Металлы в организме человека сообщение
Обновлено: 06.07.2024
Металлы способны повлиять на биохимические цепи и реакции организма, их дефицит отразится на жизнедеятельности человека. Дефицит любого элемента способен нарушить целостность уникальной системы организма.
Металлы попадают в наш организм через несколько основных каналов:
- продукты питания;
- воду;
- воздух;
- прием лекарственных препаратов и БАД;
- использование косметических средств;
- введение вакцин.
Рассмотрим подробнее 10 важных элементов, которые необходимы человеку:
Кальций
Только представьте, 1 кг вашего веса забирает данный металл. Этот элемент является составляющим каждой клетки. Основная локализация - кости, но он участвует не только в формировании скелета. Кальций отвечает за систему гемостаза и регуляцию гормонов. Важной особенностью кальция является тот факт, что кальций не синтезируется в организме самостоятельно, этот элемент необходимо постоянно восполнять.
Калий
Содержится в клетках, регулирует водный баланс в организме и нормализует ритм сердца. Калий влияет на работу многих клеток в организме, особенно нервных и мышечных. Биологическая роль калия в организме человека велика. Калий способствует ясности ума, улучшает снабжение мозга кислородом, помогает избавляться от шлаков, действует как иммуномодулятор, способствует снижению давления крови и помогает при лечении аллергических реакций. Так же, чем выше физические нагрузки - тем выше потеря калия.
Натрий
В тандеме с калием отвечает за движение жидкости. Калий содержится внутри клетки, натрий - снаружи. Пара калий/натрий отвечает за повышение или снижение артериального давления. Утренние отеки на лице говорят о скоплении натрия, вечерние - накоплении калия.
Магний
Колоссально важный макроэлемент. Магний играет важнейшую роль в организме человека, однако всего 50 грамм, которые содержатся в сердечной мышце, головном мозге и костях, к сожалению, не способны восполнить постоянный расход при стрессах, физических нагрузках, во время беременности и в период активного роста.
Железо
Принимает участие во многих процессах нашего организма. Самый важный из них- передача кислорода в ткани и мышцы. Так же является частью ферментов и белков, которые необходимы для процессов обмена в организме, например, превращение калорий в энергию.
1,5-2 грамма металла локализованы в предстательной железе и мышечной ткани. Минерал участвует в реакциях иммунного ответа, способен сократить продолжительность вирусного заболевания. Важная функция цинка - улучшение фертильности.
Участвует в синтезе эритроцитов, а значит неразрывно связана с железом. Дефицит меди неизбежно приведёт к дефициту железа и кальция. Также, этот металл необходим при синтезе коллагеновый волокон и меланина.
Марганец
Почти невесомый элемент, но является частью вестибулярного анализатора, влияя на уровень нейромедиаторов. Нехватка марганца способна привести к развитию диабета.
Молибден
Кофактор обменных процессов, он ускоряет ферментативные реакции организма и снижает риск развития заболеваний.
Кобальт
Этот металл является частью структуры витамина В12 и помогает исправно работать поджелудочной железе.
Нынешняя экологическая ситуация, стрессы, темп жизни и недоброкачественные продукты питания неизбежно приводят к потери столь драгоценного строительного материала, как металлы. Пусть микроэлементов в процентном соотношении немного, но их важность очень велика.
XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021
ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА СОСТОЯНИЕ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение. Тяжелые металлы на сегодняшний день представляют собой группу опасных загрязнителей, которым уделяется пристальное внимание, так как все химические соединения или элементы, которые выбрасываются в атмосферу в первую очередь в результате деятельности человека, являются загрязнителями воздуха. Тяжелые металлы, накапливаясь в организме человека даже в небольших дозах, оказывают негативное влияние на многие органы.
Плотность тяжелых металлов по классификации Н. Реймерса, 1992 г составляет более 5 г/ . Атомная масса более 40 единиц. К тяжелым металлам относят Pb , Cu , Zn , Ni , Cd , Co , Sb , Sn , Bi , Hg [1]. Для человека представляют опасность более 10 тяжелых металлов из-за того, что они токсичны и имеют широкий диапазон распространения. Самые токсичные металлы – ртуть, свинец, кадмий [2].
Тяжелые металлы являются естественными компонентами земной коры. Они не могут быть деградированы или уничтожены. В небольшой степени они проникают в наш организм через продукты питания, питьевую воду и воздух. Также тяжелые металлы поступают в организм через легкие и кожу. Некоторые тяжёлые металлы, например медь, селен, цинк необходимы для поддержания метаболизма человеческого тела. Однако при более высоких концентрациях они могут привести к отравлению [3].
Тяжелые металлы опасны тем, что могут накапливаться в растениях и тем самым являются компонентом пищевых цепей (растения являются продуцентами), через которые могут поступать в организм человека. Пример биологической цепи: почва (вода) – растение – животное – продукция – человек (рисунок 1) [1].
Рисунок 1 – Пути поступления тяжелых металлов в организм человека
Состояние здоровья человека напрямую зависит от окружающей среды, что доказывает актуальность решения проблем её загрязнения. Здоровье людей, которые живут в неблагоприятной среде (возле промышленных предприятий, у автотранспортных магистралей и др.) непосредственно находится под угрозой. Выбросы различных химических веществ приводят к нарушению физиологии и к ряду заболеваний, а самое опасное – к онкологиям. Накопление тяжелых металлов приводит к развитию злокачественных заболеваний, к появлению мутаций и рождению детей с нарушением развития. Больше всего от тяжелых металлов страдают дети, так как накопление токсичных свойств происходит еще на эмбриональном этапе онтогенеза. Нередко случаются летальные исходы [4].
Токсичные металлы, такие как мышьяк, кадмий, свинец и ртуть, находятся повсюду, они не оказывают положительного влияния на основные физиологические функции организма человека, напротив приводят к неинфекционным хроническим заболеваниям, что сокращает продолжительность жизни. Свойство тяжелых металлов оседать на стенках способствует засорению почечных каналов и каналов печени, что ослабляет фильтрацию и приводит к накоплению токсинов в организме.
Свинец – один из серьезно опасных токсичных загрязнителей, оказывающий влияние на нервную систему, кровь и почки. Нередко повышенная концентрация свинца приводит к развитию анемии. В результате накапливания свинца в организме происходит снижение умственных и трудовых способностей, расстройство поведения, отставание в развитии. Опасное влияние данный металл оказывает на ребенка, вызывая его умственную отсталость.
Большая концентрация кадмия оказывает влияние на легкие, кости, почки, нарушается метаболизм химических элементов, что приводит к их дефициту (железо, кальций, цинк, медь). Кадмий также ингибирует синтез белков, ДНК (что приводит к различным формам анемии), снижает ферментативная активность [5,6,7].
Ртуть, циркулируя по кровяному руслу, попадает в печень, почки и мозг, что способствует разрушению нервной оболочки, и приводит к блокированию функции проводимости нервных импульсов. Серьезное нарушение органов ЦНС приводит к потере слуха, зрения, обоняния, общему и церебральному параличу, деформации конечностей и смерти. Данный металл с трудом выводится из организма [7].
С помощью лабораторных исследований крови и мочи можно провести диагностику и выявить отравление ртутью, свинцом или кадмием, а также другими металлами. Людям, которые проживают на территориях подверженных техногенному загрязнению, особенно важно обратить внимание на проблему накопления тяжелых металлов.
Заключение. Чтобы снизить риск заболеваний человека, а особенно детей, необходимо уделять внимание экологическим проблемам накопления токсических веществ, а именно тяжелых металлов, в биосфере.
Список литературы:
1. Теплая Г. А. Тяжелые металлы как фактор загрязнения окружающей среды (обзор литературы). Журнал: Астраханский вестник экологического образования, 2013 г., с. 182-192 (дата обращения 07.05.2020)
4. Чикенева И.В. Последствия влияния тяжелых металлов на окружающую среду в зоне воздействия промышленных предприятий. Журнал: Научно-методический электронный журнал концепт, номер 12, 2013 г., с. 66-70 (дата обращения 07.05.2020)
5. Савченко О.В. Влияние загрязнения окружающей среды тяжёлыми металлами на здоровье детей дошкольного возраста. Журнал: Экология человека, номер 3, 2018 г., с. 16-20 (дата обращения 11.03.2021)
6. Вишневецкий В.Ю., Ледяева В.С. Экологическое прогнозирование загрязнения водных сред тяжелыми металлами. Журнал: Инженерный вестник дона, номер 4-2 (32), 2014 г., с.15 (дата обращения 11.03.2021)
7. Гулиева С. В., Керимова Р. Дж., Юсифова М. Ю. Влияние тяжелых металлов на биохимические процессы в организме человека. Журнал: Academy, номер 12 (39), 2018 г., с. 77-81 (дата обращения 12.03.2021)
X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018
Щелочные металлы находятся в первой группе главной подгруппе Д.И. Менделеева. Эти металлы и их соединения играют важную роль в организме человека.
Натрий широко распространен во всех органах, тканях и биологических жидкостях организма человека. Достаточная концентрация натрия содержится в желудочном соке. Большая же часть натрия находится во внеклеточных жидкостях - около 50%, в костях и хрящах - около 40% и до 10% - внутри клеток. В процессе внутриклеточного и межклеточного обмена натрий играет важную роль. Вместе с калием он участвует в возникновении нервного импульса, занимает важное место в механизме кратковременной памяти, оказывает воздействие на состояние мышечной и сердечно - сосудистой систем; ионы натрия и хлора также играют важную роль в секреции соляной кислоты в желудке. Взаимодействие ионов натрия и калия выполняет два важных взаимосвязанных процесса: во-первых, поддерживает постоянное осмотическое давление, а во-вторых, поддерживает постоянный объем жидкости. Потребление натрия в большом количестве ведет к потере калия. Именно для этого важно сбалансированное поступление в организм, как калия, так и натрия. Суточная потребность человека перекрывается потреблением поваренной соли, которая является главным источником натрия. В сутки человек употребляет около 10-12 г поваренной соли, в том числе в хлебе и натуральных пищевых продуктах. Роль поваренной соли в организме неоднозначна. Многие ученые высказывают мнение, что количество потребляемой соли в сутки должно быть значительно меньше и ограничиваться содержанием ее в продуктах питания. Считается, что употребление поваренной соли в больших количествах является одним из основных факторов развития гипертонической болезни и отложения солей в организме, что пагубно сказывается на работе суставов и их подвижности, а также двигательного аппарата в целом. В то же время установлено, что потребность в натрии увеличивается пропорционально его потере с потом и мочой. При значительных физических нагрузках, особенно в жаркое время года или во время работы в горячих цехах, потребность в поваренной соли увеличивается до 20 г в сутки. Необходимо восполнять запас необходимых солей. В противном же случае недостаток солей этих щелочных элементов может привести к необратимым последствиям: вплоть до обезвоживания организма. Важная роль натрия в организме – регулирование водно-солевого баланса. Поэтому в жаркое время рекомендуется пить минеральную воду, для восполнения дефицита утраченных элементов.
Главными источниками калия являются картофель, хлеб, крупы, абрикосы, бананы и другие продукты. Суточная норма потребления калия для взрослого человека 2-3 г, для ребенка - 16-30 мг на кг массы тела. Необходимый минимум потребления калия для человека в сутки составляет около 1 г. При нормальном пищевом рационе суточная потребность в калии полностью удовлетворяется, но отмечаются также колебания в потреблении калия в зависимости от сезона. Для нормального обмена веществ в пищевом рационе необходимо соотношение между калием и натрием - 1:2. В настоящее время из-за употребления людьми с пищей большого количества поваренной соли, также возрастает и потребность в калии, который может нейтрализовать неблагоприятное влияние избытка количества натрия на организм. Недостаток калия в рационе может привести к дистрофии, даже несмотря на нормальное содержание белков в пище. Нарушение обмена калия проявляется при хронических заболеваниях почек и сердечно-сосудистой системы, при рвоте и диарее, а также других заболеваниях.
Цезий и рубидий малоизучены. Эти элементы находятся в окружающей среде и поступают в организм в основном с пищей. Установлено их постоянное наличие в организме. Однако до сих пор эти элементы не считаются биотическими. Рубидий и цезий найдены во всех исследованных органах млекопитающих и человека. Поступая в организм с пищей, они быстро всасываются из желудочно-кишечного тракта в кровь. Средний уровень рубидия в крови составляет 2,3-2,7 мг/л, причем его концентрация в эритроцитах почти в три раза выше, чем в плазме. Рубидий и цезий равномерно распределяются в органах и тканях, причем, рубидий, в основном, накапливается в мышцах, а цезий поступает в кишечник и реабсорбируется в нисходящих петлях его отдела. В лаборатории И. П. Павлова Боткин установил: хлориды цезия и рубидия вызывают повышение артериального давления на длительное время, и, что это действие связано, главным образом, с усилением сердечнососудистой деятельности и сужением периферических сосудов. Это открытие стали применять в фармацевтике.
Установлено адреноблокирующее и симпатомиметическое воздействие солей цезия и рубидия на центральные и периферические адренореактивные структуры, которое особенно ярко выражено при подавлении тонуса симпатического отдела центральной нервной системы и дефиците катехоламинов. Солям этих металлов свойственен, главным образом, бетта-адреностимулирующий эффект.
Соли рубидия и цезия воздействуют также на неспецифические показатели иммунобиологической резистентности - они вызывают значительное увеличение титра комплемента, активности лизоцима, фагоцитарной активности лейкоцитов. Есть указание на стимулирующее влияние солей рубидия и цезия на функции кроветворных органов. В микродозах они вызывают стимуляцию эритро- и лейкопоэза (на 20-25%), кроме того, заметно повышают резистентность эритроцитов, увеличивают содержание в них гемоглобина.
Франций является радиоактивным элементом. Его соли использовались для обнаружения раковых опухолей, но по причине чрезвычайно высокой стоимости эту соль в масштабных разработках использовать невыгодно.
4. Химия. Учебное пособие /А.Н. Шипуля, Ю.А. Безгина, Е.В. Волосова, Н.Н. Францева, Е.В. Пашкова // - Ставрополь, -2015.
6. Эффективные технологии в учебном процессе / Е.В. Волосова, Ю.А. Безгина, Е.В. Пашкова, А.Н. Шипуля// в сборнике: Применение современных ресурсосберегающих инновационных технологий в АПК 2016. С. 74-75.
Роль химических элементов в жизни человека
Роль макро, микроэлементов для человеческого организма велика. Ведь они принимают активное участие во многих жизненно важных процессах. На фоне дефицита того или иного элемента человек может столкнуться с появлением определенных заболеваний. Дабы избежать этого, необходимо понимать, для чего нужны макро и микроэлементы в человеческом организме, и какое их количество должно содержаться.
Что такое макро и микроэлементы
Все полезные и необходимые для организма вещества попадают в него благодаря продуктам питания, биологическим добавкам, призванным устранить дефицит определенных веществ. Поэтому к своему рациону необходимо отнестись предельно внимательно.
Перед тем как приступить к изучению функций микро и макроэлементов необходимо понимать их определение.
Так, макроэлементами принято считать соединения химических элементов или одиночные элементы, которые содержатся в организме в большом количестве, измеряемом граммами.
А значение микроэлементов отличается от макро количественными показателями. Ведь в данном случае химические элементы содержатся преимущественно в достаточно малом количестве.
Для того чтобы организм функционировал и в его работе не происходили сбои необходимо позаботиться о регулярном достаточном поступлении в него необходимых макро и микроэлементов. Информацию относительного этого можно рассмотреть на примере таблиц. Первая таблица наглядно продемонстрирует, какая суточная норма употребления тех или иных элементов является оптимальной для человека, а также поможет определиться с выбором всевозможных источников.
Роль химических элементов
Роль микроэлементов в организме человека, как и макроэлементов очень велика.
Многие люди даже не задумываются о том, что они принимают участие во многих обменных процессах, способствуют формированию и регулируют работу таких систем, как кровеносной, нервной.
Именно от химических элементов, которые содержит первая и вторая таблица, происходят значимые для жизни человека обменные процессы, к их числу можно отнести водно-солевой и кислотно-щелочной обмен. Это лишь небольшой перечень того, что получает человек.
Биологическая роль макроэлементов заключается в следующем:
· Функции кальция заключаются в формировании костной ткани. Он принимает участие в формировании и росте зубов, отвечает за свертываемость крови. Если этот элемент не будет поступать в необходимом количестве, то привести такое изменение может к развитию рахита у детей, а также остеопороза, судорог.
· Функции калия заключаются в том, что он обеспечивает водой клетки организма, а также принимает участие в кислотно-щелочном равновесии. Благодаря калию происходит синтез белка. Дефицит калия приводит к развитию многих заболеваний. К их числу можно отнести проблемы с желудком, в частности, гастрит, язва, сбой сердечного ритма, болезни почек, паралич.
· Благодаря натрию удается держать на уровне осмотическое давление, кислотно-щелочной баланс. Ответственный натрий и за поставку нервного импульса. Недостаточное содержание натрия чревато развитием заболеваний. К их числу можно отнести судороги мышц, болезни, связанные с давлением.
· Функции магния среди всех макроэлементов наиболее обширные. Он принимает участие в процессе формирования костей, зубов, отделении желчи, работе кишечника, стабилизации нервной системы, от него зависит слаженная работа сердца. Этот элемент входит в состав жидкости, содержащейся в клетках тела. Учитывая важность этого элемента, его дефицит не останется незамеченным, ведь осложнения, вызванные этим фактом, могут сказаться на желудочно-кишечном тракте, процессах отделения желчи, появлении аритмии. Человек ощущает хроническую усталость и нередко впадает в состояние депрессии, что может сказаться на нарушении сна.
· Основной задачей фосфора является преобразование энергии, а также активное участие в формировании костной ткани. Лишив организм этого элемента можно столкнуться с некоторыми проблемами, например, нарушениями в формировании и росте кости, развитием остеопороза, депрессивного состояния. Дабы избежать всего этого, необходимо регулярно пополнять запасы фосфора.
· Благодаря железу происходят окислительные процессы, ведь он входит в цитохромы. Нехватка железа может сказаться на замедлении роста, истощении организма, а также спровоцировать развитие анемии.
Биологическая роль химических элементов заключается в участии каждого из них в естественных процессах организма. Недостаточное их поступление может привести к сбою в работе всего организма. Роль микроэлементов для каждого человека неоценима, поэтому необходимо придерживаться суточной нормы их потребления, которую содержит приведенная выше таблица.
Так, микроэлементы в организме человека отвечают за следующее:
· Йод необходим для щитовидки. Недостаточное его поступление приведет к проблемам с развитием нервной системы, гипотиреоза.
· Такой элемент, как кремний, обеспечивает формирование костной ткани и мышц, а также входит в состав крови. Нехватка кремния может привести к чрезмерной слабости кости, в результате чего увеличивается вероятность получения травм. От дефицита страдает кишечник, желудок.
· Цинк приводит к скорейшему заживлению ран, восстановлению травмированных участков кожи, входит в состав большинства ферментов. О его нехватке свидетельствует изменения вкуса, восстановления поврежденного участка кожи на протяжении длительного времени.
· Роль фтора заключается в принятии участия в процессах формирования зубной эмали, костной ткани. Его нехватка приводит к поражению зубной эмали кариесом, затруднениям, возникшим в процессе минерализации.
· Селен обеспечивает стойкую иммунную систему, принимает участие в функционировании щитовидки. Говорить о том, что в организме селен присутствует в недостающем количестве можно в случае, когда прослеживаются проблемы с ростом, формированием костной ткани, развивается анемия.
· С помощью меди становится возможным перемещение электронов, ферментный катализ. Если содержание меди недостаточное, то может развиться анемия.
· Хром принимает активное участие в обмене углеводов в организме. Его нехватка сказывается на изменении уровня сахара в крови, что нередко становится причиной развития диабета.
· Молибден способствует переносу электронов. Без него возрастает вероятность поражения зубной эмали кариесом, появления нарушений со стороны нервной системы.
· Роль магния заключается в принятии активного участия в механизме ферментного катализа.
Микро, макроэлементы, поступающие в организм вместе с продуктами, биологически активными добавками жизненно необходимы для человека, и свидетельствуют об их важности проблемы, заболевания, возникающие в результате их дефицита. Для того чтобы восстановить их баланс необходимо правильно подбирать питание, отдав предпочтение тем продуктам, которые содержат необходимый элемент.
МЕТАЛЛЫ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
1 Казанский филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Российский государственный университет правосудия» (г. Казань).
Целью данной работы является изучить роль металлов как биогенов и как загрязнителей природной среды, их положительное и отрицательное воздействие на биологические системы и на организм человека.
1) Расширить представления о специфических свойствах металлов, их двойственной роли в природе, последствиях воздействия металлов или их соединении на биологические системы.
2) Раскрыть причины и основные источники загрязнения окружающей среды металлами.
3) Изучить влияние гипо- и гиперконцентрации металла на состояние здоровья человека.
Предметом исследования является:
1) Почва и растения на парковой зоне возле Татарской государственной филармонии на пересечении улиц Павлюхина и Эсперанто г. Казани, вода из озера «Кабан» на наличие тяжелых металлов, влияние их на здоровье человека.
2) Медицинские карты людей, проживающих в этом районе
Актуальность рассматриваемой темы заключается в том, что металлы вызывают глобальные экологические проблемы. А экология в свою очередь влияет на здоровье человека.
1. Нахождение металлов и их соединений в природе
Менделеевская таблица химических элементов, составляющие все живое и неживое во Вселенной, на три четверти состоит из металлов. Десятки из них широко применяются в технике и быту. Остальные с каждым годом все глубже внедряются в практику.
Большинство металлов в природе встречаются в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические соединения. Так, содержание некоторых металлов в земной коре следующее:
Большое количество натрия и магния содержится в морской воде: до 1,05%. В малых количествах они присутствуют в растениях, живых организмах (играя при этом важную роль).
В природе металлы встречаются в различном виде:
— в самородном состоянии: серебро, золото, платина, медь, иногда ртуть (золото, серебро и платина относятся к драгоценным металлам).
— в виде оксидов: магнетит Fe3O4, гематит Fe2О3 и др.
сульфидов: галенит PbS, киноварь НgS
хлоридов: сильвин КСl, галит NaCl, сильвинит КСl*NаСl, карналлит КСl*МgСl2*6Н2О
карбонатов: мел, мрамор СаСО3, магнезит МgСО3. [2,c 624]
Многие металлы часто сопутствуют основным природным минералам: скандий входит в состав оловянных, вольфрамовых руд, кадмий — в качестве примеси в цинковые руды, ниобий и тантал — в оловянные. Железным рудам всегда сопутствуют марганец, никель, кобальт, молибден, титан, германий, ванадий. Бронза, как известно, сохраняется в земле, точнее - в ее культурном слое, тысячелетия. Железо, напротив, довольно быстро возвращается в первозданное состояние - ржавление превращает его снова в соединения железа с кислородом.
Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия.
Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Исключением можно назвать около 16 элементов: это благородные металлы (золото, серебро и др.), и некоторые другие (например, ртуть, медь), которые присутствуют без примесей. [3]
2. Металлы в организме человека
В организме человека находятся 81 химический элемент из 92 встречающихся в природе. Организм человека – это сложная система, похожая на химическую лабораторию. Трудно себе представить, но ежедневно наше самочувствие, настроение и даже аппетит могут зависеть от минеральных веществ. Без них бесполезным оказываются витамины, невозможны синтез и распад белков, жиров и углеводов.
Рис. 1. Металлы в организме человека. [7]
2.1. Биологическая роль некоторых металлов в организме человека.
Золото. В средневековье алхимики считали золото совершенством, а остальные металлы – ошибкой в акте творения и, как известно, прикладывали большие усилия для ликвидации этой ошибки. Идею введения золота в медицинскую практику приписывают Парацельсу, который провозгласил, что целью химии должно быть не превращение металлов в золото, а приготовление лекарств. Лекарственные препараты из золота и его соединений пытались применять при многих заболеваниях. Им лечили волчанку, туберкулез. У людей, чувствительных к золоту, оно может вызвать нарушение состава крови, реакцию со стороны почек, печени, влиять на настроение, рост зубов, волос.
Алюминий. Алюминиевую посуду называют посудой бедняков, так как этот металл способствует развитию старческого атеросклероза. При приготовлении пищи в такой посуде алюминий частично переходит в организм, где и накапливается.
Цинк. Оптимальная интенсивность поступления цинка в организм 15 мг/сут, суточная потребность составляет 50 мг. Дефицит цинка может развиваться при недостаточном поступлении этого элемента в организм (1 мг/сут и менее), а порог токсичности составляет 600 мг/сут. В организм человека 99 % цинка попадает с пищей. Особенно много цинка содержится в говядине, печёнке, устрицах (400 мг в 100 г продукта), пшеничных зародышах. Цинк поступает в растение в виде иона Zn 2+ . Для лучшего усвоения цинка организмом необходимы витамины А и В6. Усвоению цинка препятствуют медь, марганец, железо и кальций. В организме взрослого человека содержится 3 г цинка на 70 кг. Цинк можно обнаружить во всех органах и тканях.
Ежедневно около 11 мг цинка выводится из организма, 5 % из этого количества выводится с мочой.
Таблица. 1. Содержание Zn в органах и тканях.
Содержание цинка, мг в 1кг
В медицине цинкосодержащий препарат сульфат цинка используется при дефиците цинка, для лечения болезней кожи, волос, ногтей, цирроза печени и при заживлении ран. Препарат несовместим с карбонатами, сульфитами – осаждение нерастворимых солей цинка; с восстановленным магнием выпадает осадок цинка.
Медь. Среднее содержание меди в человеческом организме 150 мг на 70кг. В организм медь поступает в основном с пищей. Много меди содержится в морских продуктах, бобовых, капусте, картофеле, крапиве. Содержание меди в 100 г огурцов составляет 8,4 мг. В желудочно-кишечном тракте адсорбируется до 95 % поступившей в организм меди. В крови медь связывается с сывороточным альбумином (12-17%), аминокислотами (10-15%), транспортным белком (12-14%). Оптимальная интенсивность поступления меди в организм составляет 2-3 мг/сут. Суточная потребность организма в меди – 2 мг.
При ожогах кожи фосфором её обильно смачивают 5 %-ным раствором сульфата меди (II).
Марганец. Соединения марганца в основном поступают в организм с пищей. Много марганца содержится в ржаном хлебе, пшеничных и рисовых отрубях, сое, горохе, свёкле (содержание марганца в 100 г свёклы составляет 0,65 мг). Марганец поступает в растение в виде ионов Mn 2+ . В теле человека содержится 2,2·10 20 атомов марганца. Среднесуточная потребность человека в марганце составляет 5-9 мг. Биоусвояемость марганца невысока, всего 3-5 %. Оптимальная интенсивность поступления марганца в организм 5-9 мг/сут; уровень, приводящий к дефициту, и порог токсичности оцениваются в 1 и 40 мг/сут соответственно.
В медицинской практике для промывания ран применяют раствор перманганата калия.
Калийсодержащий препарат перманганат калия несовместим в жидких лекарственных формах с восстановителями – происходит взаимное разложение; с бромидами, иодидами, хлоридами – выделяются галогены; с солями двухвалентного железа – образуется трёхвалентное железо; с соляной кислотой и её солями образует свободный хлор, с аммиаком – нитраты.
Железо. В организме содержится 3г железа, из них 2 г в крови. Железо входит в состав гемоглобина. Недостаточное содержание железа приводит к головной боли, быстрой утомляемости. Академик Ферсман говорил, что железо – не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы. Оно основа культуры и промышленности. Оно орудие войны и мирного труда, и во всей таблице Менделеева невозможно найти другой такой элемент, который был бы так связан с прошлыми, настоящими и будущими судьбами человечества. [1,c 99-105]
2.2. Влияние гипо- и гиперконцентрации металла на состояние здоровья человека
Нарастающее производство металлов имеет далеко идущие последствия.
Во-первых, на отдельных участках биосферы создаются такие значительные концентрации металлов, которые не могли возникнуть в результате природных геохимических процессов.
Во-вторых, в результате производственной деятельности объединяются такие металлы, геохимия которых существенно различается и которые в природе стремятся к разделению.
В-третьих, человек захватывает и концентрирует металлы в совершенно иных соотношениях, чем они находятся в земной коре. В результате непропорциональной по отношению к кларкам добычи на поверхности суши нарушаются соотношения между металлами.
Человечество затрачивает колоссальные усилия и энергию на то, чтобы выделить и сконцентрировать металлы, но при этом вступает в противоречие с направленностью геохимических процессов и законной химии. Однако в процессе хозяйственного использования металла восстанавливается равновесие, нарушенное человеком.
Помимо этого, огромное количество железа истирается, распыляется во время работы различных машин. Люди борются с этим, возвращая часть испорченного металла на переплавку, но при этом также происходят невосстанавливаемые потери.
В результате сжигания больших масс каменного угля микропримеси металлов поступают с дымом в атмосферу и разносятся по всей поверхности земного шара. Если рассеяние металлов, производящиеся горно-металлургической промышленностью, протекает с умеренной скоростью, то распыление металлов через атмосферу посредством сотен тысяч дымовых труб происходит очень быстро. Каждый год сотни тысяч тонн металлов рассеиваются в атмосфере. При сжигании угля распространённые металлы в значительно меньшем количестве, чем они добываются из недр.
Токсическими свойствами обладают практически все тяжелые металлы, когда их содержание превышает верхний порог концентрации. Ниже представлена таблица, в которой отражены биологическая роль металлов и их токсическое действие. [4]
Табл. 2. Влияние гипо- и гиперконцентрации металла на состояние здоровья человека [4]
Металл
Биологическая роль
Токсическое действие избытка металла
Дефицит приводит к психическому расстройству.
Избыток вызывает общую заторможенность, нарушение дыхания и сердечного ритма, слабость, сонливость, потерю аппетита, жажду, а также дерматит лица и рук.
Поддерживает у человека нормальную возбудимость мышечных клеток, поддерживает кислотно-щелочной баланс в организме, принимает участие в регуляции сердечной деятельности, удерживает воду в организме.
Избыток приводит к нарушению водного баланса, сгущению крови, нарушению функции почек, сердечно-сосудистой системы, а также к общему нарушению обмена веществ.
Регулирует белковый и углеводный обмен, влияют на процессы фотосинтеза и рост растений. Необходим для нормального функционирования всех мышц, особенно сердечной, способствует выделению избыточного натрия, избавляя организм от лишней воды и устраняя отеки.
При избытке происходит усиление двигательной активности, нарушение сердечного ритма, нарушение углеводного, жирового и белкового обмена.
Проявляет антисептическое и сосудорасширяющее действие, понижает артериальное давление и содержание холестерина в крови, играет большую роль в профилактике рака. Благотворно влияет на органы пищеварения.
Повышенное содержание приводит к нарушению минерального обмена. Нарушение баланса обмена магния вызывает повышенную смертность от сердечно-сосудистых заболеваний и болезней желудочно-кишечного тракта.
Необходим для процессов кроветворения, обмена веществ, для уменьшения проницаемости сосудов, нормального роста скелета, благотворно влияет на состояние нервной системы, оказывает противовоспалительное действие.
При избытке кальция возникает цистит. Если кальций попадает в организм в виде цементной пыли, то страдают органы дыхания, у детей снижается возбудимость нервной системы и обонятельного анализатора.
Влияет на процесс образования костей.
При избытке стронция поражаются костная ткань, печень, кровь; наблюдается повышенная ломкость костей, выпадение волос.
Содержится в легких, печени, костях, головном мозге; действует на пищеварительную и нервную систему.
Избыток приводит к нарушению минерального обмена
При высоких концентрациях является мутагеном и онкогеном.
3. Состояние природной среды региона. Наличие тяжелых металлов в природе.
3.1. Исследование проб почвы и воды на наличие тяжелых металлов
Отбираем пробы на следующих территориях:
1) На берегу озера Кабан,
2) на парковой зоне возле Татарской государственной филармонии на пересечении улиц Павлюхина и Эсперанто г. Казани,
3) Вода из озера Кабан.
1 этап: Отбор пробы почвы и подготовка образцов к химическому анализу.
Для проведения химического анализа отбираем почву на глубине 10 см. Затем почву высушиваем, измельчаем в ступке, затем просеиваем через сито.
2 этап: Приготовление вытяжки.
Сухую, измельченную почву заливаем 1 М раствором азотной кислоты (10г почвы на 50 мл кислоты) и оставляем на сутки, потом смесь фильтруем и упариваем до необходимого объёма.
3 этап: Определение содержания железа (ионов Fe 3+ ), меди (ионов Cu 2+ ), никеля (ионов Ni 2+ ), свинца (ионов Pb 2+ ) в почвенной вытяжке.
1) Определение железа (Fe 3+ )
В две пробирки вливаем по 3 мл вытяжки. В первую пробирку приливаем несколько капель раствора желтой кровяной соли K4[Fe(CN)6] , во вторую несколько капель красной кровяной соли.
Наблюдаем: в первой пробирке темно-синий осадок берлинской лазури, во второй зелёное окрашивание.
Вывод: В почве имеются соединения железа.
2) Определение меди (Cu 2+ )
В две пробирки наливаем по 5 мл фильтрата. В первую пробирку добавляем раствор аммиака. Во вторую раствор желтой кровяной соли.
Наблюдения: В первой пробирке раствор окрашивается в интенсивно-синий цвет, во второй красно-бурый осадок.
Выводы: В фильтрате есть ионы меди.
3) Определение никеля (Ni 2+ )
В две пробирки, содержащие по 3 мл фильтрата, приливаем:
1 - раствор щелочи с бромной водой;
2 - реактив Чугаева (диметилглиоксима)
Наблюдения: изменений нет.
Выводы: В почве нет соединений никеля.
4) Определения свинца (Pb 2+ )
Берем две пробы по 5 мл. В одну добавляем 3%ный раствор иодида калия KI, а во вторую – 10 %-ный раствор хромата калия (K2CrO4)
Наблюдения: Выпадает осадок желтого цвета.
Выводы: В пробе почвы из территории берега озера Кабан и парковой зоны на парковой зоне возле Татарской государственной филармонии на пересечении улиц Павлюхина и Эсперанто г.Казани соединения свинца не обнаружено.
Читайте также: