промышленные выбросы (Gerhardsson et al. , 2002). Отравление свинцом считалось классическим заболеванием, и признаки, которые наблюдались у детей и взрослых, в основном относились к центральной нервной системе и желудочно-кишечному тракту (Markowitz, 2000).Отравление свинцом также может произойти через питьевую воду. Трубы, по которым течет вода, могут быть сделаны из свинца и его соединений, которые могут загрязнять воду (Brochin et al. , 2008). По данным Агентства по охране окружающей среды (EPA), свинец считается канцерогеном. Свинец оказывает сильное воздействие на разные части тела. Распределение свинца в организме изначально зависит от кровотока в различных тканях, и почти 95% свинца откладывается в форме нерастворимого фосфата в костях скелета (Papanikolaou 2005).Токсичность свинца, также называемая отравлением свинцом, может быть острой или хронической. Острое воздействие может вызвать потерю аппетита, головную боль, гипертонию, боль в животе, почечную дисфункцию, усталость, бессонницу, артрит, галлюцинации и головокружение. Острое воздействие в основном происходит на рабочем месте и в некоторых отраслях обрабатывающей промышленности, где используется свинец. Хроническое воздействие свинца может привести к умственной отсталости, врожденным дефектам, психозу, аутизму, аллергии, дислексии, потере веса, гиперактивности, параличу, мышечной слабости, повреждению мозга, повреждению почек и даже может стать причиной смерти (Martin & Griswold, 2009).показывает увеличение концентрации свинца в крови, влияющее на IQ человека (Taylor et al. , 2012). Хотя отравление свинцом можно предотвратить, оно по-прежнему остается опасным заболеванием, поражающим большинство органов. Плазматическая мембрана перемещается в интерстициальные пространства головного мозга, когда гематоэнцефалический барьер подвергается воздействию повышенных уровней концентрации свинца, что приводит к состоянию, называемому отеком (Teo et al. 1997). Он нарушает внутриклеточные системы вторичных мессенджеров и изменяет функционирование центральной нервной системы, защита которой очень важна.Источники ионов свинца в окружающей среде и в быту являются основной причиной заболевания, но с помощью надлежащих мер предосторожности можно снизить риск, связанный с токсичностью свинца (Brochin et al. , 2008). показывает эффекты повышенного уровня свинца в крови (Brochin et al. , 2008).

Повышение концентрации свинца в крови, влияющее на IQ человека (адаптировано из Taylor et al. , 2012).

Эффекты повышенного уровня свинца в крови (адаптировано из Brochin et al., 2008 г.).

Ртуть

Ртуть считается самым токсичным тяжелым металлом в окружающей среде. Отравление ртутью называют акродинией или розовой болезнью. Ртуть попадает в окружающую среду в результате деятельности различных отраслей, таких как фармацевтика, консерванты бумаги и целлюлозы, сельское хозяйство, производство хлора и каустической соды (Morais et al. , 2012). Ртуть обладает способностью соединяться с другими элементами и образовывать органическую и неорганическую ртуть.Воздействие повышенных уровней металлической, органической и неорганической ртути может повредить мозг, почки и развивающийся плод (Alina et al. , 2012). Ртуть присутствует в большинстве пищевых продуктов и напитков в диапазоне от <1 до 50 мкг / кг. В морских продуктах он часто встречается в более высоких концентрациях. Органическая ртуть может легко проникать через биомембраны, и, поскольку они липофильны по своей природе, ртуть присутствует в более высоких концентрациях в большинстве видов жирной рыбы и в печени нежирной рыбы (Reilly, 2007).Микроорганизмы превращают ртуть, присутствующую в почве и воде, в метилртуть, токсин, который может накапливаться с возрастом рыб и с увеличением трофических уровней. EPA объявило хлорид ртути и метилртуть высоко канцерогенными. Нервная система очень чувствительна ко всем видам ртути. Повышенное воздействие ртути может изменить функции мозга и привести к застенчивости, тремору, проблемам с памятью, раздражительности и изменениям зрения или слуха. Воздействие паров металлической ртути на более высоких уровнях в течение более коротких периодов времени может привести к повреждению легких, рвоте, диарее, тошноте, кожной сыпи, учащению пульса или артериального давления.Симптомы отравления органической ртутью включают депрессию, проблемы с памятью, тремор, усталость, головную боль, выпадение волос, и т. Д. Поскольку эти симптомы часто встречаются и при других состояниях, такие случаи может быть трудно диагностировать (Martin & Griswold, 2009). Из-за чрезмерного воздействия на здоровье, связанного с воздействием ртути, нынешний стандарт для питьевой воды был установлен на более низких уровнях в 0,002 мг / л и 0,001 мг / л Законом об охране окружающей среды и Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ, 2004).

Таблица 1

Типы токсичности ртути.

	Элементарная ртуть	Метилртуть	Неорганическая ртуть
Источники	Ископаемое топливо, стоматологические амальгамы, старая латексная краска, инсинераторы, термометры	Пестициды, рыба, птица	Биологическое окисление ртути, деметилирование метилртути кишечной микрофлорой
Поглощение	75–85% абсорбированного пара	95–100% абсорбированного в кишечном тракте	7–15% поглощенной дозы абсорбируется и 2–3% дозы всасывается через кожу у животных
Распределение	Распространяется по всему телу, липофильно, проникает через гематоэнцефалический барьер и плацентарный барьер, накапливается в головном мозге и почках	Распространяется по всему телу, липофильно, легко проникает через гематоэнцефалический барьер, а также через плацентарный барьер, накапливается в почках и головном мозге	Не проникает через гематоэнцефалический или плацентарный барьер, присутствует у новорожденных в головном мозге, накапливается в почках
Экскреция	Пот, моча, кал и слюна	90% выводится с желчью, калом, 10% с мочой	Пот, слюна, моча и кал
Причина токсичности	Окисление до неорганической ртути	Деметилирование до неорганической ртути, образование свободных радикалов, связывание с тиолами в ферментах и структурных белках	Связывание с тиолами в ферментах и структурных белках

Кадмий

Кадмий – металл 20 ^-й век.Это побочный продукт производства цинка. Почвы и горные породы, включая уголь и минеральные удобрения, содержат некоторое количество кадмия. Кадмий имеет множество применений, например, в аккумуляторных батареях, пигментах, пластмассах и металлических покрытиях и широко используется в гальванике (Martin & Griswold, 2009). представляет относительный вклад различных источников в воздействие кадмия на человека (Regoli, 2005). Кадмий и его соединения классифицируются Международным агентством по изучению рака как канцерогены группы 1 для человека (Henson & Chedrese, 2004).Кадмий попадает в окружающую среду в результате естественной деятельности, такой как извержения вулканов, выветривание, речной транспорт и некоторые виды деятельности человека, такие как добыча полезных ископаемых, плавка, курение табака, сжигание городских отходов и производство удобрений. Хотя выбросы кадмия заметно сократились в большинстве промышленно развитых стран, он остается источником опасений для рабочих и людей, живущих в загрязненных районах. Кадмий может вызывать как острые, так и хронические отравления (Chakraborty et al., 2013). Кадмий очень токсичен для почек и накапливается в клетках проксимальных канальцев в более высоких концентрациях. Кадмий может вызвать минерализацию костей либо из-за повреждения костей, либо из-за почечной дисфункции. Исследования на людях и животных показали, что остеопороз (повреждение скелета) является критическим эффектом воздействия кадмия наряду с нарушениями метаболизма кальция, образованием почечных камней и гиперкальциурией. Вдыхание более высоких уровней кадмия может вызвать серьезное повреждение легких.Если кадмий попадает в организм в больших количествах, это может вызвать раздражение желудка и привести к рвоте и диарее. При очень длительном воздействии при более низких концентрациях он может откладываться в почках и в конечном итоге привести к заболеванию почек, хрупкости костей и повреждению легких (Bernard, 2008). Кадмий и его соединения хорошо растворимы в воде по сравнению с другими металлами. Их биодоступность очень высока, и, следовательно, они склонны к биоаккумуляции. Длительное воздействие кадмия может привести к морфопатологическим изменениям почек.Курильщики более подвержены отравлению кадмием, чем некурящие. Табак является основным источником поглощения кадмия курильщиками, поскольку растения табака, как и другие растения, могут накапливать кадмий из почвы. Некурящие подвергаются воздействию кадмия с пищей и некоторыми другими путями. Однако поглощение кадмия другими путями намного ниже (Mudgal et al. , 2010). показывает значения токсичности кадмия (Flora et al. , 2008). Кадмий взаимодействует с необходимыми питательными веществами, благодаря чему он оказывает токсическое действие.Экспериментальный анализ на животных показал, что 50% кадмия всасывается в легких и меньше – в желудочно-кишечном тракте. Преждевременные роды и снижение массы тела при рождении – это проблемы, которые возникают, если воздействие кадмия во время беременности человека является высоким (Henson & Chedrese, 2004).

Относительный вклад различных источников в воздействие кадмия на человека (адаптировано из Regoli, 2005).

Значения токсичности кадмия (адаптировано из Flora et al. , 2008).

Хром

Хром присутствует в горных породах, почве, животных и растениях.Он может быть твердым, жидким и в виде газа. Соединения хрома очень стойкие в водных отложениях. Они могут находиться во многих различных состояниях, таких как двухвалентное, четырехвалентное, пятивалентное и шестивалентное состояние. Cr (VI) и Cr (III) являются наиболее стабильными формами, и только их связь с воздействием на человека представляет большой интерес (Житкович, 2005). Соединения хрома (VI), такие как хромат кальция, хроматы цинка, хромат стронция и хроматы свинца, являются высокотоксичными и канцерогенными по своей природе. С другой стороны, хром (III) является важной пищевой добавкой для животных и людей и играет важную роль в метаболизме глюкозы.Поглощение соединений шестивалентного хрома через дыхательные пути и пищеварительный тракт происходит быстрее, чем у соединений трехвалентного хрома. Профессиональные источники хрома включают защитные металлические покрытия, металлические сплавы, магнитные ленты, пигменты для красок, резину, цемент, бумагу, консерванты для древесины, дубление кожи и металлизацию (Martin & Griswold, 2009). Schroeder et al. (1970) сообщил, что сигареты содержат 390 г / кг Cr, но не было опубликовано значительных отчетов о количестве хрома, вдыхаемого при курении.Когда поврежденная кожа соприкасается с любым типом соединений хрома, образуется глубоко проникающее отверстие. Воздействие соединений хрома может привести к образованию язв, которые будут сохраняться в течение нескольких месяцев и очень медленно заживают. Язвы на носовой перегородке очень часто встречаются у рабочих хроматографии. Воздействие более высоких количеств соединений хрома на человека может привести к ингибированию глутатионредуктазы эритроцитов, что, в свою очередь, снижает способность восстанавливать метгемоглобин до гемоглобина (Koutras et al., 1965; Schlatter & Kissling, 1973). Результаты, полученные в различных экспериментах in vitro, и in vivo , показали, что хроматные соединения могут вызывать повреждение ДНК множеством различных способов и могут приводить к образованию аддуктов ДНК, хромосомным аберрациям, обменам сестринских хроматид, изменениям в репликации и транскрипции ДНК (О’Брайен и др. , 2001; Мацумото и др. , 2006).

Алюминий

Алюминий – третий по распространенности элемент земной коры.Он существует только в одной степени окисления (³⁺) в окружающей среде. Основные пути потребления алюминия людьми – это вдыхание, проглатывание и контакт с кожей, а источники воздействия – питьевая вода, продукты питания, напитки и содержащие алюминий лекарства. Алюминий естественным образом присутствует в продуктах питания. Алюминий и его соединения плохо всасываются в организме человека, хотя скорость, с которой они всасываются, четко не изучена. Симптомы, указывающие на присутствие повышенного количества алюминия в организме человека, включают тошноту, язвы во рту, язвы на коже, кожную сыпь, рвоту, диарею и боль при артрите.Однако сообщалось, что эти симптомы были легкими и непродолжительными (Clayton, 1989). Воздействие алюминия, вероятно, является фактором риска возникновения болезни Альцгеймера (БА) у людей, как было выдвинуто ВОЗ в 1997 году. Контактный дерматит и раздражающий дерматит наблюдались у людей, которые подвергались воздействию алюминия на рабочем месте. Алюминий оказывает неблагоприятное воздействие на нервную систему и приводит к потере памяти, проблемам с равновесием и потере координации (Krewski et al. , 2009).Людям, страдающим заболеваниями почек, трудно вывести алюминий из организма, что приводит к накоплению алюминия в организме, что приводит к повреждению костей и головного мозга. Некоторыми факторами, которые, вероятно, могут быть причиной развития токсичности алюминия, являются жизнь в пыльной среде, длительное внутривенное питание, снижение функции почек, гемодиализ, употребление алкоголя или проглатывание веществ с высоким содержанием алюминия, работа в среде с высоким содержанием алюминия. уровни алюминия.Пациенты, проходящие диализ почек, могут подвергаться воздействию алюминия, присутствующего в загрязненных диализатах и фосфатсвязывающих веществах. Более высокие уровни воздействия алюминия могут изменить развитие вторичного гиперпаратиреоза, приводя к другим заболеваниям, таким как индуцированная алюминием адинамическая болезнь костей и индуцированная алюминием остеомаляция, оба из которых характеризуются низким ремоделированием костей (Andia, 1996). Некоторые из других осложнений, связанных с токсичностью алюминия, – это проблемы с легкими, анемия, нарушение всасывания железа, проблемы с нервной системой, и т. Д.

Железо

Железо – самый распространенный переходный металл в земной коре. С биологической точки зрения это самое важное питательное вещество для большинства живых существ, так как оно является кофактором многих жизненно важных белков и ферментов. Реакции, опосредованные железом, поддерживают большинство аэробных организмов в процессе их дыхания. Если он не защищен должным образом, он может катализировать реакции с образованием радикалов, которые могут повредить биомолекулы, клетки, ткани и весь организм. Отравление железом всегда интересовало в основном педиатров.Дети очень восприимчивы к отравлению железом, поскольку они подвергаются максимальному воздействию железосодержащих продуктов (Albretsen, 2006). Железный токсикоз протекает в четыре стадии. Первая стадия, которая наступает после 6 часов передозировки железа, характеризуется желудочно-кишечными эффектами, такими как желудочно-кишечное кровотечение, рвота и диарея (Osweiler et al. , 1985). Вторая стадия прогрессирует в пределах от 6 до 24 часов после передозировки и считается латентным периодом, периодом очевидного медицинского выздоровления. Третья стадия наступает между 12 и 96 часами после появления определенных клинических симптомов.Эта стадия характеризуется шоком, гипотонией, летаргией, тахикардией, некрозом печени, метаболическим ацидозом и иногда смертью (Hillman, 2001). Четвертая стадия наступает через 2–6 недель после передозировки железа. На этой стадии формируются язвы желудочно-кишечного тракта и развиваются стриктуры. Избыточное потребление железа – серьезная проблема в развитых странах и странах, потребляющих мясо, и увеличивает риск рака. Рабочие, которые подвергаются высокому воздействию асбеста, который содержит почти 30% железа, подвержены высокому риску асбестоза, который является второй по значимости причиной рака легких (Nelson, 1992).Говорят, что рак, связанный с асбестом, связан со свободными радикалами. Свободное внутриклеточное железо также может способствовать повреждению ДНК. Железо может вызвать рак в основном в результате окисления молекул ДНК (Bhasin et al. , (2002). Соли железа, такие как сульфат железа, моногидрат сульфата железа и гептагидрат сульфата железа, обладают низкой острой токсичностью при пероральном воздействии). дермальный и ингаляционный пути, поэтому они были помещены в категорию токсичности 3. Кроме того, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов считает соли железа безопасными, а их токсические эффекты очень незначительны.Образование свободных радикалов является результатом токсичности железа (Ryan & Aust, 1992). Во время нормальной и патологической обработки клеток образуются такие побочные продукты, как супероксид и перекись водорода, которые считаются свободными радикалами (Fine, 2000). Эти свободные радикалы фактически нейтрализуются ферментами, такими как супероксиддисмутаза, каталаза и глутатионпероксидаза, но молекула супероксида обладает способностью высвобождать железо из ферритина, и что свободное железо реагирует со все большим количеством супероксида и перекиси водорода, образуя высокотоксичные свободные радикалы, такие как гидроксильный радикал (McCord, 1998).Гидроксильные радикалы опасны, поскольку они могут инактивировать определенные ферменты, инициировать перекисное окисление липидов, деполимеризовать полисахариды и могут вызвать разрывы цепи ДНК. Иногда это может привести к гибели клеток (Hershko et al., 1998).

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Международный информационный центр по охране труда

7. МЕТАЛЛЫ

Примерно 35 металлов вызывают серьезную озабоченность с точки зрения профессионального облучения. Две трети из них могут причинить вред здоровью, если с ними не обращаться должным образом, и могут привести к четко определенным токсическим эффектам у людей.Некоторые металлы в небольших количествах не ядовиты и, наоборот, могут быть необходимы для хорошего здоровья. С другой стороны, некоторые металлы даже в малых дозах могут вызвать как немедленное, так и хроническое отравление. Повреждение может включать нарушения состава крови или нервной системы, или повреждение печени или почек. Длительное воздействие определенных соединений металлов может вызвать рак. Аллергические реакции могут возникнуть в результате многократного длительного контакта с некоторыми металлами и их соединениями.

Ртуть, свинец, кадмий, никель, хром, марганец, мышьяк, сурьма, цинк, медь, кобальт, ванадий и бериллий используются в промышленности и, как известно, оказывают вредное воздействие на здоровье как металл, так и металлические соединения.

Как правило, острое отравление происходит в результате вдыхания пыли, дыма или паров, рассеянных в воздухе рабочего места. Попадание некоторых металлов и их соединений также возможно через кожу.

Ртуть попадает в организм при вдыхании паров. Соединения ртути также могут проходить через кожу. Ртуть вызывает поражение нервной системы. В окружающей среде ртуть превращается в органическое соединение, метилртуть, которое накапливается, например, в рыбе и передается по пищевой цепочке к людям.Известно, что это соединение влияет на нерожденных младенцев. Соединения ртути присутствуют в производстве хлора и в горнодобывающей промышленности и используются, например, в протраве для кожевников, в ваннах для травления и в пестицидах.

Кадмий входит в состав некоторых металлических припоев и ванн, используемых для гальваники. Используется в никель-кадмиевых аккумуляторах. Пластмасса ПВХ может содержать стеарат кадмия в качестве термостабилизатора. Многие пигменты содержат соединения кадмия, часто для придания желтого или красного цвета.

Человеческое тело не способно изгнать этот металл из своей системы.Практически весь кадмий, поступивший в организм в течение жизни, откладывается в почках, что постепенно приводит к снижению функции почек.

Кадмий и его соединения являются загрязнителями окружающей среды и моря. Многие страны запретили или строго ограничили определенные виды использования соединений кадмия.

Никель используется в производстве широкого спектра сплавов, в том числе нержавеющей стали. Никель – сенсибилизирующий материал; Аллергия на никель довольно распространена там, где никель или его соединения обрабатываются, например, при нанесении никелевого покрытия.Некоторые соединения никеля также вызывают рак.

Хром, особенно в виде соли и хромовой кислоты, широко используется в различных отраслях промышленности. Хром входит в состав нержавеющей стали и некоторых других сплавов, он используется для гальваники различных металлических деталей, от электрооборудования до деталей автомобилей. Соединения хрома используются при крашении текстильных изделий, и в небольших количествах они могут присутствовать в бетоне. Соединения хрома могут вызывать рак и повышать чувствительность.

Марганец входит в состав многих сплавов, а также используется при производстве стали.Пыль и дым от шахт и плавильных заводов содержат этот металл и его соединения. Это также компонент сварочных электродов, который также выделяет пыль и дым. Воздействие марганца ослабляет защитную систему организма от инфекций и может серьезно повредить нервную систему.

Цинк и медь часто входят в состав дыма, вызывающего “металлическую лихорадку”.

СВИНЦ

Недвижимость

Свинец – голубовато-серый, тяжелый металл. Он очень мягкий и очень устойчивый к коррозии.Свинцовые трубы, использовавшиеся в качестве сточных вод из бань во времена древнеримских императоров, все еще используются. Температура плавления свинца довольно низкая для металла: 3270 ° C, и он начинает испаряться выше 500 ° C. Эти температуры достигаются при сварке, шлифовании или пайке, которые являются методами обработки металлов.

Свинец – наиболее широко используемый металл после железа. Ежегодно в мире производится около 2,5 миллионов тонн свинца. Большая часть этого свинца идет на производство аккумуляторов, а большая часть остального используется для покрытия кабелей, водопровода, боеприпасов и для производства соединений алкилсвинца, используемых в качестве топливных добавок.

Обращение со свинцовым ломом является обычным делом, и свинец широко перерабатывается, например, из батарей. Свинец является компонентом материалов для цинкования и многих сплавов, таких как припой, латунь и подшипниковые металлы. Металл является хорошим поглотителем шума и звука и используется в качестве радиационной защиты вокруг рентгеновского оборудования.

Соединения свинца широко используются в качестве пигментов в красках, хотя в последнее время их использование было резко сокращено, чтобы снизить опасность для здоровья. Чаще всего он содержится в свинцовой краске для защиты металлических поверхностей.

В промышленности поливинилпласта используются соединения свинца в качестве стабилизаторов, а в керамической промышленности оксиды и силикаты свинца используются в керамограните и эмалированной плитке. Оксид свинца используется для производства хрустального стекла, а арсенат свинца является пестицидом.

Забота об окружающей среде по поводу вредного воздействия свинца привела к разработке программ по сокращению или исключению свинца из топлива.

Соединения свинца являются загрязнителями морской среды.

Соединения свинца можно разделить на две химические категории:

неорганические; такие как нитрат свинца, оксид свинца и сульфат свинца
органический; такие как ацетат свинца, соединения тетраэтилсвинца и триалкилсвинца

Следует проявлять осторожность при обращении со свинцом или его соединениями, поскольку они являются кумулятивными ядами.Это означает, что воздействие свинца и его соединений вызывает «бремя свинца». Нормальное содержание свинца – это количество свинца, которое попадает в окружающую среду (воздух, вода, почва) в основном с пищей. Условия труда могут увеличить общую нагрузку на свинец.

Пороговое значение (ПДК) для соединений свинца, таких как ацетат свинца, арсенат свинца, карбонат свинца и фосфат свинца, составляет 0,15 мг / м. ³. ПДК составляет 0,05 для хромата свинца и тетраэтилсвинца. Для общей пыли, металлического свинца и большинства его неорганических соединений ПДК составляет 0.1 мг / м ³ в некоторых странах.

В странах ЕС соединения свинца классифицируются как вредные: Xn или токсичные: T.

Влияние свинца на здоровье

Свинец может всасываться в организм через дыхательные пути или из желудка. Некоторые соединения свинца проникают через кожу, например тетраэтилсвинец, который используется в топливе в качестве антидетонационного агента. Поглощается около одной трети вдыхаемых паров свинца. Одна десятая часть попавшего внутрь свинца абсорбируется.

Когда свинец попадает в организм человека, он вызывает неблагоприятные последствия.Он сочетается с эритроцитами, вызывая анемию. Свинец также оседает в костях, заменяя кальций. Его можно найти в печени и почках.

Свинец поражает нервную систему, в том числе мозг.

Свинец может проходить через плаценту от матери к еще не родившемуся ребенку, и он обнаруживается в молоке, если мать подверглась воздействию.

Дети особенно чувствительны к свинцу.

Выводится очень медленно. Почки – это главный путь, но пот, ногти и волосы также играют роль в выведении свинца из организма.

Вдыхание пыли, паров или дыма, содержащих свинец или неорганические соединения свинца, приводит к отравлению свинцом. Ранними признаками отравления являются боль в животе, потеря аппетита, утомляемость и бессонница. Если воздействие продолжается, свинец начинает накапливаться из-за очень медленного выведения. Могут появиться и другие симптомы: головные боли, нарушения памяти, изменения крови, боли в мышцах и суставах. Может быть затронута нервная система, в результате чего могут возникнуть следующие различные проблемы: дрожь в руках, мышечная слабость и, в худшем случае, паралич, который часто начинается в мышцах предплечий и кистей рук.

Органические соединения свинца обладают более высокой острой токсичностью, чем неорганический свинец, и они могут проникать через кожу, а также попадать в организм при вдыхании.

Профилактика профессионального облучения

Свинец в большинстве случаев присутствует в воздухе рабочего места в виде пыли или дыма. Профилактические технические решения связаны с образованием, перемещением и сбором пыли и дыма. В некоторых случаях возможно замещение, например, в гончарной промышленности некоторые соединения свинца могут быть заменены полисиликатами свинца.Во многих странах краски, содержащие свинец, запрещены или ограничены для использования в определенных целях.

Свод правил не только регулирует использование свинца и его соединений в промышленности и обществе; Во многих странах были приняты законы для защиты рабочих, поскольку отравление свинцом было одним из наиболее распространенных профессиональных заболеваний.

Эти законы могут устанавливать пределы воздействия и требовать мониторинга уровня концентрации свинца в воздухе на рабочем месте и медицинского наблюдения за лицами, подвергающимися воздействию.Может потребоваться вести записи результатов, чтобы иметь возможность оценить профилактические методы и воздействие свинца. Частота наблюдений и медицинских осмотров зависит от воздействия. Медицинское наблюдение должно продолжаться с момента начала воздействия свинца до момента прекращения воздействия свинца. Обязанности по профилактике определены как для работников, так и для работодателей.

Для поддержания надлежащего гигиенического уровня следует рассмотреть следующие основные меры:

запретить курить, есть и пить на загрязненных территориях
должно быть отдельное место, где рабочие могут есть и пить, не опасаясь заражения свинцом
на рабочих местах с очень высокой температурой, где рабочих поощряют пить, им должны быть предоставлены помещения для питья, не загрязненные свинцом, присутствующие на рабочем месте
Рабочие должны быть обеспечены соответствующей защитной одеждой, которая должна оставаться в помещении
рабочая одежда и уличная одежда требуется отдельное хранилище
должны быть предусмотрены и использованы соответствующие средства для мытья.

Работник и / или его представители должны иметь доступ к результатам измерений содержания свинца в воздухе и статистическим результатам медицинских заключений.

БИБЛИОГРАФИЯ

ARBETARSKYDDSNÄMNDEN, Kemiska hälsorisker, Gummessons Tryckeri, Фальчёпинг, Швеция, 1990 г.

БАКАР ЧЕ МАН А. и ГОЛД Д., Безопасность и здоровье при использовании химических веществ на рабочем месте: учебное пособие, МОТ, Женева, 1993 г.

МОТ, Международная организация труда, Свод практических правил: Безопасность при использовании химических веществ на рабочем месте, Женева, 1993 г.

МОТ, Международная организация труда, Безопасность и здоровье при использовании агрохимикатов: руководство, Женева, 1991 г.

TUC, Конгресс профсоюзов, Опасности на работе, Руководство TUC по здоровью и безопасности, Macdermott and Chant Ltd., Лондон, 1988 г.

МПХБ, Международная программа по химической безопасности, серия критериев гигиены окружающей среды, ведущий № 3, Женева, 1977 г.

IPCS, Международная программа по химической безопасности, и CEC, Комиссия Европейских сообществ, Международные карты химической безопасности, ICSC # 0052

82/605 / EEC Директива Совета от 28 июля 1982 г. о защите рабочих от рисков, связанных с воздействием металлического свинца и его ионных соединений на рабочем месте

Содержание | Предыдущая глава | Следующая Глава

Тяжелые металлы – Coastal Wiki

Определение тяжелых металлов:

Тяжелый металл является членом плохо определенного подмножества элементов, которые проявляют металлические свойства, которые в основном включают переходные металлы, некоторые металлоиды, лантаноиды и актиниды.Одно определение – это металлы с плотностью более 5 г / см3. ^[1]

Это общее определение тяжелых металлов, другие определения можно обсудить в статье

Банкноты

Биологические основные и второстепенные тяжелые металлы

Тяжелые металлы состоят как из основных, так и небиологических веществ. Основные биологические тяжелые металлы включают медь (Cu), никель (Ni), железо (Fe) и цинк (Zn).Например, железо составляет важную часть гемоглобина, белка в нашей крови, который переносит кислород от длинных тел в другие ткани. Хотя они необходимы, они становятся токсичными при высоких концентрациях. Небиологические важные тяжелые металлы включают свинец (Pb), ртуть (Hg), кадмий (Cd) и олово (Sn). Они могут переноситься при низких уровнях, но становятся токсичными и при более высоких концентрациях. Предлагается следующий порядок токсичности (от низкого до высокого): кобальт, алюминий, хром, свинец, никель, цинк, медь, кадмий и ртуть. .^[2] Однако в морской среде три металла вызывают наибольшую озабоченность: свинец, ртуть и кадмий. ^[3]

Морской ввод

Тяжелые металлы – естественная часть земной коры. Тяжелые металлы попадают в море обычно в результате речного притока (после выветривания и эрозии горных пород), атмосферного осаждения (частицы пыли, например, вулканов) и антропогенной деятельности. Люди вносят как в речные сбросы (сточные воды заводов), так и в атмосферные осадки (автомобили, фабрики и т. Д.)…). Тяжелые металлы стабильны и не разлагаются, что позволяет им легко накапливаться в окружающей среде.

Токсичность

При концентрациях выше пороговых все тяжелые металлы могут быть токсичными. Эта пороговая концентрация зависит от металла, вида животных, а также от окружающей среды, которая определяет доступность. Воздействие на морские организмы токсичных уровней металлических загрязнителей может вызвать повреждение ткани, неспособность регенерировать поврежденную ткань, задержку роста, повреждение ДНК…. Хотя большинство морских организмов склонны накапливать тяжелые металлы из окружающей среды, они способны накапливать, удалять (через фекалии, яйца или линьку) или детоксифицировать (с помощью металлотионеинов) многие из них. Однако эти способности, как правило, различаются между видами, что делает некоторые виды более терпимыми, чем другие. ^[4] Следует также учитывать, что, хотя механизмы детоксикации существуют, при слишком высоких концентрациях в окружающей среде их может быть недостаточно, и организмы начнут проявлять эффекты.Тем не менее, районы, которые испытали очень высокое загрязнение тяжелыми металлами на протяжении веков (например, Рестронгет-Крик в Англии для меди), содержат популяции, которые более терпимы к загрязнению, чем популяции тех же видов в незагрязненных регионах. Так что в этих регионах может быть выбор в пользу сопротивления тяжелым металлам. ^[5]

Поведение в экосистеме

Тяжелые металлы, занесенные в морскую экосистему, в основном сконцентрированы в прибрежных районах, рядом с густонаселенными и промышленно развитыми регионами.Тяжелые металлы обычно связаны с частицами. Эти частицы часто очень маленькие и поэтому могут оставаться в растворе очень долгое время. Тем не менее, они останутся в отложениях, поэтому концентрации в отложениях часто в 10-100 раз выше, чем в растворе. В отложениях эти частицы могут образовывать важный вторичный источник загрязнения даже после того, как первичный источник исчез. ^[6] ^[7]

Очень немногие исследования показали биомагнификацию тяжелых металлов.Только для ртути (как метилртуть) и мышьяка, потому что они имеют высокое сродство к органическим тканям. ^[7]

См. Также

Список литературы

↑ http://en.wikipedia.org/wiki/Heavy_metal_(chemistry)
↑ Kennish M.J. 1998 Влияние загрязнения на морскую биотическую среду; CRC Press 310 стр.
↑ Шрайбер, Э.А. И Бургер Дж. (Ред.). 2002. Биология морских птиц. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. 722 стр.
↑ Кенниш, М.J. (1996): Практический справочник по загрязнению эстуариев и морской среды, CRC Press, 524 стр.
↑ Кларк, Р., Б., 1999. Загрязнение морской среды. Oxford University Press, четвертое издание, стр. 161
↑ Temara, A .; Skei, J.M .; Gillan, D .; Warnau, M .; Jangoux, M .; Дюбуа, доктор наук (1998). Проверка астероида Asterias rubens (Echinodermata) как биоиндикатора пространственных и временных тенденций загрязнения Pb, Cd и Zn в полевых условиях. Mar. Environ. Res. 45 (4-5): 341-356
↑ ^7,0 ^7.1 Elliot, M .; Хемингуэй, К. (2002). Рыбы в лиманах. Blackwell Science: Лондон, Великобритания. 636 с.

Потенциальный риск для здоровья и уровни тяжелых металлов в водных ресурсах свинцово-цинковых рудников Абакалики, юго-восток Нигерии

Сбор и подготовка проб

Всего взято сто шесть (106) проб воды, содержащих шестьдесят пять (65) Поверхностные воды и сорок одна (41) подземная вода систематически собирались ежедневно для исследования (рис.1). К источникам поверхностных вод относятся действующие и заброшенные шахты, реки, ручьи и озера, а к источникам подземных вод относятся неглубокие колодцы (колодцы, вырытые вручную и колодцы с ручной насосной станцией). Эти образцы были собраны в предмуссонный и послемезонный сезоны. Пробы воды из всех наблюдательных колодцев и поверхностных источников воды хранились в пластиковом контейнере объемом 1 литр для подробного химического анализа. Эти контейнеры были тщательно промыты дистиллированной водой и высушены перед заполнением образцами воды.Для получения композитной пробы их отбирали после того, как скважину подвергали откачке в течение 5–10 мин (для насосных скважин), а поверхностные воды очищали от видимых отходов перед сбором пробы. Фильтрация проб воды проводилась в полевых условиях с использованием одноразовых фильтров диаметром 0,45 мкм для обеспечения удаления взвешенных твердых частиц перед хранением в подготовленных бутылях. Подкисление образцов проводили 1,0 мл конц. HNO ₃ с использованием новых шприцев. Это необходимо для предотвращения сорбции.Образцы хранили в контейнерах со льдом для поддержания температуры транспортировки. Соответственно, перед взятием образцов флаконы для образцов и химические стаканы тщательно промывали и замачивали в дистиллированной воде, подкисленной 1,0 мл HNO ₃, в течение 3 дней. Их также ополаскивали разбавленной HNO ₃ и энергично ополаскивали не менее трех раз водой из источников в месте сбора воды. Образцы для анализа были приготовлены с использованием стандартных растворов 2 ppm, 5 ppm и 10 ppm (технология Agilent) для всех металлов.

Лабораторный анализ

Лабораторный анализ на концентрацию As, Cr ³⁺, Zn ²⁺, Ni ²⁺, Se ²⁺, Pb ²⁺, Cu ²⁺, Hg ²⁺, Cr ²⁺, Ni ²⁺, Cd ²⁺ и Mn ²⁺ получали с использованием атомно-абсорбционного спектрофотометра Fast Sequential (FS) (Varian 2400 AA). Agilent FS2400AA имеет уровень точности 99,8% и точность 97,6%. Пределы обнаружения элементов приведены в таблицах 1 и 2.Все этапы отбора проб и анализа данных были выполнены в соответствии со стандартными методами для воды и сточных вод APHA (1995).

Таблица 1 Концентрация тяжелых металлов в проанализированных образцах воды до сезона дождей Таблица 2 Концентрация тяжелых металлов в проанализированных образцах воды после сезона дождей

Анализ данных

Программное обеспечение Microsoft Excel и Suffer 11 использовалось для демонстрации распределения загрязняющих веществ в районе. Результаты обсуждались и сравнивались со стандартами Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) по качеству воды с учетом соответствующего риска для здоровья.Статистические инструменты, такие как тест Стьюдента t и тест Левена, были применены для анализа данных. Тест Стьюдента t был применен для сравнения разницы средних значений элементов между сезонами до и после сезона дождей. Изложение гипотезы;

Существует значительная разница между средними концентрациями химических компонентов в элементе в предмуссонный и постмуссонный сезоны.

Нет существенной разницы между средними значениями элемента в предмуссонный и постмуссонный сезон. Тест Левена применялся для проверки однородности дисперсий образцов.

Результат и обсуждение

Результаты гидрохимического анализа представлены в таблицах 1 и 2 для предмуссонного сезона и постмуссонного сезона, соответственно.Таблица 3 представляет собой обобщенный результат с процентными показателями, превышающими лимиты для питьевой воды.

Таблица 3 Обобщенный результат с процентными показателями превышения предельных значений в проанализированных пробах воды

Уровни тяжелых металлов и потенциальное воздействие на здоровье

Деятельность человека, такая как горнодобывающая промышленность, в значительной степени нарушает естественный цикл тяжелых металлов и способствует увеличению их содержания в различные среды до токсичных уровней. Согласно FDA (1987), IOM (2002), EPA (2003), воздействие тяжелых металлов на человека зависит от принятой дозы и может вызвать ухудшение здоровья человека.На рисунке 3 показан механизм интоксикации тяжелыми металлами у человека.

Основные угрозы здоровью человека со стороны тяжелых металлов связаны с воздействием свинца, кадмия, ртути и мышьяка, Lars (2003). Концентрация тяжелых металлов в горных породах, воде и почвах охватывает огромные территории. Некоторые из тяжелых металлов не обладают значительным физическим или биологическим действием, за исключением токсических эффектов в отношении ингибирования действия определенных ферментов. Long et al. (1995). Если они становятся чрезмерными, они становятся токсичными и могут привести к повреждению внутренних органов, снижению уровня энергии, психической и центральной нервной дисфункции, растения и водные обитатели не остаются без внимания Аяндиран и Дахунси (2016).Последствия длительного воздействия могут привести к медленно прогрессирующим физическим, мышечным и неврологическим дегенеративным процессам. Герхат и Бломквист (1992).

Хотя медицинские записи сельских жителей были труднодоступны для оценки случаев токсичности этих металлов в этих районах, личные обсуждения и наблюдения показывают высокую частоту абортов у женщин, селезности у детей и пожилых женщин, высокий уровень психических расстройств. среди молодежи и болезни Паркинсона среди стариков и женщин, но многие из них приписывают эти неблагоприятные последствия для здоровья ядам своих врагов, знахарям и неспособности угодить своим предкам или богам своих предков.

pH

pH проб воды в предмуссонный (сухой) сезон в этом районе колеблется от 2,05 до 9,87, а в пробах после сезона дождей (дождей) – от 3,85 до 10,68. Пробы до сезона дождей показывают, что поверхностные воды более кислые, чем грунтовые. PH образцов с рудников, особенно действующих шахт, колебался от 2,05 до 4,56. Это указывает на то, что вода очень кислая, особенно в таких областях, как Эньигба, Амори, Амека и Мкпума Акпатакпа, где ведется активная добыча.Это исследование также показало, что pH проб воды в районах Эньигба более кислый, чем в других районах добычи полезных ископаемых в районе Абакалики. Как правило, pH водных ресурсов в районах добычи полезных ископаемых не соответствует рекомендациям ВОЗ по питьевой воде, особенно в реках и ручьях, расположенных ближе к шахтам, куда, как сообщается, сбрасывались отходы шахт. Такая кислотность в районах активной добычи полезных ископаемых может быть объяснена активной химической деятельностью, происходящей в этом районе. Такая высокая кислотность наблюдалась в пробах перед сезоном дождей, и это очень тревожно, потому что это время, когда сельские жители страдают от нехватки воды и не имеют другого выхода, кроме использования кислой воды для бытовых нужд.Деревни, затронутые этой высокой кислотностью, включают Эньигба, Окпуитумо, Аманчара, Оганга, Эза-Обиа, Амека, Мкпума Акпатакпа, Онузу и Окария Агбаджа. Это может быть связано с сбросом шахтных вод из действующих шахт в прилегающие ручьи и русла рек на этих территориях.

Свинец

Население в целом подвергается воздействию свинца из воздуха и продуктов питания примерно в равных пропорциях. Его присутствие и концентрация в питьевой воде обычно ниже 5 мг / л, хотя гораздо более высокие концентрации (выше 100 мг / л) были измерены там, где присутствуют свинцовые фитинги. Howard and Bartram (2003).В связи с сокращением использования свинцовых добавок в бензине и свинцовых припоев в пищевой промышленности, концентрации в воздухе и продуктах питания снижаются, а поступление с питьевой водой составляет большую долю от общего поступления свинца Sawyer et al. (1998). Воздействие неорганического свинца на рабочем месте происходит на шахтах и плавильных заводах, а также при сварке окрашенного свинцом металла и на аккумуляторных заводах. В стекольной промышленности может иметь место слабое или умеренное воздействие. Высокий уровень выбросов в атмосферу может привести к загрязнению территорий вблизи свинцовых рудников и плавильных заводов.По результатам анализа, концентрация свинца в пробах воды перед сезоном дождей колеблется от 0 (вокруг городов Ндегулеке, Обеагу Икени и Абакалики) до 11,4 мг / л, а в пробах после сезона дождей колеблется от 0 до 4,01 мг / л. Это свидетельствует об очень высоком загрязнении (около 85%) проб воды свинцом, особенно в районах, где ведется активная добыча полезных ископаемых. Этот результат ясно указывает на то, что пустые породы и отходы рудников свинцовых руд (галенита) значительно влияют на качество водных источников в этом районе.Помимо состава этих отходов и пустой породы в этом районе, низкий уровень pH, соленость и присутствие CO ₂ в водных источниках вызывают более быстрое растворение свинца в воде ATSDR (2007). Свинец очень подвижен в воде, особенно при низком pH. ВОЗ (1984) предложила нормативное значение для здоровья 0,05 мг / л, а в 1993 г. пересмотрела его до 0,01 мг / л. Этот обзор был необходим на том основании, что свинец является кумулятивным ядом и что не должно быть накопления свинца в организме. Davies et al.(2005) высказали мнение, что высокая концентрация свинца в воде на горнодобывающих предприятиях может быть объяснена высокой неподвижностью свинца. Результат показывает более высокую концентрацию в районе Мкпума Акпатакпа, чем в других районах (рис. 2).

Рис. 2

Распределение a свинца b меди с указанием областей потенциально высокого риска (как выделено красными фигурами)

Свинец является высокотоксичным металлом, широкое использование которого вызвало обширное загрязнение окружающей среды и проблемы со здоровьем во многих странах. части мира.Обычным признаком заражения свинцом является отравление свинцом, которое проявляется в виде анемии, поскольку свинец препятствует образованию гемоглобина. Это предотвращает поглощение железа. Более высокие уровни свинца могут вызвать необратимое повреждение мозга и дисфункцию почек. Со временем свинец будет замещать в кости Са, который накапливает свинец. Затем в пожилом возрасте свинец реактивируется за счет медленного растворения кости Essa (1999). Это может быть связано с большим количеством людей с деформациями костей, наблюдаемыми в этой области.Симптомами острого отравления свинцом являются головная боль, раздражительность, боль в животе и различные симптомы, связанные с нервной системой. Свинцовая энцефалопатия характеризуется бессонницей и возбуждением. Согласно Лидски и Шнайдеру (2003), у детей могут быть нарушения поведения, проблемы с обучением и концентрацией. В тяжелых случаях свинцовой энцефалопатии пострадавший может страдать от острого психоза, спутанности сознания и снижения сознания. Люди, долгое время подвергавшиеся воздействию свинца, могут страдать от ухудшения памяти, увеличения времени реакции и снижения способности понимать.Недавнее исследование Mortada et al. (2001) показали, что длительное воздействие свинца на низком уровне у детей может также привести к снижению интеллектуальных способностей. Известно, что острое воздействие свинца вызывает повреждение проксимальных почечных канальцев. Длительное воздействие свинца также может вызвать повреждение почек. Engwa et al. (2018) отметили, что среди прочего острое воздействие свинца может вызвать потерю аппетита, усталость, бессонницу, галлюцинации, головокружение, почечную дисфункцию, гипертонию и артрит, в то время как хроническое воздействие может привести к врожденным дефектам, умственной отсталости, аутизму, психозу, аллергии, паралич, потеря веса, дислексия, гиперактивность, мышечная слабость, повреждение почек, повреждение головного мозга, кома и даже может стать причиной смерти.

Медь

Медь является одновременно важным питательным веществом и загрязнителем питьевой воды. Еда и вода являются основными источниками воздействия меди в развитых странах. Руды меди – это халькопирит (CuFeS ₂), халькоцит (Cu ₂ S), ковеллит (CuS), куприт (Cu ₂ O) и малахит (CuCO ₃. Cu (OH) ₂) (ATSDR 2007). Окрашивание белья и сантехники происходит при концентрациях меди выше 1 мг / л. Галлахер (2001) заявил, что на уровнях выше 2.5 мг / л меди придает воде нежелательный горький привкус; на более высоких уровнях это также влияет на цвет воды. В руководящих принципах ВОЗ (2011) установлено предварительное ориентированное на здоровье значение для меди 2 мг / л. Анализ показал, что содержание меди в пробах до и после сезона дождей варьировалось от 0 до 0,341 мг / л. Значительные значения были зарегистрированы на действующих шахтах в Амека, Мкпума Акпатакпа, Аманчара и у поверхностных источников воды вокруг Онузу (рис. 2). Результат показывает, что концентрация меди (100%) в исследуемой области ниже рекомендаций ВОЗ (2011) для питьевой воды.Брикке (2000) отметил, что халькопирит (который присутствует в этом районе) распадается на медь и пирит, но медь имеет низкую подвижность и медленно реагирует с водой. Это можно объяснить низкой концентрацией меди в этом районе. Nriagu и Pacyna (1988) также заявили, что медь при воздействии воздуха и воды образует тонкий защитный металлический экран, который уменьшает площадь поверхности для реактивности.

Медь необходима для хорошего здоровья. Однако воздействие более высоких доз может быть вредным.Длительное воздействие медной пыли может вызвать раздражение носа, рта и глаз, а также вызвать головные боли, головокружение, тошноту и диарею. Если вы пьете воду с содержанием меди выше нормы, у вас могут возникнуть тошнота, рвота, спазмы желудка или диарея. Преднамеренно высокое потребление меди может вызвать повреждение печени и почек и даже смерть. Мы не знаем, может ли медь вызывать рак у людей. EPA не классифицирует медь как канцероген для человека, потому что нет адекватных исследований рака человека или животных ATSDR (2004).

Хром

Хром широко распространен в земной коре. Он может существовать с валентностью от +2 до +6. В целом, пища, по-видимому, является основным источником потребления. Jardine et al. (1999), Робсон (2003). Хром очень канцерогенный; поэтому рекомендуется минимальное потребление (ВОЗ 2011). Анализ показывает, что концентрация хрома в пробах до сезона дождей колеблется от 0 до 14,6 мг / л, а в пробах после сезона дождей – от 0 до 0,818 мг / л. Около 80% проб не показывают содержания хрома, в то время как в шахтах и окружающих их реках значения превышают норму 0, установленную ВОЗ.05 мг / л, особенно на руднике Эньигба, где оно выросло до 14,6 мг / л (рис. 3). Район состоит из высокосортных вулканических и обожженных сланцев, которые могут быть источниками хрома в этом районе. Исследования показывают, что восстановление хрома (VI) до хрома (III) может происходить в подходящих условиях в водной среде. По данным Kimbrough et al. (1999), наиболее распространенные восстановители, присутствующие в водных системах, включают: органические вещества; сульфид водорода; сера, сульфид железа; аммоний; и нитрат.Салех и др. (1989) также отметили, что период полураспада хрома (VI) в воде с почвой и отложениями колеблется от 4 до 140 дней, причем реакция обычно протекает быстрее в анаэробных, а не аэробных условиях. Обычно восстановлению хрома (VI) до хрома (III) также благоприятствуют в кислых условиях Kimbrough et al. (1999). Это верно, поскольку источники воды зафиксировали низкий уровень pH в этом районе.

Рис. 3

Распределение a хрома, b никеля с указанием областей потенциально высокого риска (как выделено красными фигурами)

Хром в его шестивалентной форме является наиболее токсичным видом хрома, хотя некоторые другие виды такие как соединения хрома (III) намного менее токсичны и не вызывают почти никаких проблем со здоровьем.Хром (VI) имеет тенденцию к коррозии, а также к аллергическим реакциям организма. Следовательно, вдыхание высокого уровня хрома (VI) может вызвать раздражение слизистой оболочки носа и язвы носа. Он также может вызывать анемию, раздражение и язвы в тонком кишечнике и желудке, повреждать сперму и мужскую репродуктивную систему. Аллергические реакции, вызванные хромом, включают сильное покраснение и отек кожи. Воздействие чрезвычайно высоких доз соединений хрома (VI) на человека может вызвать серьезные сердечно-сосудистые, респираторные, гематологические, желудочно-кишечные, почечные, печеночные и неврологические эффекты и, возможно, смерть Engwa et al.(2018).

Никель

Никель отмечается в особых случаях выделения из природных или промышленных залежей никеля в земле. Он естественным образом встречается в воде с концентрациями менее 0,02 мг / л ВОЗ (2011). Пища является основным источником воздействия никеля у некурящих и не подвергающихся профессиональному воздействию населения, в то время как вода, как правило, вносит незначительный вклад в общее ежедневное пероральное потребление. Aremu et al. (2002). Анализ показывает, что концентрация проб воды в пробах до сезона дождей колеблется от 0 до 1.26 мг / л, тогда как пробы после сезона дождей колеблются от 0 до 0,186 мг / л. Только в руслах реки Эбоньи наблюдаются значительные концентрации, особенно вокруг рудников Эньигба (рис. 3). Но пробы воды в районах добычи превышают рекомендованное ВОЗ (2011) значение 0,07 мг / л. Это отражает высокую концентрацию никеля. Источники никеля в районах добычи могут включать сточные воды, образующиеся при горнодобывающих и плавильных работах, стоки из хвостохранилищ или хозяйственно-бытовые воды, используемые для горных работ ATSDR (2005).Mann et al. (1989) также указали, что отходы хвостов сульфидных руд являются кислыми из-за бактериального образования серной кислоты из сульфидных минералов в хвостах, и могут выделяться очень высокие концентрации растворимого сульфата никеля. Эти сбросы состоят в основном из менее растворимых силикатов и сульфидов, которые легко осаждаются Barcan (2002). Лукассен и др. (2002) также отметили, что присутствие (ди) сульфидов железа в отложениях водно-болотных угодий было связано с повышенной мобилизацией никеля в грунтовые воды в периоды засухи.

Никель обладает широким спектром канцерогенных механизмов, которые включают регуляцию факторов транскрипции, контролируемую экспрессию определенных генов и образование свободных радикалов. Было показано, что никель участвует в регуляции экспрессии специфических длинных некодирующих рибонуклеиновых кислот (РНК). Также было продемонстрировано, что никель может генерировать свободные радикалы, что способствует канцерогенным процессам. Engwa et al. (2018).

Марганец

Марганец – один из самых распространенных металлов в земной коре, обычно встречающийся с железом, кислородом, серой и хлором ATSDR (2012).Это важный элемент для людей и других животных, который естественным образом содержится в источниках пищи и воды. Уровни встречаемости в пресной воде обычно колеблются от 1 до 200 мг / л, хотя сообщалось о таких высоких уровнях, как 10 мг / л в кислых грунтовых водах; ВОЗ также сообщает о более высоких уровнях в аэробных водах, обычно связанных с промышленным загрязнением, особенно в анаэробных условиях или в условиях низкого окисления (2011). Анализ показывает, что концентрация марганца в пробах до сезона дождей колеблется от 0 мг / л (в некоторых местах, особенно в пробах подземных вод) до 45.13 мг / л, в то время как образцы после сезона дождей колеблются от 0,042 до 63,45 мг / л. Такие высокие значения были зафиксированы на действующих шахтах (рис. 4). Однако на заброшенных шахтах зафиксированы высокие значения – до 26,44 мг / л. Этот результат показывает, что источники воды (особенно вода из шахтных прудов и грунтовые воды) имеют более высокие значения, чем рекомендованное ВОЗ (2011 г.) значение 0,4 мг / л. Такая высокая концентрация объясняется растворением марганца в халькопиритовых и сидеритовых рудах, лежащих в основе данного района. Это контролируется растворимостью, pH, Eh (окислительно-восстановительный потенциал) и характеристиками доступных анионов в воде Clewell et al.(2003). Aschner et al. (2007) подчеркнули, что металл может существовать в воде в любой из четырех степеней окисления; однако Mn (II) преобладает в большинстве вод (pH 4–7), но может окисляться в щелочных условиях при pH> 8 EPA (1984). Основным анионом, связанным с Mn (II) в воде, обычно является карбонат (CO ^2-) ₃ Schaanning et al. (1988). Это увеличивает концентрацию, поскольку карбонатный состав сланцев легко доступен для реакции.

Фиг.4

Распространение a марганца, b кадмия с зонами потенциально высокого риска (как показано красными фигурами)

Хотя марганец является важным металлом для организма, недавно он стал глобальным металлом, когда трикарбонил метилциклопентадиенил марганца (MMT), который был известен как токсичный, был введен в качестве присадки к бензину. Было заявлено, что MMT представляет собой профессиональную опасность марганца и связана с развитием синдрома тремора, расстройства походки, постуральной нестабильности и когнитивных расстройств, аналогичного болезни Паркинсона.Воздействие повышенного уровня марганца может вызвать нейротоксичность. Манганизм – это неврологическое заболевание, вызванное марганцем, характеризующееся ригидностью, тремором действий, маскоподобным выражением лица, нарушениями походки, брадикинезией, микрографией, дисфункцией памяти и когнитивных функций, а также расстройством настроения. Симптомы манганизма очень похожи на симптомы болезни Паркинсона.

Кадмий

Кадмий естественным образом встречается в окружающей среде. Дополнительные выбросы кадмия в окружающую среду происходят из естественных источников и в результате таких процессов, как сжигание ископаемого топлива, сжигание городских или промышленных отходов или внесение на землю осадка сточных вод или удобрений EPA (1985).ВОЗ (2008) показывает, что курение является значительным дополнительным источником воздействия кадмия на человека. Уровни встречаемости в питьевой воде обычно менее 1 мг / л. Elinder (1985). По результатам анализа, концентрация кадмия в пробах в сухой сезон колеблется от 0 мг / л (в очень немногих местах вокруг Абакалики и Одомокэ) до 15,67 мг / л, а в пробах сезона дождей – от 0 до 12,641 мг / л.

Очень высокие значения были зарегистрированы вокруг рудников Мкпума Акпатакпа (15,67 мг / л и 10,62 мг / л) и Аманку (12,05 мг / л) (рис.5). 80% проб превышают рекомендованное ВОЗ (2011 г.) значение 0,003 мг / л для питьевой воды. Это острое заражение. Эти высокие уровни могут быть связаны с выветриванием и последующим растворением халькопиритовых и пиритовых руд в этом районе. Подвижность кадмия в воде зависит от нескольких факторов, включая pH и наличие органических веществ. Как правило, кадмий прочно связывается с органическими веществами, и это по большей части иммобилизует кадмий Autier and White (2004). Кадмий в воде становится более доступным при низком (кислом) pH. Elinder (1992).

Рис. 5

Распределение a серебра, b селена в областях потенциально высокого риска (как выделено красными фигурами)

Кадмий и его соединения оказывают несколько эффектов на здоровье человека. Последствия воздействия кадмия на здоровье усугубляются из-за неспособности человеческого организма выделять кадмий. Фактически, кадмий повторно всасывается почками, тем самым ограничивая его выведение. Pendias-Kabata and Pendias (1984). Кадмий выделяется в виде растворимого иона Cd ²⁺ во время атмосферных воздействий.Кроме того, токсичность кадмия является следствием замещения цинка кадмием в ферментах Stoessel (2004). Критической токсической конечной точкой после приема внутрь является повреждение почек. Davies et al. (2005) из-за биоаккумуляции в печени и почках. Отравление Cd может приводить к замещению Ca на Cd в костях, что приводит к дегенеративному заболеванию костей itaiitai . Кроме того, это состояние может вызвать минерализацию костей, поскольку исследования на животных и людях выявили остеопороз (повреждение скелета), вызванный кадмием.Кратковременное вдыхание кадмия может вызвать серьезные повреждения легких и раздражение дыхательных путей, тогда как прием внутрь в более высоких дозах может вызвать раздражение желудка, приводящее к рвоте и диарее. Длительное воздействие кадмия приводит к его отложению в костях и легких. Таким образом, воздействие кадмия может вызвать повреждение костей и легких. Кадмий очень токсичен для почек и накапливается в клетках проксимальных канальцев в более высоких концентрациях. Таким образом, воздействие кадмия может вызвать нарушение функции почек и заболевание почек.Также воздействие кадмия может вызвать нарушение обмена кальция, образование почечных камней и гиперкальциурию. Кадмий также классифицируется Международным агентством по изучению рака как канцерогены группы 1 для человека.

Серебро

Концентрация серебра в пробах воды перед сезоном дождей колеблется от 0 (во многих местах) до 6,056 мг / л, а в пробах после сезона дождей – от 0 до 2,466 мг / л. Более 50% проб показали концентрации, превышающие норму 0, установленную ВОЗ (2011 г.).1 мг / л. Эти высокие концентрации были зафиксированы не в шахтах, а вокруг свалок отходов в Умуагара (центральная свалка в мегаполисе Абакалики), Исиеке и Умуэзекоха. Хотя Линдси и Садик (1979) заявили, что выбросы от плавильных операций, производства и утилизации некоторых фотографических и электрических принадлежностей, сжигания угля и засевания облаков являются одними из антропогенных источников серебра в биосфере, основными источниками серебра являются руды медные, медно-никелевые, свинцовые и свинцово-цинковые искры (2005 г.).Столь высокая концентрация может быть связана с разложением отходов со свалок. Кроме того, поскольку серебро в почвах в значительной степени иммобилизуется за счет осаждения нерастворимых солей и за счет образования комплексов или адсорбции органическими веществами, концентрация может быть локализована, и серебро может вымываться из почвы в грунтовые воды. Скорость выщелачивания увеличивается с низким pH и увеличивает дренаж ATSDR (1990), Smith and Carson (1977). Это верно, поскольку более 60% проб воды зафиксировали очень низкий уровень pH в этом районе.Лукассен и др. (2002) отметили, что доступность свободного серебра в морской среде сильно зависит от солености из-за сродства серебра к хлорид-иону.

Единственным признаком перегрузки серебром является аргирия, состояние, при котором кожа и волосы сильно обесцвечиваются серебром в тканях ВОЗ (2008).

Ртуть

По данным анализа, концентрация ртути в пробах до сезона дождей колеблется от 0 до 2,647 мг / л, а в пробах после сезона дождей – от 0 до 1.004 мг / л. Это указывает на высокий уровень загрязнения ртутью водных источников данного района (особенно вокруг горнодобывающих районов Мкпума Акпатакпа, Аманчара и Амека) (рис.6), более 60% проб превышают норму 0,006, установленную ВОЗ (2011). мг / л для питьевой воды. Нормальное разложение минералов в горных породах и почве может происходить из-за воздействия ветра и воды, а также из-за вулканической активности в районе ATSDR (2009 г.), это может быть связано с такой высокой концентрацией в этом районе. Человеческая деятельность с начала индустриальной эпохи (например,g., добыча полезных ископаемых, сжигание ископаемого топлива), привели к дополнительному выбросу ртути в окружающую среду Dikinya and Areola (2010). Связанная с почвой ртуть может непосредственно смываться в поверхностные воды во время дождя. Согласно Мейли (2013), поверхностный сток является важным механизмом переноса ртути из почвы в поверхностные воды, особенно для почв с высоким содержанием гуминовых кислот. Это актуально в районе Абакалики, так как почва богата гумусом. Гилмор и Генри (1991) также отметили, что наиболее распространенная органическая форма ртути, метилртуть, является растворимой, подвижной и быстро растворяется в воде.Низкий уровень pH и высокие концентрации ртутных отложений способствуют образованию метилртути, которая имеет больший потенциал биодоступности для водных организмов, чем неорганические соединения ртути ВОЗ (2011).

Рис. 6

Распределение a ртути, b мышьяка с указанием областей потенциально высокого риска (выделено красными фигурами)

Ртуть считается наиболее токсичным тяжелым металлом в окружающей среде. Его отравление называют акродинией или розовой болезнью.Ртуть – это элемент, который может легко соединяться с другими элементами с образованием неорганической и органической ртути. Воздействие повышенных уровней металлической, неорганической и органической ртути может повредить почки, мозг и развивающийся плод, в то время как метилртуть обладает сильными канцерогенными свойствами. Органическая ртуть является липофильной по своей природе и поэтому может легко проникать через клеточные мембраны. Ртуть и ее соединение влияют на нервную систему, и, таким образом, повышенное воздействие ртути может изменить функции мозга и привести к тремору, застенчивости, раздражительности, проблемам с памятью и изменениям слуха или зрения.Кратковременное воздействие паров металлической ртути в более высоких концентрациях может привести к рвоте, тошноте, кожной сыпи, диарее, повреждению легких, высокому кровяному давлению и т. Д., В то время как кратковременное воздействие отравления органической ртутью может привести к депрессии, тремору, головной боли , усталость, проблемы с памятью, выпадение волос и т. д. Поскольку эти симптомы также часто встречаются при других заболеваниях или болезненных состояниях, диагностика отравления ртутью в таких случаях может быть затруднена. Хроническое воздействие ртути может привести к эретизму – болезненному состоянию, характеризующемуся возбудимостью, тремором рук, потерей памяти, робостью и бессонницей.

Мышьяк

Загрязнение мышьяком произошло как в результате естественных геологических процессов, так и в результате деятельности человека. Антропогенные источники мышьяка включают деятельность человека, такую как добыча и переработка руд. Результат анализа показывает концентрацию от 0 мг / л (в некоторых местах) до 4,13 мг / л для проб до сезона дождей, в то время как пробы после сезона дождей колеблются от 0 до 0,856 мг / л, причем в подземных водах регистрируются более высокие концентрации (рис. 6). Этот результат показывает, что около 86% образцов имеют значения выше рекомендованного ВОЗ (2011) 0.01 мг / л для питьевой воды. Это высокий потенциальный риск для здоровья, особенно в районе горнодобывающего района Мкпума Акпатакпа, реки Акпара, Эньигба, реки Нгеле, реки Эньигба, соленого озера Эньигба и пруда Амека. Это происходит из-за растворения руд. Мышьяк связан с рудами, содержащими металлы, такие как медь и свинец; извержения вулканов – еще один источник мышьяка ATSDR (2007). Мышьяк широко распространен в земной коре, часто в виде сульфидов, арсенидов или арсенатов металлов. В воде он в основном присутствует в виде арсената, но в анаэробных условиях он, вероятно, присутствует в виде арсенита Almela et al.(2002). Обычно он присутствует в природных водах в концентрациях менее 1-2 мг / л. Однако в водах, особенно в грунтовых водах, где есть залежи сульфидных минералов и осадочные отложения, происходящие из вулканических пород, концентрации могут быть значительно повышены до 12 мг / л ВОЗ (2011). Мышьяк содержится в пище, особенно в рыбе и моллюсках, в которых он содержится в основном в менее токсичной органической форме. Garvey et al. (2013). Растворимые формы перемещаются с водой и могут переноситься на большие расстояния через реки EPA (1979).

Более низкие уровни воздействия мышьяка могут вызвать тошноту и рвоту, снижение выработки эритроцитов и лейкоцитов, нарушение сердечного ритма, ощущение покалывания в руках и ногах и повреждение кровеносных сосудов. Длительное воздействие может привести к образованию кожных поражений, внутреннему раку, неврологическим проблемам, легочным заболеваниям, заболеваниям периферических сосудов, гипертонии и сердечно-сосудистым заболеваниям, а также сахарному диабету. Smith et al. (2000). Другие эффекты могут включать снижение выработки красных и белых кровяных телец, что может вызвать утомляемость, нарушение сердечного ритма, повреждение кровеносных сосудов, приводящее к синякам и нарушению функции нервов, вызывая ощущение «булавок и иголок» в ваших руках и ногах ATSDR (2007) .Хронический арсеникоз приводит к множеству необратимых изменений в жизненно важных органах, и уровень смертности выше. Несмотря на масштабы этой потенциально смертельной токсичности, эффективного лечения этого заболевания не существует. Mazumder (2008). Возможно, наиболее характерным эффектом длительного перорального воздействия неорганического мышьяка является паттерн изменений кожи. К ним относятся участки потемневшей кожи и появление небольших «натоптышей» или «бородавок» на ладонях, подошвах и туловище, и часто они связаны с изменениями кровеносных сосудов кожи.Эти пятна на коже наблюдались у двух мужчин в Икеньи, но при общении они отнесли это к старости. Также может развиться рак кожи. Также сообщалось, что проглатывание мышьяка увеличивает риск рака печени, мочевого пузыря и легких. Министерство здравоохранения и социальных служб DHHS (1995) определило, что неорганический мышьяк известен как канцероген для человека. Международное агентство по изучению рака IARC (1980, 2004) определило, что неорганический мышьяк канцерогенен для человека.EPA (2005) также классифицировало неорганический мышьяк как известный канцероген для человека.

Селен

Результат анализа показывает, что концентрация селена в пробах до сезона дождей колеблется от 0 до 2,6956 мг / л, а в пробах после сезона дождей – от 0 до 0,01 мг / л. Это указывает на высокую степень загрязнения, поскольку около 60% проб (особенно грунтовых вод) превышают стандарт питьевой воды ВОЗ (2011 г.) 0,04 мг / л. Эти высокие значения наблюдались вокруг горнодобывающих районов Мкпума-Акпатакпа и Амачара, а также источников воды вокруг свалок отходов Исиеке и Умуагара.Селен также часто встречается в горных породах и почвах, часто в сочетании с серосодержащими минералами или минералами серебра, меди, свинца и никеля.

ATSDR (2003 г.). Помимо растворения в богатых серой руд и миграции с разложившимися отходами.

ATSDR (2003) высокая концентрация может быть связана с химическим поведением селена. Недавние исследования, включая Engwa et al. 2018 и Гарви и др. 2013 год показал, что соединения селена, которые могут растворяться в воде, иногда очень подвижны, а поверхностные воды могут получать селен из атмосферы в результате сухого и влажного осаждения, из прилегающих вод, которые могут содержать селен, из поверхностных стоков и из подземных дренажных систем.

Селен может вызывать мышечную болезненность, тремор, головокружение, покраснение лица, проблемы со свертыванием крови, проблемы с печенью и почками и другие побочные эффекты. Высокие дозы селена могут вызывать серьезные побочные эффекты, включая тошноту, рвоту, изменение ногтей, потерю энергии и раздражительность. Отравление при длительном употреблении похоже на отравление мышьяком, с симптомами, включая выпадение волос, белые горизонтальные полосы на ногтях, воспаление ногтей, усталость, раздражительность, тошноту, рвоту, запах чеснока изо рта и металлический привкус.

Цинк

Результат анализа проб воды в предмуссонный сезон варьировал от 0,00 (в большинстве мест) до 10,53 мг / л, а пробы после сезона дождей – от 0 до 10,42 мг / л. Хотя ВОЗ (2011) не устанавливает допустимый предел для цинка, концентрация от 3 до 5 мг / л является хорошей для здорового образа жизни ATSDR (2007). Этот результат показывает, что только около 10% образцов загрязнены. Высокие значения наблюдались строго на горных выработках и в шахтных прудах Аманчара, Мкпума Акпатакпа, Эньигба и Амека (рис.7). Цинк богат земной корой. Это халькофильный металлический элемент, образующий несколько минералов, в том числе сфалерит (ZnS), самый распространенный минерал Zn, смитсонит (ZnCO ₃) и цинкит (ZnO), но также широко распространен в качестве микроэлемента в пироксене, амфиболе, слюде. , гранат и магнетит Эндрюс и Сазерленд (2004). Он попадает в окружающую среду как из естественных, так и из антропогенных источников; однако выбросы из антропогенных источников больше, чем из природных источников Barbera et al.(1991). Помимо растворения цинка в воде, которое увеличивается с повышением кислотности, цинк в воде неподвижен. Gundersen and Steinnes (2003). В воде цинк находится в основном в степени окисления +2, он растворяется в кислотах с образованием гидратированных катионов Zn и в сильных основаниях с образованием анионов цинката, которые представляют собой гидроксокомплексы, например – 2- 2- (Zn [OH] ₃), (Zn [OH] ₄) и (Zn [OH] ₄ [H ₂ O] ₂) Fuhrer (1986).

Рис.7

Распределение a цинка, b кобальта с указанием областей потенциально высокого риска (как выделено красными фигурами)

Токсичность для человека может возникнуть, если концентрация цинка приближается к 400 мг / кг и 3 мг / л в почве и воде соответственно.Для этого характерны симптомы раздражительности, мышечной жесткости и боли, потеря аппетита и тошнота. Цинк, по-видимому, обладает защитным действием против токсичности как кадмия, так и свинца Fergusson (1990). Было показано, что цинк оказывает неблагоприятное репродуктивное биохимическое, физиологическое и поведенческое воздействие на множество водных организмов, если его концентрация превышает 20 мг / кг. Однако на токсичность влияют многие факторы, такие как температура, жесткость и pH воды, ВОЗ (2011).

Кобальт

Кобальт – это природный элемент, обладающий свойствами, аналогичными свойствам железа и никеля.Небольшие количества кобальта естественным образом содержатся в большинстве горных пород, почве, воде, растениях и животных, обычно в небольших количествах. Кобальт также обнаружен в метеоритах Barceloux (1999). Однако кобальт обычно содержится в окружающей среде в сочетании с другими элементами, такими как кислород, сера и мышьяк. Результат показывает низкие концентрации кобальта в проанализированных пробах воды. Пробы до сезона дождей варьировались от 0 (около 74% проб) до 0,9 мг / л, а после сезона дождей – от 0 до 0,549 мг / л (рис. 7).Хотя для кобальта не установлено никаких допустимых пределов, ВОЗ (2011 г.), кобальт является высокорадиоактивным ATSDR (2004 г.), и его высокая концентрация может представлять серьезный риск для здоровья. Результат показывает значительную концентрацию вокруг шахт Мкпума Акпатакпа и свалки Умуагара. Это может быть связано с добычей и выветриванием вулканических пород в этом районе. Кислотность и окислительно-восстановительный потенциал влияют на поведение кобальта в воде. Адсорбция кобальта твердыми частицами уменьшается с уменьшением pH, так как увеличивающаяся концентрация H ⁺ конкурирует с сайтами связывания металлов Андреев и Сименов (1990).

ATSDR (2004) отметил, что высокие уровни кобальта могут привести к проблемам с дыханием, включая астму, пневмонию и одышку. Более низкое воздействие может вызвать кожную сыпь, тошноту и рвоту, в то время как длительное воздействие может привести к диарее, кровотечению, коме и даже смерти. Радиоактивный кобальт канцерогенен и вызывает повреждения клеток, включая волдыри и ожоги на коже, выпадение волос и временное бесплодие.

Тест Стьюдента

t и тест Левена

Расчетное значение t (0.4539) меньше критического (или табличного) значения t при df 11, т.е. 0,4539 <2,201; следовательно, принимается Хо. Следовательно, существует значительная разница между средними концентрациями химических составляющих элемента в предмуссонный и постмуссонный сезоны (см. Таблицу 4).

Таблица 4 Средние данные концентрации тяжелых металлов

Использование теста Левенеса для проверки однородности дисперсий образцов. Значение менее 0,05 означает, что изменчивость в предмуссонный и постмуссонный сезоны неодинакова.Что отклонение в предмуссонных условиях действительно больше, чем отклонение в условиях после дождя; таким образом, существует значительная разница между средними значениями элемента в предмуссонный и постмуссонный сезон (см. Таблицу 5).

Таблица 5 Тест Левенеса на однородность дисперсии

Последствия загрязнения металлами для общественного здравоохранения

Люди подвергаются воздействию тяжелых металлов различными способами, включая потребление пищи и воды, вдыхание загрязненного воздуха, контакт с кожей и, что наиболее важно, профессиональное воздействие на человека. рабочее место.Хотя некоторые тяжелые металлы необходимы для определенных биохимических и физиологических процессов в организме, их повышенный уровень может иметь пагубные последствия для здоровья. Большинство тяжелых металлов обычно токсичны для организма на очень низком уровне. Свинец, мышьяк, кадмий и ртуть обладают канцерогенными свойствами; и создают серьезные проблемы с безопасностью общественного здравоохранения. Свинец вызывает серьезное загрязнение окружающей среды и проблемы со здоровьем. Отравление свинцом, которое является серьезной проблемой общественного здравоохранения, проявляется как анемия, поскольку свинец препятствует образованию гемоглобина и препятствует усвоению железа.Повреждение мозга и дисфункция почек также объясняется высоким уровнем свинца, мышьяка, кадмия и ртути. Известно, что свинец замещает в кости кальций, который накапливает свинец. Затем в пожилом возрасте свинец реактивируется за счет медленного растворения кости Essa (1999). Это может быть связано с большим количеством людей с деформациями костей, наблюдаемыми в этой области. Загрязнение медью может причинить вред общественному здоровью, например, раздражение носа, рта и глаз. Головные боли, головокружение, тошнота, рвота и диарея также были связаны с более высоким уровнем меди, в то время как тяжелые сердечно-сосудистые, респираторные, гематологические, желудочно-кишечные, почечные, печеночные и неврологические эффекты были связаны с высоким содержанием хрома. Engwa et al.(2018). Никель также участвует в канцерогенном процессе, а радиоактивный кобальт является канцерогенным и может вызывать повреждение клеток, помимо проблем с дыханием, включая астму, пневмонию и одышку. С другой стороны, манганизм и болезнь Паркинсона связаны с высоким уровнем марганца. Остеопороз (повреждение скелета) и серьезные повреждения легких и раздражение дыхательных путей, приводящие к рвоте и диарее, свидетельствуют о загрязнении кадмием. Перегрузка серебром представляет собой состояние общественного здравоохранения, при котором кожа и волосы сильно обесцвечиваются серебром в тканях (аргирия), ВОЗ (2008).

Мониторинг тяжелых металлов в питьевой воде

Тяжелые металлы – это металлы, удельный вес которых как минимум в пять раз превышает удельный вес воды. Примеры тяжелых металлов включают мышьяк, медь, кадмий, хром, никель, цинк, свинец и ртуть. Из-за своей токсичной, небиоразлагаемой и стойкой природы некоторые тяжелые металлы становятся основными загрязнителями пресноводных водоемов.

В питьевой воде наиболее распространенными тяжелыми металлами являются хром, свинец, медь, мышьяк, кадмий и ртуть.Хотя большинство этих тяжелых металлов являются побочными продуктами или отходами промышленных процессов, свинец и медь могут вымываться из водопроводных труб и паяных соединений и загрязнять питьевую воду.

Воздействие на здоровье

Употребление питьевой воды, загрязненной тяжелыми металлами, может вызвать неблагоприятные последствия для здоровья. Например:

Одна из форм хрома, хром 6, может вызывать рак и серьезные проблемы со здоровьем.
Свинец может вызвать проблемы с сердцем или почками; у детей воздействие может привести к снижению IQ, судорогам и, возможно, смерти.
Медь может вызывать анемию и расстройства пищеварения. При высоких уровнях воздействия медь может вызвать повреждение печени и почек.
Воздействие мышьяка связано с раком, неврологическими, эндокринными и сердечно-сосудистыми проблемами.
Поражение почек, печени и костей может быть результатом длительного воздействия кадмия.
Ртуть может нанести вред почкам и нервной системе. Этот металл может передаваться развивающемуся плоду.

Из тяжелых металлов, содержащихся в питьевой воде, свинец и ртуть наиболее токсичны для детей.Дети, подвергшиеся воздействию свинца, с большей вероятностью будут страдать от недостатка внимания и трудностей в обучении. Те, кто подвергается воздействию высоких уровней ртути, вероятно, будут испытывать трудности в обучении.

Методы испытаний

Агентство по охране окружающей среды США разработало методы анализа содержания тяжелых металлов в грунтовых, поверхностных, питьевых и сточных водах. Метод 200.8 использует индуктивно-связанную масс-спектрометрию (ICP-MS), ¹, тогда как метод 200.7 использует индуктивно-связанную оптическую эмиссионную спектрометрию (ICP-OES).² Оба подходят для анализа алюминия, сурьмы, мышьяка, бария, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, меди, свинца, марганца, ртути, молибдена, никеля, селена, серебра, таллия, тория, урана, ванадия, и цинк.

Методы 200.8 и 200.7 описывают процедуры для выбора масс и длин волн анализируемого вещества, настройки и калибровки прибора, а также коррекции интерференции, а также предоставляют конкретные инструкции по сбору, хранению и обработке проб.

Оптимизация тестирования

Общим для обоих методов ИСП является система ввода пробы, а именно распылитель, распылительная камера и горелка для ИСП. Таким образом, выбор соответствующих компонентов является ключом к оптимизации производительности любого метода ICP в соответствии с требованиями методов 200.8 и 200.7.

Распылитель

Компания Glass Expansion (GE) предлагает несколько распылителей для тестирования образцов питьевой воды. Во всех стеклянных концентрических небулайзерах GE используется уникальная конструкция VitriCone, в которой канал для пробы состоит из механически обработанного тяжелого стеклянного капилляра.Преимуществами конструкции VitriCone являются однородность толщины и поверхности канала для образца, а также устойчивость к вибрации и засорению, что обеспечивает высочайшую точность. В случае капилляров, нарисованных вручную, значения ID могут варьироваться, предотвращая ламинарный поток и создавая точки, в которых могут оседать частицы. Кроме того, все концентрические небулайзеры GE оснащены газовой линией прямого подключения (DC), обеспечивающей инертную, не содержащую металлов и специфичную для прибора газовую арматуру, обеспечивающую герметичное соединение для стабильной повседневной работы.

Некоторые критерии, от которых зависит выбор небулайзера, включают: объем пробы, общее количество растворенных твердых веществ (TDS) и размер частиц. Для ICP-MS стандартной рекомендацией является MicroMist, распылитель с низким поглощением, высокой точностью и высокой чувствительностью. Для ICP-OES стандартной рекомендацией для образцов окружающей среды является SeaSpray, который имеет уникальный «самоочищающийся» наконечник с гладкими поверхностями, чтобы избежать накопления кристаллов соли. SeaSpray обеспечивает выдающуюся эффективность транспортировки с допуском до 20% TDS, что обеспечивает лучшие пределы обнаружения и краткосрочную точность (RSD) среди стеклянных концентрических распылителей GE.

Концентрический стеклянный распылитель Conikal – это недорогой высокоточный распылитель для рутинного анализа водных и органических проб с низким (<5%) TDS.

Стойкий к ВЧ концентрический распылитель DuraMist изготовлен из инертных материалов PEEK. Он очень чувствителен, с превосходной кратковременной точностью и высочайшей устойчивостью к растворенным твердым веществам среди всех концентрических распылителей (30%). Это отличный универсальный инструмент для анализа различных типов проб.

Концентрический стеклянный распылитель для суспензии предназначен для анализа суспензий и суспензий.Он обеспечивает превосходную чувствительность и кратковременную точность стеклянного концентрического распылителя, но устойчив к нерастворенным частицам диаметром до 150 мкм. Спецификации для каждого типа небулайзера доступны здесь.

В образцах с высоким TDS на кончике распылителя могут образовываться солевые отложения. Добавление влаги к небулайзерному газу до его контакта с образцом может уменьшить образование солевых отложений. Увлажнитель с аргоном, такой как Elegra и двухканальный Elegra, может быть соединен с распылителем для добавления влаги и смягчения эффекта отложения солей.

Распылительная камера

В ИСП-ОЭС используются два основных типа распылительных камер – циклонная распылительная камера и распылительная камера Скотта. Вихревая распылительная камера была представлена миру ICP компанией Glass Expansion в 1989 году. Распылительная камера Скотта возникла в начале 1970-х годов. Как циклонные, так и распылительные камеры Скотта изготавливаются из различных материалов, в том числе боросиликатного стекла, кварца или полимера, такого как PTFE, PFA или Ryton, с выбором материала в зависимости от допуска к матрице образца.

Циклонные распылительные камеры GE доступны в двух конфигурациях: однопроходной или двухходовой. Вихревая распылительная камера Tracey имеет однопроходную конструкцию (объем 50 мл) и изготовлена из высококачественного боросиликатного стекла. Он обеспечивает лучшую чувствительность и наименьшие эффекты памяти для стандартных анализов ВЧД. Вихревая распылительная камера Twister представляет собой двухходовую конструкцию (объем 50 мл), также изготовленную из высококачественного боросиликатного стекла. Самая важная особенность Twister – центральная переходная трубка или перегородка.Это действует как вторичный фильтр капель для уменьшения среднего размера капель, что, в свою очередь, снижает матричные эффекты и повышает точность.

Для приборов ICP-OES с твердотельным детектором (как практически все сейчас) наиболее надежным показателем качества для пределов обнаружения является отношение сигнала к основному фону (SRBR). С SRBR, чем выше значение, тем ниже пределы обнаружения. Распылительная камера Tracey обеспечивает лучший SRBR и, следовательно, самые низкие пределы обнаружения. За ней следуют распылительная камера Twister и, наконец, распылительная камера Скотта, обеспечивающая самый низкий SRBR и потенциально самый низкий предел обнаружения.

Подробности можно найти здесь.

Для некоторых применений поддержание стабильной температуры распылительной камеры является ключом к оптимальной производительности распылительной камеры. Распылительные камеры IsoMist и IsoMist XR поддерживают температуру в контролируемом диапазоне. См. Http://www.geicp.com/cgi-bin/site/wrapper.pl?c1=Products_accessories_isomistXR.

Резак ICP

Горелки для ICP включают съемный резак D-Torch, полусъемный резак и фиксированный (неразъемный) кварцевый резак.

D-Torch – это самая универсальная конструкция, поскольку она позволяет полностью настраивать ее и является наиболее экономичной в долгосрочной перспективе. D-Torch имеет сменные форсунки с различными внутренними диаметрами и материалами конструкции, внутреннюю трубку из оксида алюминия и сменную внешнюю трубку из кварца или керамики. Поскольку стоимость кварцевой внешней трубки значительно ниже, чем стоимость стационарного однокорпусного фонаря, D-Torch является наиболее экономичным в течение всего срока службы инструмента. Для полной «неразрушимости» доступна керамическая внешняя трубка, которая прослужит неограниченно долго при стандартных условиях эксплуатации.

Для получения дополнительной информации и доступных приложений щелкните здесь.

Другие компоненты

Клапан Niagara Rapid Rinse – это недорогое решение для лабораторий, занимающихся производительностью проб, которое позволяет повысить производительность в среднем на 25%. Например, лаборатория, у которой в настоящее время есть 3-минутное время анализа каждой пробы, дает 20 проб в час. Увеличение на 25% приводит к дополнительным 5 образцам в час, что соответствует дополнительным 10 400 образцам в год (при 8-часовой 5-дневной рабочей неделе).

Такие компоненты, как радиочастотные (RF) катушки и конусы ICP-MS, влияют на эффективность системы ввода пробы. GE предлагает конусы для многих инструментов ICP-MS, представленных на рынке, и все они изготовлены в точном соответствии со спецификациями OEM. В настоящее время GE имеет крупнейший в мире завод по производству конусов, и, поскольку GE контролирует весь процесс (от сырья до готовой продукции), контроль качества каждого отдельного конуса является максимально возможным.

Информация об этих компонентах доступна по адресу http: // www.geicp.com.

Ссылки

https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-08/documents/method_200-8_rev_5-4_1994.pdf
https://www.epa.gov/sites/production /files/2015-08/documents/method_200-7_rev_4-4_1994.pdf

Лина Дженовези, доктор философии, доктор юридических наук, технический, нормативный и деловой писатель из Принстона, штат Нью-Джерси, США; электронная почта: [электронная почта защищена]; www.linagenovesi.com

Комбинированная токсичность и механизмы, лежащие в основе смеси восьми тяжелых металлов

Введение

Тяжелые металлы, включая цинк, медь, кадмий, свинец, хром, ртуть и никель широко используются в промышленности (1).Кадмий попадает в организм человека в первую очередь через пищу и воду. За счет связывания с тиоловыми белками в В организме кадмий может подавлять активность ферментов (2). Эпидемиологические данные свидетельствуют о том, что совместное загрязнение свинцом и кадмием может увеличить заболеваемость и смертность от сердечно-сосудистых заболеваний (3). Результаты экспериментов показали, что совместное лечение низкими дозами свинца и кадмия вызывает высокие артериальное давление (4–6), при этом кадмий оказывает синергетическое влияние свинца на высокое кровяное давление (7,8).Эти данные показывают, что свинец и кадмий обладают синергетическим действием. эффекты в токсичности (9,10). Никель может вызвать рак легких в человека, который классифицируется Международным агентством по Исследования рака как канцерогена «группы 1» (11). Тяжелые металлы могут загрязнять воду, воздух и почва (12). Самое важное Путь заражения – вода. Тяжелые металлы обычно трудны разлагаться в окружающей среде, в результате чего они легко накапливается в растениях и водных организмах. Тяжелые металлы в загрязненная вода ступенчато накапливается в водорослях, моллюсков и рыб и, наконец, достигают человеческого тела через пищевая цепь (13–16).Следовательно, обогащение множественные тяжелые металлы в водных продуктах или пищевых продуктах, в том числе овощи, считаются опасными для здоровья в Китае (17,18). В настоящее время не проводились исследования комбинированных токсичных веществ. эффекты нескольких тяжелых металлов на уровнях, имитирующих те загрязнение воды или в результате контакта с пищевыми продуктами.

Нинбо – город на восточном побережье Китая. Жители региона Нинбо привыкли употреблять в пищу водные продукты, особенно морские продукты (19), что привело к быстрому развитию оффшорная аквакультура и морское земледелие в предыдущие годы.в настоящее исследование, восемь из наиболее распространенных тяжелых металлов, загрязняющих были исследованы морские воды у восточного побережья Нинбо, в том числе свинец, кадмий, ртуть, медь, цинк, марганец, никель и хром. Эти восемь металлов были выбраны для подготовки в качестве смесь, с пропорциями, соответствующими найденным в районе загрязнения, чтобы исследовать их совместную токсичность и лежащие в основе механизмы воздействия тяжелых металлов.

Материалы и методы

Материалы

Химические соединения для восьми тяжелых металлов, в том числе (Ch4COO) 2Pb · 3h3O, CdCl2 · 2.5х3О, NiCl2 · 6h3O, MnCl2 · 4h3O, ZnSO4 · 7h3O, CuSO4 · 5h3O, K2Cr2O7 и Ch4ClHg (все аналитические реагенты) были приобретены у Sinopharm Chemical Reagent Beijing Co. Ltd. (Пекин, Китай). Модифицированный Дульбекко Среда Игла (DMEM), инактивированная нагреванием сыворотка новорожденного теленка (NCS), Трис-ЭДТА, 0,5% трипсин-ЭДТА и йодид пропидия (PI) были получено от Thermo Fisher Scientific, Inc. (Уолтем, Массачусетс, США). Hoechst 33342, 2 ‘, 7’-дихлородигидрофлуоресцеиндиацетат (h3DCFDA) и дигидроэтидий (DHE) были приобретены у Molecular Probes (Юджин, Орегон, США).Аннексин V-флуоресцеин набор для обнаружения апоптоза изотиоцианат (FITC) / ИП и апоптоз набор для анализа был приобретен у Thermo Fisher Scientific, Inc. (Уолтем, Массачусетс, США). Система анализа люциферазы и TPA были куплен в Promega (Мэдисон, Висконсин, США). Все остальные антитела были приобретены у Santa Cruz Biotechnology, Inc. (Санта-Крус, Калифорния, СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ).

Приготовление тяжелого металла смесь

Смесь тяжелых металлов, используемая в настоящее время исследование включало восемь тяжелых металлов, обычно загрязняющих поверхностные воды в районе Нинбо, включая цинк, марганец, свинец, медь, кадмий, ртуть, хром и никель.В пропорции этих восьми ионов тяжелых металлов в морской воде были определены в соответствии с предыдущими отчетами (20,21). Химические соединения растворяли в DMEM, чтобы приготовить исходный материал. раствор (таблица I). Финал концентрация основного раствора (всего восемь тяжелых металлов ионов) составила 25,233 мг / л. Исходный раствор разбавляли DMEM при концентрации 2,523, 5047, 7,570, 10,093, 12,617, 15,140 и 17,663 мг / л соответственно для образования рабочих растворов смесь тяжелых металлов.

Таблица I.

Подготовка тяжелого металла смесь.

Таблица I.

Подготовка тяжелого металла смесь.

Тяжелый металл	Концентрация в поверхностная вода (мкг / л) ^a	Соединение, используемое для тяжелый металл	Концентрация в основной раствор (мг / л)
Cu	2.05	CuSO ₄ · 5H ₂ O	2,05
Pb	2,5	(CH ₃ COO) ₂ Pb · 3H ₂ O	2,5
Cd	0,15	CdCl ₂ · 2,5H ₂ O	0,15
Zn	13,2	ZnSO ₄ · 7H ₂ O	13,2
Hg	0,033	CH ₃ ClHg	0.033
Cr	0,3	K ₂ Cr ₂ O ₇	0,3
Mn	5	MnCl ₂ · 4H ₂ O	5
Ni	2	Cl ₂ H ₁₂ NiO ₆	2
Всего	25,233	НЕТ	25,233

Клеточная культура

клеток JB6 (линия эпидермальных клеток мыши) были предоставлено Национальным институтом охраны труда и Health (Моргантаун, Западная Вирджиния, США) культивировали в 10% NCS DMEM. с добавкой пенициллин-стрептомицин (10000 Ед / мл пенициллин и 10 мг / мл стрептомицина) при 37 ° C (80% увлажненного воздуха и 5% СО2).

Анализ цитотоксичности

Токсичность смеси тяжелых металлов в отношении клеток JB6 оценивали с помощью анализа МТТ. Вкратце, клетки высевали в 180 мкл DMEM при плотности 0,5 × 104 клеток / лунку в 96-луночном планшете. Клетки обрабатывали различные концентрации смеси тяжелых металлов и культивировали в течение 24 ч при 37 ° C. Через 24 часа, 20 мкл реагента для маркировки МТТ. добавляли в каждую лунку, и планшеты инкубировали еще 4 ч при 37 ° C. Затем добавляли 150 мкл солюбилизирующего раствора. в каждую лунку, и планшет инкубировали в течение 10 мин при 37 ° C.В оптическую плотность каждой лунки измеряли на длине волны 490 нм. с использованием планшет-ридера для ELISA.

Обнаружение клеточного цикла

Клетки JB6 высевали на 6-луночный планшет. в течение ночи в 2 мл DMEM при плотности 2 × 105 клеток / лунку (22). Затем клетки обрабатывали с различными концентрациями тяжелых металлов или без них смесь в течение 24 ч. Клетки собирали с использованием 0,1% трипсина и фиксировали в течение ночи в 70% этаноле при предварительном охлаждении при -20 ° C. Фиксированный клетки затем центрифугировали при 10000 × g в течение 30 мин при 4 ° C, ресуспендировали в PBS и окрашивали 0.02 мг / мл ИП в течение 30 мин. во тьме. Затем определяли популяцию клеток в каждой фазе. определяется с помощью проточной цитометрии (Bio-Rad Laboratories, Inc., Геркулес, Калифорния, США).

Идентификация апоптоза клеток

Двойное окрашивание аннексином V-FITC (апоптотическая клетка маркер) и PI (ядерный маркер) использовали для определения того, гибель клеток, индуцированная смесью тяжелых металлов, была апоптотической. Как указано выше, клетки JB6 высевали на 6-луночный планшет и инкубировали в течение ночи и обрабатывали с различными концентрации смеси тяжелых металлов в течение 24 часов.Клетки затем собирали с использованием 0,1% трипсина и дважды промывали холодный PBS. Аннексин V-FITC (5 мкл) и PI (1 мкл) добавляли к культуры, клетки инкубировали в темноте 15 мин при 25 ° С. Апоптоз клеток анализировали с помощью проточной цитометрии (Bio-Rad Laboratories, Inc.) в течение 1 часа.

Обнаружение АФК

h3DCFDA и DHE используются для общих ROS и окрашивание кислородными радикалами в клетках соответственно. В настоящее время исследования, клетки (2,0 × 105 клеток в 2 мл DMEM / лунка) были засевали в 6-луночный планшет в течение ночи, после чего их обработанные с или без различных концентраций смесь тяжелых металлов.Клетки фиксировали в 95% этаноле для 5 мин, а затем дважды промывали PBS. Затем клетки инкубировали. в PBS в присутствии h3DCFDA (5 мкМ), DHE (2 мкМ) и Hoechst 33342 (3 мкМ) в течение 1 ч при 37 ° C. После инкубации клетки промывали трижды PBS и изображения генерации ROS в клетках фиксировали с помощью флуоресцентной микроскопии (Axiovert 100М; Zeiss GmbH, Йена, Германия).

Анализ люциферазы

Клетки JB6, трансфицированные ядерным факторы транскрипции AP-1 или NF-κB (предоставлены Национальным Институт охраны труда). люциферазная активность AP-1 или NF-κB.Клеточная суспензия (2 мл; 1 × 105 клеток / мл) высевали в 24-луночный планшет в 10% NCS DMEM и инкубировали в стандартных условиях культивирования (37 ° C, 80% увлажненный воздух и 5% CO2) в течение 24 часов. Культуры были затем голодали в 0,1% NCS DMEM в течение ночи. Клетки были обработаны с различными концентрациями тяжелых металлов или без них смесь в течение 8 ч в 10% NCS DMEM. После двух промывок PBS 120 В каждую лунку добавляли мкл 1X лизатного буфера Promage. Следующий инкубации на льду 60 мин, лизат центрифугировали при 12000 × г в течение 20 мин при 4 ° C для получения супернатанта.Люцифераза активность измеряли с использованием набора для анализа люциферазы в соответствии с протокол производителя. TPA (20 нМ) использовали в качестве положительного контроля. для усиления активности люциферазы AP-1 или NF-κB.

Вестерн-блоттинг

Клетки (5 × 104 клеток в 1 мл культуры среда) помещали в 6-луночный планшет и инкубировали в течение ночи. Культуры обрабатывали с различными концентрации смеси тяжелых металлов за 8 ч. Собирать осадок клеток, клетки центрифугировали при 12000 × g в течение 5 мин. при 4 ° C, после чего клетки лизировали в 100 мкл NP40 лизат с добавлением коктейля ингибиторов протеазы.Следующий инкубации на льду 60 мин, суспензию клеток центрифугировали. при 12000 × g в течение 20 мин при 4 ° C для получения супернатанта. В концентрации белка в супернатантах определяли с использованием количественный метод белка BCA. Равное количество белков (50 мкг) денатурировали в течение 5 мин при 95 ° C, подвергали электрофорезу 10% SDS-PAGE и переносят на мембраны из ПВДФ. После того, как белки были был использован краситель Ponceau S, что указывает на перенос белка. Первоначально блоты блокировали в 5% молочном буфере на 3 дня. ч, а затем инкубировали в течение ночи при 4 ° C с первичным антителом.Антитела C-jun и p65 (Cell signaling Technologies, Inc., Дэнверс, Массачусетс, США; Кот. № 1694 и 372 соответственно) были разводят в 5% буфере, блокирующем молоко в соотношении 1: 1000, и антителом к β-актину (Институт биотехнологии Beyotime, Шанхай, Китай; кат. AF0003) 1: 10,000. Затем, после промывки TBST, блоты были инкубировали 2 ч при комнатной температуре с IgH хрена вторичные антитела, конъюгированные с пероксидазой (Boster Biological Engineering Co. Ltd., Ухань, Китай; Кот. нет. BA1054) в соотношении 1: 1000.Наконец, хемилюминесценция белков, перенесенных на PVDF мембраны были обнаружены с помощью ECL Plus (Asvansta Inc., Menlo Park, Калифорния, США). Затем изображения кляксы были сняты с помощью Bio-Rad. система захвата изображений (Bio-Rad Laboratories, Inc.) и Quantity One Программное обеспечение v.465 (Bio-Rad Laboratories, Inc.) использовали для полосы анализ.

Статистический анализ

Эксперименты повторяли не менее трех раз. и данные представлены как среднее ± стандартное отклонение. Значимые различия были определены с помощью SAS 9.1 программное обеспечение (SAS Institute, Inc., Кэри, Северная Каролина, США) или односторонний дисперсионный анализ. P≤0,05 считалось показателем статистически значимого разница.

Результаты

Цитотоксичность

Результаты анализа МТТ (рис. 1) и морфологического наблюдения клеток под микроскопом (рис. 2) показали, что смесь тяжелых металлов вызывает дозозависимые цитотоксичность в клетках JB6.

Обнаружение клеточного цикла

Гистограммы на рис. 3А показано распределение клеточного цикла, определенное с помощью проточной цитометрии.Дальнейший анализ показал, что, поскольку концентрация смесь тяжелых металлов увеличилась, количество арестованных ячеек в фазе S увеличился, что сопровождалось уменьшением количество ячеек в фазах G1 и G2. Эти результаты были оказывается дозозависимым (рис. 3B; Таблица II).

Таблица II.

Эффекты мульти-хэви-метала смесь на клеточном цикле клеток JB6.

Таблица II.

Эффекты мульти-хэви-метала смесь на клеточном цикле клеток JB6.

47231 9 43,34 ± 0,68 ^б

	Фаза клеточного цикла (%)

Концентрация смесь (мг / л)	G1	S	G2
0 (контроль)	48,74 ± 0,76	35,20 ± 1,49	16,05 ± 1,00
	76 ± 0,81	36,39 ± 2,18	15,86 ± 1,45
5,047	47,49 ± 1,39	36,79 ± 0,82	15,73 ± 0,57
7,570	7,570	42,17 ± 0,65 ^б	14,49 ± 0,03 ^а
10,093	41,66 ± 1,21 ^б	44,04 ± 0,96 ^б	14,30 ± 0,65 ^а
12,617	41.65 ± 0,88 ^б	44,91 ± 0,95 ^б	13,44 ± 0,07 ^а
15,140	39,23 ± 0,22 ^а	51,21 ± 0,50 ^б	9,57 ± 0,28 ^б
17,663	39,09 ± 0,71 ^б	51,53 ± 0,79 ^б	9,38 ± 0,16 ^б

Индукция апоптоза клеток

После лечения с разными концентрация смеси тяжелых металлов за 24 ч, удвоенная окрашивание аннексином V-FITC и PI (рис.4А) показал, что мульти-хэви-метал смесь индуцировала апоптоз клеток JB6 дозозависимым образом (Рис. 4B).

ROS поколения

Результаты настоящего исследования показали, что более высокие дозы смеси тяжелых металлов индуцировали значительные АФК поколения (рис. 5).

Люциферазная активность AP-1 и NF-κB. Результаты, достижения продемонстрировали, что смесь тяжелых металлов индуцировала повышение активности люциферазы AP-1 (фиг. 6A) и NF-κB (фиг. 6B) дозозависимым образом.

Экспрессия клеточной передачи сигналов белки

Результаты вестерн-блоттинга показали, что смесь тяжелых металлов вызвала повышенную регуляцию в клетках сигнальные белки экспрессии C-jun и p65 (рис. 7).

Обсуждение

За последние 30 лет Китай пережил быстро развивающаяся экономика, что привело к серьезным экологическим загрязнение. Среди различных видов загрязнения тяжелые металлы загрязнение стало одной из основных экологических проблем (23).В Китае прибрежные районы под повышенной угрозой из-за загрязнения тяжелыми металлами, вызванного рост урбанизации и индустриализации по сравнению с внутренние районы. Факты указывают на то, что тяжелые металлы, присутствующие в некоторые морепродукты из прибрежных районов могут превышать предел безопасности, вызвано загрязнением поверхностных вод тяжелыми металлами (24). Загрязнение тяжелыми металлами в вода в прибрежной зоне считается угрозой для морское земледелие и здоровье человека в Китае. Токсичность одиночного тяжелые металлы, включая свинец и никель, были хорошо задокументированы (25).Однако в повседневной жизни люди обычно подвергаются заражению множественными тяжелые металлы одновременно с водой (26), воздухом или пищей. К исследовать совместную токсичность и основные механизмы воздействие нескольких тяжелых металлов, в настоящем исследовании было выбрано восемь тяжелых металлов. металлы, обычно загрязняющие прибрежные воды Нинбо, и приготовили смесь с пропорциями каждого загрязняющие вещества, соответствующие регионам.

В Китае, хотя в разных регионах разные спектры загрязнения тяжелыми металлами, Zn, Pb, Cu и Cd остаются преобладающие загрязнения, будь то вода или почва (27), что аналогично спектр загрязнения морской воды в районе Нинбо (Таблица II).Хотя тяжелый металлы, в том числе Zn и Cu, являются важными элементами в организме человека. тело, воздействие высоких доз также может быть вредным для здоровья человека, особенно в сочетании с другими токсичными тяжелыми металлами.

Определение уровней цитотоксичности обеспечивает экономичный метод оценки токсичности соединений. в В настоящем исследовании было обнаружено, что смесь восьми обычных тяжелых металлы индуцировали цитотоксичность в клетках JB6 в дозозависимом манера. Причина цитотоксического действия тяжелых металлов еще предстоит полностью выяснить, однако было высказано предположение, что их токсичность, по крайней мере частично, может быть связана с образованием гидроксильные радикалы, которые могут привести к повреждению липидов, белков или ДНК (28).В настоящем исследовании это было обнаружено, что смесь тяжелых металлов вызывает значительные Генерация АФК и апоптоз клеток. Воздействие смеси также заблокировал клетки JB6 в фазе S, обозначенной значком увеличение доли клеток в S фазе с 35,2% в контроль до 51,53% (17,663 мг / л), а снижение доля клеток в фазе G2 от 16,05% в контроле до 9,35% (17,663 мг / л). Факты показывают, что различные тяжелые металлы могут оказывают различное влияние на клеточный цикл.Значительное увеличение внутриклеточного содержания Zn в клетках MDAMB231 приводит к G1 и Остановка клеточного цикла G2 / M и апоптоз клеток (29). Хлорид марганца вызывает G0 / G1 остановка фазы и апоптоз в культивируемых астроцитах крыс (30). Сублетальное воздействие на швейцарского альбиноса мышей к меди, так как хлорид меди вызывает увеличение G0 / G1 количество клеток в тимусе и селезенке (31). Кадмий может вызвать задержку переход между фазами G1 и S клеточного цикла и замедляет прохождение фазы S (28).Никель (II) модулирует клеточную реакции через эффекторы, участвующие в остановке G2 / M и апоптозе регуляторные пути (32,33). Родригес-Састре и др. (34) оценили возможности смесь 2 мкМ NaAsO2, 2 мкМ CdCl2 и 5 мкМ Pb (C2h4O2) 2 · 3h3O в соответствующих эпидемиологических концентрациях для индукции клеточного трансформационные процессы. Результаты выявили уменьшение клеточного жизнеспособность и увеличение ROS, сопровождаемое клеточным циклом G1 арестовать. Коста и др. (35) обнаружили, что 1–6 мкМ CdCl2, HgCl2, CoCl2, CuSO4, NiCl2, ZnCl2 и PbSO4 замедляли рост клеток и выборочно арестованные клетки в S-фазе.Был сделан вывод, что эффективность соединений металлов в блокировании клеток в S фаза была связана с их химической реакционной способностью и поглощением в клетки. В частности, остановка S-фазы, вызванная металлами исследовано, соответствовало их генотоксическим или канцерогенным свойствам. виды деятельности; поскольку такая активность указывает на избирательное взаимодействие с Метаболизм ДНК. В настоящем исследовании h3DCFDA и DHE были использованы для окрашивания общих АФК и кислородных радикалов. продуцируются в клетках JB6 соответственно (36).Было обнаружено, что обработка клеток со смесью тяжелых металлов, индуцировавшей значительные АФК поколения с последующим апоптозом клеток JB6. Известно, что АФК могут повредить ДНК (37). ДНК повреждение может вызвать остановку фазы S в ячейке и включить ячейку пути апоптоза. Подробный механизм, лежащий в основе эффектов смеси тяжелых металлов при индуцировании комбинированных токсичных эффекты остановки S-фазы в клетке требуют дальнейшего изучение.

Семейство факторов транскрипции AP-1 состоит из подсемейства, C-jun, C-fos, активирующий фактор транскрипции и Jun партнеры димеризации.Члены семейства AP-1 могут вызывать физиологические или патологические реакции при определенной стимуляции, в том числе сигналы стресса, излучения или роста и участвуют в процессах, включая пролиферацию, дифференциацию и трансформацию клеток, которые важны для образования опухоли, метастазирования и инвазии. Активация AP-1 может напрямую регулировать экспрессию несколько генов рака. C-jun, как одна из субъединиц AP-1 семейство белков, регулирующих транскрипцию, может реагировать на различные стимулов (38).Увеличение C-jun может увеличить риск рака (39,40). Фактор транскрипции NF-κB является особенно широко индуцибельным фактор транскрипции (41,42). Подобно AP-1, NF-κB также важен для иммунитета, воспаления, выживания клеток, пролиферации, дифференцировка и апоптоз (43–45). p65 является субъединицей NF-κB, и активация p65 связана с с канцерогенезом (46–48). В настоящем исследовании было обнаружено что смесь тяжелых металлов вызвала усиление регуляции люциферазная активность AP-1 и NF-κB, а также уровни белка C-jun и p65 в зависимости от дозы.Эти результаты предполагают воздействие тяжелых металлов в высокой концентрации для длительное время может быть канцерогенным.

В заключение, совместная токсичность смеси восьми тяжелых металлов, включая образование межклеточных АФК, апоптоз и остановка клеточного цикла в S-фазе. AP-1 и NF-κB факторов транскрипции, а уровни белков C-jun и p65 были с повышенной регуляцией, что свидетельствует о канцерогенезе в результате воздействие тяжелых металлов. Генерация межклеточных АФК может быть важный эффект, вызванный совместной токсичностью мульти-тяжелого металлическая смесь.Насколько нам известно, это первый исследование, демонстрирующее совместную токсичность восьми тяжелых металлов смесь, состоящая из восьми тяжелых металлов, обычно загрязнение поверхностных вод в районе Нинбо. Эти результаты будут полезны для выяснения комбинированной токсичности и лежащие в основе механизмы загрязнения тяжелыми металлами. В кроме того, результат также может быть полезен в качестве справочного материала, когда изучение токсичности загрязнителей, содержащих тяжелые металлы, в водной среде. продукты в дальнейших исследованиях.

Благодарности

Авторы выражают благодарность г-же Линде Боуман. (Национальный институт безопасности и гигиены труда, Моргантаун, WV, USA) за помощь в подготовке рукописи и KC Фонду Wong Magna в университете Нинбо, Гонконг, за их поддержку. Это исследование было частично поддержано Национальным агентством естественных наук. Фонд Китая (грант № 81273111), Ningbo Scientific Проект (грант № 2012C5019), Департамент науки и технологий г. Провинция Чжэцзян (гранты №2015C33148 и 2015C37117) и Научно-инновационный проект группы Нинбо (грант № 2011B82014).

Список литературы

1	Сюй X, Ли Y, Ван Y и Ван Y: Оценка токсического взаимодействия тяжелых металлов в многокомпонентных смеси с использованием биотеста эмбриона-личинки морского ежа. Toxicol In Vitro. 25: 294–300. 2011. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
2	Xie LH и Xu ZR: токсичность тяжелых металл Кадмий животным и людям.Acta Agriculture Zhejiangensis. 15: 376–381. 2003. (на китайском языке).
3	Neuberger JS, Mulhall M, Pomatto MC, Шевербуш Дж. И Хассанейн Р.С.: Проблемы со здоровьем в Галене, Канзас: A Сайт Суперфонда по добыче тяжелых металлов. Sci Total Environ. 94: 261–272. 1990. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
4	Эванс Д.Х. и Вайнгартен К.: Эффект кадмий и другие металлы на гладкой мускулатуре сосудов морского окуня акула, Squalus acanthias.Токсикология. 61: 275–281. 1990. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
5	Holécyová A и Török J: Эффект кадмий на нервно-мышечную передачу в кровеносных сосудах кролика. Братисл Лек Листы. 91: 839–843. 1990. PubMed / NCBI
6	Оздем С. и Огютман Ç: Эффекты краткосрочное лечение нифедипином на чувствительность колец аорты кадмиево-гипертонических крыс.Clin Exp Hypertens. 21: 423–440. 1999 г. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
7	Перри Х. и Эрлангер М.В.: Прессорные эффекты хронического питания кадмия и свинца вместе. Микроэлементы в области гигиены окружающей среды. 12: 268–275. 1978.
8	Перри Х.М. мл., Эрлангер М.В. и Перри Э.Ф .: Влияние второго металла на гипертензию, вызванную кадмием. Арка Здоровье окружающей среды.38: 80–85. 1983. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
9	Скочиньска А., Врубель Й. и Анджеяк Р.: Влияние взаимодействия свинца и кадмия на реакцию крыс брыжеечные сосуды к норэпинефрину и ангиотензину II. Токсикология. 162: 157–170. 2001. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
10	Lock K и Janssen C: токсичность смеси цинк, кадмий, медь и приводят к горшечному червю Enchytraeus albidus.Ecotoxicol Environ Saf. 52: 1–7. 2002. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
11	Чжао Дж., Ши Икс, Кастранова В. и Дин М.: Профессиональная токсикология никеля и соединений никеля. J Environ Pathol Toxicol Oncol. 28: 177–208. 2009. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
12	Шарма Р. Кумар, Агравал М. и Маршалл Ф .: Загрязнение почвы и овощей тяжелых металлов в пригородных зонах Варанаси, Индия.Ecotoxicol Environ Saf. 66: 258–266. 2007 г. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
13	Улутурхан Э. и Кучуксезгин Ф .: Хэви-метал загрязняющих веществ в тканях Красной Пандоры (Pagellus erythrinus) из Восточная часть Эгейского моря, Турция. Water Res. 41: 1185–1192. 2007 г. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
14	McGeer JC, Szebedinszky C, McDonald DG и Wood CM: Последствия хронического сублетального воздействия содержащихся в воде Cu, Cd или Zn в радужной форели.1: Ионо-регуляторные нарушения и метаболические затраты. Aquat Toxicol. 50: 231–243. 2000. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
15	Джонс I, Килле П и Суини Джи: кадмий задерживает экспрессию гормона роста во время развития радужной форели. J Fish Biol. 59: 1015–1022. 2005. Просмотр статьи: Google Scholar
16	Алмейда Дж., Диниз Й., Маркес С., Фейн Л.А., Рибас Б.О., Бурнейко Р.К. и Новелли Е.Л .: Использование окислительного стрессовые реакции как биомаркеры нильской тилапии (Oreochromis niloticus), подвергшихся загрязнению кадмием in vivo.Environ Int. 27: 673–679. 2002. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
17	Цзян Ц.З., Чжан Л.Дж., Ронг-мл., Ю А.Ф. и Ци M: Обследование и оценка содержания тяжелых металлов в свежей водной среде. продукт в Нинбо. Китайский журнал медицинских лабораторных технологий. 10: 1866–1867. 2007. (на китайском языке).
18	Фаромби Э., Аделово О и Аджимоко Y: Биомаркеры окислительного стресса и уровни тяжелых металлов как индикаторы загрязнения окружающей среды африканским сомом (Clarias gariepinus) из Нигерии реки Огун.Int J Environ Res Public Health. 4: 158–165. 2007. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
19	Cai YT: Исследование экологической среды и санитарное качество водных продуктов в заливе Санша. Дж. Фудж Фиш. 49–55. 2004 г.
20	Чжунцзе Ю., Фейджин К., Цзяньпин В. и Jikang S: Оценка содержания тяжелых металлов и окружающей среды в район Нинбо, где выращивают приливных моллюсков.Mar Envir Sci. 30: 508–511. 2011.
21	Ван Дж, Цинь И, Сунь И, Ву Дж и Чэн Х: Распределение и источник тяжелых металлов в важном аквакультура морского района залива Сяншань. Мар Рыба. 27: 225–231. 2005 г.
22	Люй Л, Лю Х, Ван Ц, Ху Ф, Ван Дж и Хуанг Х. Диссоциация комплекса E-кадгерин / β-катенин посредством MG132 и бортезомиб усиливает гибель клеток, вызванную CDDP, при раке полости рта SCC-25 клетки.Toxicol In Vitro. 29: 1965–1976. 2015. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
23	Хуэй Х., Цянь Дж. И Каван П.: исследование Загрязнение тяжелыми металлами в Китае: текущее состояние, борьба с загрязнением политика и контрмеры. Устойчивость. 6: 5820–5838. 2014 г. Просмотр статьи: Google Scholar
24	Ван SL, Сюй XR, Сунь YX, Лю JL и Ли HB: Загрязнение тяжелыми металлами в прибрежных районах Южного Китая: обзор.Mar Pollut Bull. 76: 7–15. 2013. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
25	IP CC, Li XD, Zhang G, Wong CS и Zhang WL: изотопный состав тяжелых металлов и свинца в водных организмах в устье Жемчужной реки, Южный Китай. Загрязнение окружающей среды. 138: 494–504. 2005. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
26	Морсильо П., Кордеро Х, Месегер Дж, Эстебан МА и Куэста А: Токсикологические эффекты тяжелых металлов in vitro на лещ морской лещ (Sparus aurata L.) лейкоциты голова-почки. Toxicol In Vitro. 30: 412–420. 2015. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
27	Чен С: Загрязнение воды тяжелыми металлами окружающая среда и контрмеры в Китае. Журнал Чжанчжоу Профессиональный колледж. 54: 2002. (На китайском языке).
28	Йен Дж. Л., Су Нью-Йорк и Кайзер П: дрожжи убиквитинлигаза SCFMet30 регулирует реакцию тяжелых металлов.Мол Биол Клетка. 16: 1872–1882. 2005. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
29	Ван ЙХ, Ли КДж, Мао Л., Ху Х, Чжао В.Дж., Ху A, Lian HZ и Zheng WJ: Влияние экзогенного цинка на клеточный цикл, апоптоз и жизнеспособность MDAMB231, HepG2 и 293 Т-клеток. Биол Trace Elem Res. 154: 418–426. 2013. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
30	Дэн И, Сюй Д, Сюй Б, Сюй З, Тянь И, Фэн Ш, Лю В. и Ян Х: остановка фазы G0 / G1 и апоптоз, вызванные хлорид марганца на культивируемых астроцитах крыс и защитный эффекты рилузола.Biol Trace Elem Res. 144: 832–842. 2011 г. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
31	Митра С., Кесвани Т., Дей М., Бхаттачарья С., Саркар С., Госвами С., Гхош Н., Датта А. и Бхаттачарья А. Иммунотоксичность, вызванная медью, включает остановку клеточного цикла и клеточную смерть в селезенке и тимусе. Токсикология. 293: 78–88. 2012 г. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
32	Шиао Й.Х., Ли С.Х. и Каспрзак К.С.: Сотовый. остановка цикла, апоптоз и экспрессия p53 в никеле (II) обработанные ацетатом клетки яичника китайского хомячка.Канцерогенез. 19: 1203–1207. 1998. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
33	Де Лима Е.М., Канунфре СС, Де Андраде Л.Ф., Гранато Д. и Россо Н. Д.: Цитотоксический эффект гексафосфата инозита и его комплекс Ni (II) на Т-клетках Jurkat острого лейкоза человека. Toxicol In Vitro. 29: 2081–2088. 2015. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
34	Родригес-Састре, Массачусетс, Рохас Э. и Вальверде M: Оценка воздействия металлической смеси As-Cd-Pb на ячейку трансформация с помощью двухэтапного клеточного анализа Balb / c 3T3.Мутагенез. 29: 251–257. 2014. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
35	Коста М, Кантони О, де Марс М и Swartzendruber DE: Токсичные металлы производят клетку, специфичную для S-фазы. блок цикла. Res Commun Chem Pathol Pharmacol. 38: 405–419. 1982 г., PubMed / NCBI
36	Чжао Дж., Боуман Л., Магайе Р., Леонард СС, Кастранова В. и Дин М.: Апоптоз, вызванный вольфрамом. наночастицы карбид-кобальта в клетках JB6 связаны с генерацией АФК через внешние и внутренние пути апоптоза.Int J Онкол. 42: 1349–1359. 2013 г., PubMed / NCBI
37	Чжу Ю, Гу Икс, Мо ДжДж, Ши Джи, Цяо С.К. и Lai HC: N-ацетилцистеин защищает кератиноциты ротовой полости человека от Bis-GMA-индуцированный апоптоз и остановка клеточного цикла путем ингибирования опосредованная активными формами кислорода митохондриальная дисфункция и Путь PI3K / Akt. Toxicol In Vitro. 29: 2089–2101. 2015. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
38	Ангел П и Карин М: роль Джун, Фос и комплекс AP-1 при пролиферации и трансформации клеток.Biochim Biophys Acta. 1072: 129–157. 1991 г., PubMed / NCBI
39	Ли В., Митчелл П. и Тьянь Р.: Очищенный фактор транскрипции AP-1 взаимодействует с ТРА-индуцибельным энхансером элементы. Клетка. 49: 741–752. 1987. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
40	Карин М., Лю Зг и Занди Э: функция AP-1 и регулирование. Curr Opin Cell Biol. 9: 240–246. 1997. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
41	Хайден М.С. и Гош С. Общие принципы в передаче сигналов NF-kappaB.Клетка. 132: 344–362. 2008. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
42	Окингхаус А., Хайден М.С. и Гош С. Перекрестные помехи в сигнальных путях NF-κB. Nat Immunol. 12: 695–708. 2011. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
43	Меджитов Р: Происхождение и физиология. роли воспаления. Природа. 454: 428–435. 2008. Просмотр статьи: Google Scholar: PubMed / NCBI
44	Бхакар А.Л., Таннис Л.Л., Цейндлер К., Руссо Член парламента, Джобин С., Парк Д.С., Макферсон С. и Баркер П.А.: Учредительный ядерный фактор-активность kappaB требуется для центрального нейрона выживание.J Neurosci. 22: 8466–8475. 2002. PubMed / NCBI
45	Навата Р., Юдзири Т., Накамура Ю., Ариёси K, Takahashi T, Sato Y, Oka Y и Tanizawa Y: киназа MEK 1 опосредует антиапоптотический эффект онкогена Bcr-Abl через NF-kappaB активация. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Винторезные станки Вопросы и ответы Карусельные станки Советы мастера Станок 1М63 Токарные станки Фрезерные станки Разное 2019 © Все права защищены. Карта сайта