logo search
ekologiya / Новый учебник / УЧЕБНИК-ч

6.5. Тяжёлые металлы и их воздействие на здоровье людей

К тяжелым металлам относится более 40 химических элементов периодической таблицы Д.И. Менделеева, масса атомов которых составляет от 45 и выше атомарных единиц. Эта группа элементов при содержании в организме в микродозе активно участвует в биологических процессах, входя в состав многих ферментов. Поэтому группу тяжелых металлов в некоторых случаях можно отнести к понятию микроэлементы. Для экзогенных повышенных концентраций элементов термин микроэлементы непригоден, в таких случаях обычно используют термин тяжелые металлы.

Важное значение приобрело загрязнение биосферы группой поллютантов, получившие название «тяжелые металлы». К тяжелым металлам относятся: хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, галлий, германий, молибден, кадмий, олово, сурьма, теллур, вольфрам, ртуть, таллий, свинец, висмут и др. Используемый иногда термин "токсические элементы" здесь неудачен, так как любые элементы и их соединения могут стать токсичными для живых организмов при определенной концентрации и условиях окружающей среды.

Главным природным источником тяжелых металлов являются породы (магматические и осадочные) и породообразующие минералы. Многие минералы в виде высокодисперсных частиц включаются в качестве микропримесей в массу горных пород. Примером таких минералов являются минералы титана (брусит, ильменит, анатаз), хрома (FeCr2O4). Многие элементы поступают в атмосферу с космической и метеоритной пылью, с вулканическими газами, горячими источниками, газовыми струями. Поступление тяжелых металлов в биосферу вследствие техногенного рассеивания осуществляется разнообразными путями. Важнейшим из них является выброс при высокотемпературных процессах в черной и цветной металлургии, при обжиге цементного сырья, сжигании минерального топлива. Кроме того, источником загрязнения биоценозов могут служить орошение водами с повышенным содержанием тяжелых металлов, внесение осадков бытовых сточных вод в почвы в качестве удобрения. Вторичное загрязнение происходит также вследствие выноса тяжелых металлов из отвалов рудников или металлургических предприятий водными или воздушными потоками, поступления больших количеств тяжелых металлов при постоянном внесении высоких доз органических, минеральных удобрений и пестицидов, содержащих тяжелые металлы.

Часть техногенных выбросов тяжелых металлов, поступающих в атмосферу в виде аэрозолей, переносится на значительное расстояние и вызывает глобальное загрязнение. Другая часть с гидрохимическим стоком попадает в бессточные водоемы, где накапливается в водах и донных отложениях и может стать источником вторичного загрязнения. Соединения тяжелых металлов сравнительно быстро распространяются по объемам водного объекта. Частично они выпадают в осадок в виде карбонатов, сульфатов, частично адсорбируются на минеральных и органических осадках. В результате чего содержание тяжелых металлов в отложениях постоянно растет, и когда абсорбционная способность осадков исчерпывается, то тяжелые металлы попадают в воду, возникает напряженная ситуация. Этому способствуют кислотность воды, сильное зарастание водоемов, интенсификация выделения двуокиси углерода в результате деятельности микроорганизмов. Значительное загрязнение тяжелыми металлами, особенно свинцом, а также цинком и кадмием обнаружено вблизи автострад. Ширина придорожных аномалий свинца в почве достигает 100 м и более.

Тяжелые металлы, поступающие на поверхность почвы, накапливаются в почвенной толще, особенно в верхних гумусовых горизонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии. Первый период полураспада тяжелых металлов значительно варьирует по разным элементам и занимает весьма продолжительный период: для цинка до 510 лет; кадмия – до 110 лет, меди – до 1500 лет, свинца – до 5900 лет.

Тяжелые металлы способны образовывать сложные комплексные соединения с органическими веществами почвы, поэтому в почвах с высоким содержанием гумуса они менее доступны для поглощения. Избыток влаги в почве способствует переходу тяжелых металлов в низшие степени окисления и в растворимые формы. Анаэробные условия повышают доступность тяжелых металлов растениям. Поэтому дренажные системы, регулирующие водный режим, способствуют преобладанию окисленных форм тяжелых металлов и тем самым снижению их миграционных характеристик. Растения могут поглощать из почвы микроэлементы, в том числе тяжелые металлы, аккумулируя их в тканях или на поверхности листьев, являясь, таким образом, промежуточным звеном в цепи «почва–растение–животное–человек».

Различные растения сосредоточивают в себе разное число микроэлементов – в большинстве случаев избирательно. Так, медь усваивает растения семейства гвоздичных, кобальт – перцы. Высокий коэффициент биологического поглощения цинка характерен для березы карликовой и лишайников, никеля и меди – для вероники и лишайников. Тяжелые металлы являются протоплазматическими ядами, токсичность которых возрастает по мере увеличения атомной массы. Их токсичность проявляется по-разному. Многие металлы при токсичных уровнях концентраций ингибируют деятельность ферментов (медь, ртуть). Некоторые из них образуют хеллатоподобные комплексы с обычными метаболитами, нарушая нормальный обмен веществ (железо). Такие металлы, как кадмий, медь, железо, взаимодействуют с клеточными мембранами, изменяя их проницаемость. Особый интерес представляет изучение животных, являющихся чувствительным индикатором начальных стадий загрязнения тяжелыми металлами. Они аккумулируют элементы в доступных биологически активных формах и отражают фактический уровень загрязнения экосистем. Почвенные животные, особенно сапрофитные группы, благодаря тесной связи с почвенными условиями и ограниченной территорией обитания могут быть хорошими индикаторами химического загрязнения биосферы. Среди животных такими индикаторами могут быть европейский крот, бурый медведь, лось, рыжая полевка. Располагая сведениями о содержании тяжелых металлов у млекопитающих, можно прогнозировать их влияние на организм человека.

В Российской Федерации утвержден и действует ГОСТ 17.4.02–83, в соответствии с которым химические элементы, в том числе и тяжелые металлы по степени токсичного действия, подразделены на три класса опасности. При попадании в организм человека в больших количествах тяжелые металлы начинают накапливаться в почках и печени. Коэффициент концентрации (Кк) их определяется отношением его реального содержания в почве (Ср) к фоновому (Сф):

Кк = Ср / Сф .

Необходимо отметить, что тяжелые металлы играют важную роль в биосфере. Металлы, присутствуя в живых организмах в ничтожно малых количествах, выполняют весьма важные функции, входя в состав биологически активных веществ. Соотношение концентраций металлов в организмах выработалось на протяжении всего хода эволюции органического мира. Значительные отклонения от этих соотношений вызывают отрицательные, а часто губительные, последствия для живых организмов. Находясь преимущественно в рассеянном состоянии, они могут образовывать локальные аккумуляции, где их концентрация в сотни, тысячи раз превышает среднепланетарные уровни. Наконец, являясь одним из главных природных ресурсов, непременным условием поддержания и развития современной цивилизации, металлы образуют группу наиболее опасных загрязнителей биосферы.

В частности, установлена связь заболеваемости лейкозом с содержанием в воздухе хрома и марганца; распространением опухолей молочных желез – с содержанием кадмия и свинца.

Источники поступления тяжелых металлов делятся на природные (выветривание горных пород, минералов, эрозийные процессы, вулканическая деятельность) и техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, влияние автотранспорта и т.д.). Часть техногенных выбросов, поступающих в окружающую среду в виде аэрозолей, переносится на значительные расстояния и тем самым вызывает глобальное загрязнение.

Интенсивная хозяйственная деятельность формирует зоны местного загрязнения тяжелыми металлами или охватывает значительные площади сельскохозяйственных угодий, например, при химизации сельского хозяйства. По количеству содержания примесных элементов в почве определяются уровни их накопления в растениях (рис. 6.30).

Рис. 6.30. Содержание в кабачке (а) и тыкве (б) тяжёлых металлов

(мг/кг сухого вещества)

Существует тесная положительная корреляция между содержанием элемента в растении и его подвижностью в почве. По степени уменьшения коэффициента накопления тяжёлые металлы образуют следующий ряд: кадмий > никель > цинк > медь >свинец > кобальт. Значение коэффициента накопления для различных растений заметно варьирует, что связано с почвенными условиями и биологическими особенностями возделываемых аграрных культур. Хотя пестициды содержат в своём составе тяжёлые металлы: цинк, медь и железо, – но они не представляют большой опасности для природной среды вследствие малообъёмного их расходования на проведение защитных мероприятий.

Оценка уровня загрязнения почв ТМ основывается на сопоставлении данных их фонового и валового содержания на незагрязненных почвах, не вызывающего отрицательного биологического эффекта и повышения ПДК.

По абсолютному содержанию ТМ в растениях их можно разделить на 3 группы: элементы повышенной концентрации – Cr, Mn, Zn; средней – Cu, Ni, Pb, Cr; низкой – Hg.

При выборе вида растений для проведения детоксикации необходимо учитывать два фактора:

Показателем негативного воздействия многих элементов и соединений на живые организмы является их токсичность.

Токсичность и канцерогенность – это свойства элементов и соединений, отрицательно влияющие на живые организмы и приводящие к уменьшению продолжительности жизни. Количество, при котором химические ингредиенты становятся опасными для окружающей среды, зависит не только от степени загрязнения ими биосферы, то также от химических особенностей этих ингредиентов и от деталей их биохимического цикла. Для сравнения степени токсилогического воздействия химических ингредиентов на различные организмы пользуются молярной токсичностью, на которой основан ряд токсичности, отражающий увеличение молярного количества металла, необходимого для проявления эффекта токсичности при минимальной молярной величине, относящейся к металлу с наибольшей токсичностью.

Глобальный перенос токсикантов происходит через атмосферу и крупные реки, несущие воды в океаны; земля, дно рек, морей и океанов служат резервуаром для их накопления. Факторами окружающей среды, влияющими на токсичность, являются температура, растворенный кислород, рН, жесткость и щелочность воды, присутствие хеллатообразующих агентов и других загрязнителей в воде. Устойчивость живого организма по отношению к токсикантам может быть достигнута:

1) снижением их поступления;

2) увеличением коэффициента его выделения из организма;

3) переводе токсиканта в неактивную форму в результате его изоляции или осаждения.

Токсичность тяжелых металлов для живых организмов определяется как свойствами и уровнем концентраций элементов, так и их миграционной способностью в различных компонентах экосистемы, а также степенью накопления их в органах и тканях. В настоящее время из 92 встречающихся в природе химических элементов 81 выявлен в организме животных и человека. При этом многие микроэлементы признаны эссенциальными, то есть жизненно необходимыми. В то же время большинство из них относится к тяжелым металлам, а при высоких концентрациях они проявляют сильную токсичность. Практически каждый элемент в зависимости от концентрации может проявлять как положительное, так и отрицательное воздействие на живые организмы, к которым относится и канцерогенез.

Канцерогенез – это способность металла проникать в клетку и реагировать с молекулой ДНК, приводя к хромосомным нарушениям клетки. Канцерогенными веществами являются никель, кобальт, хром, мышьяк, бериллий, кадмий. Различие в канцерогенной активности определяется биодоступностью металлопроизводных: наиболее потенциально активные соединения содержат ионы канцерогенных металлов, способные легко внедряться в клетки и воздействовать на молекулу ДНК.

По мнению Б.А. Ягодина, для комплексной оценки влияния тяжелых металлов для каждого элемента необходимо различать четыре уровня концентрации:

Кадмий. Установлено, что кадмий в ничтожно малых количествах способен стимулировать остроту зрения, активизировать сердечно-сосудистую деятельность, регулировать содержание сахара в крови, но самое незначительное отклонение его от ультрамикродоз отрицательно сказывается на деятельности головного мозга. Он повышает кровяное давление и может быть причиной инсульта и развития онкологических заболеваний. При систематическом потреблении пищи с очень высоким (1–2 мг/кг) содержанием кадмия у больных буквально рассыпаются кости от неосторожного резкого движения (болезнь остеопороз), при такой болезни иногда даже глубокой вздох может стать причиной перелома ребра. Повышенное содержание кадмия блокирует сульфогидрильные группы ферментов, нарушает обмен железа и кальция, нарушает синтез ДНК. Избыток кадмия в пище вызывает респираторные заболевания и почечную дисфункцию. В настоящее время установлены мутагенные и терратогенные свойства данного элемента. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) считает предельно-допустимым количеством поступление кадмия 1 мг/кг массы тела в сутки. По чувствительности к кадмию растения располагаются в следующем порядке: томаты<овес <салат<луговые травы< морковь < редька < фасоль < горох < шпинат.

Цинк. Цинк обнаруживается во всех тканях организма животного, но больше накапливается в костях. Высокое содержание цинка отмечено в коже, волосяном и шерстяном покровах животных. Он – составная часть ферментов карбоангидразы, участвующей в связывании и выведении из крови диоксида углерода карбоксипептидазы поджелудочной железы и дегидрогеназы глютаминовой кислоты. Клиническими признаками недостатка цинка у детей и подростков является задержка роста и полового созревания, сухая, шероховатая кожа, долго незаживающие раны, повышенная восприимчивость к инфекциям, сонливость, депрессия, жидкий стул. Пониженное содержание цинка в крови может стать причиной ишемической болезни сердца. Установлено, что потребность в цинке возрастает при беременности, лактации и в подростковый период быстрого роста. Патологии, возникающие при избытке цинка в жизнеобеспечивающих средах, связаны большей частью со вторичным дефицитом кальция и других жизненно необходимых элементов. Избыточное поступление цинка в организм человека и животных сопровождается падением содержания кальция в крови и костях, а также нарушением усвоения фосфора, что приводит к развитию остеопороза. Высокие концентрации цинка могут представлять мутагенную и онкогенную опасность. Вдыхание паров оксида цинка вызывает повышение температуры, боли в суставах и мышцах, озноб, кашель и др. (цинковая лихорадка). Среднее содержание цинка в организме человека составляет 1,4 – 2,3 г. Дневная норма поступления в организм не более – 10 – 5 мг.

Медь. Медь относится к группе жизненно необходимых для организмов элементов. В организме животного медь необходима для нормальной пигментации, формирования нервной ткани, воспроизводительной функции, участвует в синтезе гемоглобина, в процессах кроветворения. Повышает клеточную проницаемость. Входит в состав или является активатором ряда ферментов, оказывает влияние на процессы углеводного обмена, активность половых гормонов. Однако при высоких уровнях содержания обладает широким спектром токсичного действия с многообразными клиническими проявлениями. Решающую роль в механизме токсичного действия меди играет способность ионов блокировать SH-группы белков, в особенности ферментов, вызывает отравления. Острая интоксикация ионами Cu 2+ сопровождается выраженным гемолизом эритроцитов. Интоксикации соединениями меди могут сопутствовать аутоиммунные реакции и нарушение метаболизма моноаминов. При малых концентрациях (6–15 мг/кг) меди в почве возможна анемия и заболевание костной системы, а избыток – более 60 мг – поражает печень и вызывает желтуху. Суточное потребление меди человеком должно составлять около 2 мг. Клинические признаки недостатка меди вызывают остеопороз, депигментацию волос и кожи, нарушение деятельности центральной нервной системы. Одной из причин гипертонического криза человека является повышенное содержание меди в сыворотке крови, но в то же время медь способствует заживлению ран, помогает при варикозных расширениях вен.

Молибден. Особо важная роль молибдена заключается в том, что он активизирует процессы связывания атмосферного азота клубеньковыми бактериями, живущими на корнях бобовых культур. Усиливает восстановление нитратного азота до аммония, а без последнего невозможен синтез белковых веществ в урожае. Нижним пределом содержания молибдена для большинства растений считается 0,01 мг/кг сухого вещества, а для бобовых – 0,40 м/кг. Содержание молибдена ниже этих величин считается недостаточным. При недостатке молибдена в растениях нарушается азотный обмен, в тканях накапливается большое количество нитратов. Он является составной частью фермента ксантинооксидазы, который играет важную роль в обмене пуринов, а также нитратной редуктазы и бактериальной гидрогеназы животного организма. При избытке молибдена в корме у животных наблюдается сильная диарея, ухудшается общее состояние, прекращается рост, снижается молочная продуктивность, а иногда увеличивается ломкость костей. Содержание молибдена в расчете 3–10 мг/кг корма опасно для здоровья животных.

Свинец – рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Помимо того, свинец поступает в окружающую среду в результате хозяйственной деятельности человека, в том числе с выхлопными газами автотранспорта при использовании в топливе тетраэтилсвинец. Через атмосферу океан получает 20–30 тысяч тонн свинца в год с континентальной пылью. Свинец, к сожалению, является одним из наиболее распространенных металлов-загрязнителей окружающей среды и, прежде всего, воздуха,. В значительных количествах может поступать в организм человека ингаляционным путем. Свинец в виде нерастворимых соединений (сульфидов, сульфатов, хроматов) плохо всасывается в кровь из желудочно-кишечного тракта. Растворимые соли (нитраты, ацетаты) всасываются в несколько больших количествах (до 10%). При дефиците кальция и железа в пищевом рационе абсорбция свинца увеличивается. Так, в США обратили внимание на проявление вспыльчивости у детей в связи с повышенным содержанием в их организме свинца, это присутствует и у жителей горных районов

Кобальт является биоэлементом, который принимает активное участие в ряде биохимических процессов. Однако избыточное его поступление вызывает токсичный эффект с разными повреждениями в системах окислительных превращений. Данный эффект обусловлен способностью кобальта вступать в связь с атомами кислорода, азота, серы, в конкурентные отношения с железом и цинком, входящими в состав активных центров многих ферментов. Соединения Cо (III) обладают сильной окислительной комплексообразовательной способностью.

Положительно влияет на азотофиксирующую систему, увеличивает содержание хлорофилла в растениях. Особенно он необходим для бобовых культур и дает больший эффект на окультуренных почвах при содержании этого элемента около 1,0–1,1 мг/кг почвы. Очень важно применение кобальта для повышения диетической ценности продукции. Кобальт входит в состав витамина В12. При недостатке этого витамина снижается формирование гемоглобина крови, белков, нуклеиновых кислот и, как следствие, животные заболевают сухоткой, авитаминозом. Малая концентрация кобальта в почве (2–7 мг/кг) приводит к анемии, эндемическому зобу и недостаточному синтезу или к отсутствию витамина В12. При недостатке кобальта у животных появляется тяжелая анемия, потеря аппетита, прогрессирующее истощение. Кобальт долго не задерживается в организме, поэтому отравление этим веществом происходит крайне редко.

Марганец. Исследованиями установлено положительное воздействие марганца на фотосинтез, он увеличивает содержание сахаров и хлорофилла. Марганец усиливает интенсивность дыхания растений, улучшает отток сахаров, способствует передвижению фосфора из старых листьев к молодым, а также к репродуктивным органам. Он повышает водоудерживающую способность тканей, уменьшает транспирацию, влияет на плодоношение растений. Марганец концентрируется в костях, печени, почках, поджелудочной железе, гипофизе животных, реагирует и активизирует ряд ферментативных процессов, связанных с обменом белков, жиров, углеводов. При недостатке или избытке марганца в человеческом организме возникают некоторые заболевания. Так, атеросклерозу сопутствуют повышенное содержание в крови марганца и железа, а сахарный диабет, наоборот, сопровождается падением концентрации марганца в крови.

Экспериментальными исследованиями установлено общетоксичное, эмбрионотоксичное и мутагенное действие марганца при содержании его в питьевой воде на уровне 0,1-0,6 мг/л. При длительном поступлении марганца с питьевой водой в сравнительно в малых дозах (до 1 мг/л) повышается уровень общей смертности детей раннего возраста, увеличивается частота осложнений беременности и родов, частота заболеваемости кожи и подкожной клетчатки, мочевой и костно-мышечной систем (Е.А. Борзунова, 1998). Содержание марганца в природных водах колеблется в пределах 1–2 мг/л.

Железо, с одной стороны, – необходимый микроэлемент для жизнедеятельности человека, уменьшение концентрации которого приводит железодефицитной анемии. Связано оно с тем, что железо играет важную роль в обменных процессах, в синтезе гемоглобина и ряда ферментов. С другой стороны, избыточное потребление железа вызывает острую интоксикацию, проявляющуюся тошнотой, рвотой, ацидозом (аустоурия), нарушением функций печени, поджелудочной железы и сердца. Этому способствуют широкое распространение добавок, содержащих железо, железосодержащих препаратов, витаминов, добавок в детское питание и даже в муку (ПДК – 3 мг/кг).

Хром – вещество, относящееся к необходимым микроэлементам для активной жизнедеятельности организма. Ежедневная и достаточная доза хрома обычно для большинства здоровых людей составляет 0,05 – 0,2 мг. Устранение хрома из рациона животных приводит к накоплению глюкозы в крови и моче. Подобная картина свойственна сахарному диабету, когда в организме не вырабатывается инсулин. Клиническим признаком дефицита хрома считается нарушение утилизации глюкозы. Избыток хрома в организме человека вызывает рак легких, злокачественные образования желудочно-кишечного тракта, дерматиты.

Литий регулирует психическую деятельность человека, снимает стрессовое состояние и лечит маниакально-психозные нарушения, шизофрению. Этот элемент принимает участие в метаболизме азотсодержащих веществ, белков и нуклеиновых кислот, способствует увеличению содержания общего и белкового азота, важнейших аминокислот, а также значительно влияет на метаболизм биоколлоидов протоплазмы.

Ртуть. Ртуть обладает широким спектром и большим разнообразием клинических проявлений токсичного действия в зависимости от количества путей поступления и свойств соединений, в виде которых она попадает в организм, а также пути поступления. В основе механизма действия ртути лежит блокада биологически активных групп белковой молекулы (сульфгидрильных, аминных, карбоксильных) и низкомолекулярных соединений с образованием обратимых комплексов, характеризующихся нуклеофильными лигандами. По степени токсичности различают следующие формы соединений ртути:

Металлическая ртуть представляет большую опасность для человека из-за паров. Острые отравления парами выражаются общей слабостью, головной болью, болями при глотании, металлическим вкусом во рту, повышенной температурой, катаральными явлениями со стороны дыхательных путей (ринит, фарингит, реже бронхит). Затем развивается геморрагический синдром. Присоединяются болезненность десен, резко выраженные воспалительные изменения полости рта, желудочные расстройства, признаки поражения почек, реже воспаления легких. Отмечают нейротоксичность от паров ртути, особенно страдают ею высшие отделы нервной системы.

Неорганические соединения ртути малолетучи, поэтому опасность большей частью представляет поступление вовнутрь организма с пищей и водой, а также через кожу. При воздействии на человека даже незначительно превышающих санитарную норму концентраций паров ртути или её солей в течение нескольких месяцев, а иногда и лет возникает хроническое отравление – меркуриализм. При хронических отравлениях в первую очередь поражается центральная нервная система, следствием является быстрая утомляемость, головные боли, ослабление памяти. Постепенно развивается усиливающееся при волнении дрожание (ртутный тремор) пальцев рук, затем век, губ, в тяжелых случаях – ног и всего тела.

Наиболее опасны ртутьорганические соединения, поскольку их токсичное действие проявляется и становится заметным лишь спустя нескольких недель. При этом характерны эмоциональные и психические расстройства. Проявляется возбудимость, раздражение, неспособность сосредоточиться, боязливость, чувство усталости, повреждение рассудка, носовые кровотечения, поражения глаз. У взрослых людей при попадании во внутрь организма около 350 мг ртути возможен летальный исход. Метил-ртуть относится к соединениям с ярковыраженным терратогенным действием (проявлением уродства).

Величина ПДК, установленная ВОЗ для ртути при поступлении в организм с пищей, равна 5 мкг на 1 кг массы тела за неделю.

Селен. В отдельных районах страны кислые почвы содержат избыточное количество селена, на которых растет ядовитая растительность, опасная для животных. В таких кормах селен замещает серу в аминокислотах – метионине и цистине. Последние, не включаясь в белковый обмен животных, способствуют выпадению волос и ногтей, шерсти и копыт. Такое явление наблюдается при избытке этого микроэлемента в растениях, его содержание не должно превышать 5∙10–6 %. Ежесуточного поступления селена с кормом для животных до 2 мг вполне достаточно, чтобы вызвать признаки хронической интоксикации. Селен – единственный элемент, который при высоком содержании в растениях может вызвать внезапную смерть животных и человека. Известны случаи массовой гибели овец в течение одной ночи, которые паслись в пределах селеновой геохимической аномалии. Из-за высокого содержания селена смертельно ядовитым является гриб бледная поганка, который по уровню своего действия превосходит укус гюрзы. Селен – в высшей степени токсичный элемент и принадлежит к числу биофилов, который обязательно присутствует в любом организме. У животных, не получивших селена, разрушаются красные кровяные тельца. Значительная концентрация его в сетчатке глаза говорит о том, что он необходим для восприятия света.

Мышьяк. Ядовитое высокотоксичное вещество, парализует центральную нервную систему, способствует проявлению у человека рака легких, кожных болезней, заболевания крови (белокровие). Ингибирует различные ферменты, отрицательно действует на метаболизм.

Никель в крови находится в виде комплексов с низкомолекулярными соединениями, в частности с аминокислотами, в основном с гистидином, альбумином, а также со специфическим белком, названным никелеплазмином, относящимся к макроглобулиновой фракции. Из крови никель проникает в ткани при участии металлотионеинов – наиболее распространенным металлом в организме является Ni(II). В организме человека никель входит в состав некоторых ферментов. Его обнаруживают постоянно в рибонуклеиновой кислоте (РНК). Около 50% никеля откладывается во внутренних органах и крови, 30% – в мышцах и жировой ткани, 15% – в костях и соединительной ткани. Избытки никеля способствуют возникновению респираторных заболеваний, развитию астмы, нарушению дыхательной защитной системы, появлению рака носа, легких, врожденных пороков, ингибитор оксидаз, обладает мутагенным свойством.

Ванадий как один из наиболее легких среди тяжелых металлов очень активный в химическом отношении (сильный окислитель имеет сродство к фосфатам, жирам и т.д.), достаточно быстро обменивается в организме. При любом пути поступления ванадий вскоре появляется в крови, где соединяется с трансферрином, транспортируется в разные органы и ткани, и в первые же часы его выявляют в моче. Скорость распространения и величина накопления металла зависит от пути поступления, растворимости и реакционной способности его соединений. В первые же сутки ванадий вследствие быстрой абсорбции тканями почти полностью исчезает из крови, но через несколько суток вновь в очень малых количествах может появляться в крови, очевидно, из-за перераспределения между органами. Преимущественные места его накопления – костная ткань, почки, печень. Костная ткань, а также зубы и эмаль аккумулируют ванадий вследствие большого сродства последнего к фосфатам. Из общего количества ванадия в организме 31% его сосредоточен в жировой ткани, что обусловлено, по-видимому, сродством ванадия с биогенными жирами, особенно с аминовой и линолевой кислотам, и 17% – в скелете. По содержанию ванадия органы и ткани располагаются в убывающем порядке: костная ткань > почки > печень > кровь > селезенка > костный мозг > надпочечники > легкие > кожа > мышцы. Избыток ванадия приводит к раздражению дыхательных путей, к астме, нервным расстройствам, а также изменению формулы крови.

Таллий, хотя и редкий элемент, но в связи с широким применением в электронной, химической промышленности и сельском хозяйстве в качестве функциональных и зооцидных препаратов может в значительной степени загрязнять окружающую среду. Попадая в ЖКТ, растворимые соли таллия очень быстро проникают в кровь и разносятся в органы и ткани, нерастворимые – практически не всасываются при пероральном пути поступления. Таллий вызывает нарушение общего обмена веществ, он сильно токсичен по отношению к растениям и животным, в том числе и человека.

Олово может в заметных количествах поступать через ЖКТ при употреблении пищи, особенно соков, в случае хранения в посуде, содержащей олово в составе сплавов, из которых она изготовлена. Нерастворимые соединения олова почти не всасываются в ЖКТ, но и растворимые соединения абсорбируются очень слабо и преимущественно в виде соединений с белками. При этом соли двухвалентного олова всасываются легче и в больших количествах по сравнению с четырехвалентным оловом.

Сурьма существует в состоянии окисления –3, +3, +5, образует в основном устойчивые катионные соединения. Способна образовывать комплексы. Трехвалентные соединения сурьмы оказываются более токсичными, чем пятивалентные. Сурьму относят к тяжелым металлам с очень низкой сорбцией из желудочно-кишечного тракта.

Избыток бериллия способствует появлению дерматитов, язв, вызывает воспаление слизистых оболочек.

Приведенные выше примеры свидетельствуют о том, что тяжелые металлы в основном слабо всасываются в кровь из ЖКТ. Для большинства из них даже в случае хорошей растворимости их соединений величина всасывания составляет от 2–3 до 10–15%. Поступая в организм человека, тяжелые металлы с током крови разносятся по разным органам и тканям. Характер их распределения и степень накопления зависят от сродства к различным структурам и биохимическим компонентам тканей и органов, прочности образуемых комплексов и скорости их элиминации.