БОЛГОВА И.В.,
ШАПОШНИКОВА И.А.,
ФАНДО Р.А.
Продолжение. См. № 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11/2008
Таблица Менделеева в живых организмах
Олово
Роль в жизни растений
В растениях олово открыто в 1855 г. Этот
металл относится к токсичным
ультрамикроэлементам. Его содержание в
растениях колеблется в широких пределах,
наибольшее количество содержится в семенах
подсолнечника и гороха. В овощах концентрация
олова невелика и обычно составляет 1 мкг/г и ниже.
Растением-индикатором, произрастающим на почве с
высоким содержанием олова, является седмичник
европейский.
Роль в жизни животных и человека
В организме животных содержание олова
выше, чем в растениях. Больше всего олова
содержится в мышцах тресковых рыб (до 130 мкг/г) и в
мышечной ткани (язык) крупного рогатого скота.
В организме человека олово присутствует
постоянно, т.е. является нормальной составной
частью тела. Больше всего олова в эмали зубов (до
93 мг/кг), в ногтях (до 12 мг/кг) и в костях (до 1,4
мг/кг). На почки, сердце и тонкий кишечник
приходится 0,1 мкг/г. В 100 мл крови содержится 0,014 мг
олова: основное количество – 0,011 мг – в форменных
элементах и 0,002 мг – в плазме.
Олово входит в состав желудочного
фермента гастрина, оказывает влияние на
активность флавиновых ферментов, способно
усиливать процессы роста. Выводится из организма
с мочой, калом и потом.
По токсическому воздействию олово сходно со
свинцом. Олово является ядом, действующим на
центральную нервную систему вначале
возбуждающе, а затем парализующе. Токсичная доза
для человека составляет 2 г. При отравлении
наблюдаются диарея, рвота, общая слабость,
паралич одних отделов ЦНС и возбуждение других, в
результате чего развивается атаксия,
скованность движений, иногда судороги. При
хроническом воздействии прежде всего страдают
зрительные нервы.
Исследования показали, что в жилых помещениях,
расположенных вблизи автострад (в пределах 500 м),
содержится избыток олова. Это создает условия
для появления злокачественных заболеваний, т.к.
при отравлении оловом повышается содержание
кальция в организме и уменьшается количество
магния, препятствующего образованию раковых
клеток. Увеличив, соответственно, дозу магния,
можно уменьшить токсичность олова и облегчить
его выделение из организма.
В медицине в XIX – начале ХХ в. преципитат
олова применялся наружно при помутнении
роговицы; хлористое олово – в виде пилюль или
раствора при эпилепсии и некоторых неврозах, при
ленточных глистах, наружно – при экземе. В
настоящее время олово в медицине не
используется.
Основные источники поступления в
организм
Продукты растительного происхождения:
овощи. Продукты животного происхождения: жиры,
жирная рыба. Возможным источником являются
консервы, упакованные в жестяные коробки.
 Наиболее
распространенные соединения
SnS2 – сульфид олова.
SnO2 – оксид олова.
SnCl2 х 2H2O – хлорид олова (II).
SnCl4 х 5H2O – хлорид олова (IV).
Знаете ли вы, что…
Олово – один из металлов, известных
людям с древности. Сплав олова с медью – бронза –
был впервые получен более 4000 лет назад. Название
происходит от лат. стагнанс – твердый,
стойкий, по большей твердости этого металла по
сравнению со свинцом.
В природе олово встречается почти
исключительно в виде руды – оловянного камня SnO2,
содержащего до 78,8% олова.
В теле человека 1,5 х 1020 атомов
олова, а в одной клетке – 1,5 х 106.
Суточное поступление олова в организм
человека с продуктами питания составляет 0,004 г.
Оловянистый водород SnH4 – сильный
яд, вызывающий судороги.
Олово и его оксид SnO2 устойчивы к
действию пищевых кислот, солей и других
компонентов пищи, поэтому его широко используют
для лужения жести, идущей на консервные банки.
Академик А.Е. Ферсман так и назвал олово металлом
консервной банки.
 «Оловянная
чума» – это превращение при температуре ниже –14
°С обычного белого олова в серое олово,
сопровождающееся значительным изменением
плотности, в связи с чем металл просто
рассыпается в порошок. Из-за этого погибла
экспедиция полярного исследователя Р.Скотта к
Южному полюсу в 1912 г.: запас горючего экспедиции
находился в запаянных оловом баках. Превращение
белого олова в серое быстрее всего идет при –33
°С.
Дисульфид олова SnS2, полученный
нагреванием оловянных опилок с серой и хлоридом
аммония, имеет вид золотисто-желтых чешуек и под
названием «сусальное золото» употребляется для
позолоты дерева.
Хлориды двух- и четырехвалентного
олова используют в качестве протрав для 90%
растительных красителей (катионы металла
осаждаются на ткани).
Никель
Роль в жизни растений
Н икель
– необходимый ультрамикроэлемент для растений.
Первые указания на нахождение никеля в растениях
были сделаны В.И. Вернадским. Обычно его
содержание не превышает 0,00005% (по массе), но
некоторые растения (например, чай, какао, гречиха,
морковь, салат) содержат его довольно много.
Концентрируют никель и микроорганизмы – они
содержат никеля в тысячи и даже сотни тысяч раз
больше, чем окружающая среда. В ряде
экспериментов установлено положительное
влияние внесения никеля в почву на урожайность
сельскохозяйственных культур, что, вероятно,
вызвано стимуляцией микробиологических
процессов нитрификации и минерализации
соединений азота в почвах.
Токсичность никеля проявляется в
подавлении процессов фотосинтеза и
транспирации, появлении признаков хлороза
листьев. Избыток никеля является причиной
«боанг» (пустые орехи) – заболевания кокосовых
пальм на Гавайских островах и может вызывать
редукцию цветков, например, у прострела
раскрытого.
Роль в жизни животных и человека
Никель найден в организмах наземных и
морских животных, в том числе насекомых. В
морских животных содержится 0,016% никеля, в
наземных – 0,00001% (по массе).
В организме человека массой 70 кг
содержится примерно 1 мг никеля, или 0,00001–0,00002% (от
массы тела). Наиболее богаты никелем печень,
поджелудочная и паращитовидные железы, гипофиз.
Обнаружен никель также в мышцах, крови, костной
ткани, волосах, ногтях, эмали зубов.
Биологическая роль никеля заключается в участии
в структурной организации и функционировании
основных клеточных компонентов – ДНК, РНК и
белка, а также в гормональной регуляции
организма. По своим биохимическим свойствам
никель весьма схож с железом и кобальтом.
Он влияет на ферментативные процессы,
окисление витамина С, участвует в обмене серы,
снижает артериальное давление, продлевает
действие инсулина. Содержание его в крови
человека меняется с возрастом.
Избыточное поступление металла в
организм животных и человека может быть связано
с интенсивным техногенным загрязнением почв и
растений этим элементом. У животных токсичность
элемента проявляется в снижении активности ряда
металлоферментов, нарушении синтеза белка, РНК и
ДНК, в развитии выраженных повреждений во многих
органах и тканях. Экспериментально установлена
эмбриотоксичность никеля. Недостаточность
металла у жвачных сельскохозяйственных животных
проявляется в снижении активности ферментов и
возможности летального исхода.
Избыток никеля может быть причиной
заболеваний глаз у человека и животных,
депигментации кожи – витилиго.
При вдыхании никелевой пыли отмечаются
носовые кровотечения, полнокровие зева и
бронхов. Развиваются «никелевая экзема» и
«никелевая чесотка». Особенно токсичен карбонил
никеля Ni(CO)4. При низких концентрациях
наблюдаются головные боли, при высоких –
тошнота, рвота, одышка, повышение температуры по
типу «литейной лихорадки», через 12–18 ч
болезненность в правом подреберье, уробилин в
моче, нарастание сердечной слабости, синюшность
кожных покровов. Смерть наступает на 10–14-й день.
Случаи никелевой недостаточности не
описаны в медицинской литературе.
Содержание никеля в почвах в
значительной степени зависит от обеспеченности
этим элементом почвообразующих пород, а также от
степени их техногенного загрязнения.
Концентрация никеля в почвах Европейской части
России составляет 51–54 мг/кг.
В районах с развитой
металлообрабатывающей промышленностью в почвах
отмечено очень высокое накопление никеля. В
России этим элементом загрязнены 2,8% почвенного
покрова.
Содержание никеля в почвах России
ограничивается следующими нормативами: ПДК
никеля в почвах – 85 мг/кг; ОДК для песчаных и
супесчаных почв – 20 мг/кг. В Германии безопасным
содержанием валового никеля в почвах считается
80–200 мг/кг.
Основные источники поступления в
организм
Продукты растительного происхождения:
рис, овес, ячмень, рожь, редис, морковь, вишня,
земляника, бананы, орехи, груша. Продукты
животного происхождения: морепродукты, мясные
продукты.
Наиболее распространенные соединения
NiAs – купферникель, арсенид никеля.
NiAsS – мышьяковоникелевый блеск.
Ni(СО)4 – тетракарбонил никеля.
Знаете ли вы, что…
Никель был обнаружен в составе
минерала «купферникеля», или арсенида мышьяка NiAs
датс-ким химиком А.Кронштедтом в 1751 г. Название
происходит от нем. никкель – так рудокопы
выражали свое недовольство, когда принимали за
медную руду красный минерал никелин («фальшивая
медь»), из которого медь не выплавлялась.
В теле человека 1,0 х 1020 атомов
никеля, а в одной клетке – 1,0 х 106.
Суточное поступление никеля в организм
человека вместе с продуктами питания составляет
0,4 мг.
В медицине никель применяется при
изготовлении имплантатов.
В организмах животных-альбиносов
содержание никеля повышено.
Некоторые растения под влиянием
избытка никеля принимают необычные формы. Поиск
таких форм – полезное средство разведки
никелевых месторождений.
В континентальных отложениях никель
присут-ствует, главным образом, в виде сульфидов
и арсенитов, а также карбонатов, фосфатов и
силикатов.
В производстве монет никель заменил
серебро. Наши «серебряные» монеты в
действительности сделаны из нейзильбера –
сплава никеля, меди и цинка.
Царская Россия не имела никелевой
промышленности. Первый никелевый завод начал
работать на Урале в 1934 г.
Тетракарбонил никеля Ni(СО)4 при
нагревании разлагается с выделением никеля
очень высокой чистоты.
У животныхальбиносов содержание
никеля повышено!
Ртуть
Роль в жизни растений
Ртути в растительных организмах
содержится около 0,000001%. Минимальное ее
количество (0,01–0,02 мг/кг) накапливается в
растениях, произрастающих на почвах с низкими
концентрациями ртути (до 0,10 мг/кг), но по мере
повышения концентрации в почве содержание ртути
в надземных и корневых органах растений
увеличивается до 0,018–3,0 мг/кг. В почвах большая
часть ртути депонируется гуминовыми кислотами и
гумином. Увеличение содержания гуминовых кислот
в почве снижает количество ртути, усваиваемой
растениями, за счет образования
ртутьорганических комплексов. Под воздействием
микроорганизмов такие комплексы могут
разрушаться с образованием металлической ртути,
которая, испаряясь, вновь поступает в атмосферу.
Ризомы водорослей могут поглощать ртуть
из загрязненного донного грунта и служат ее
источником для многих эпифитных организмов. У
высших растений тонкие корни в большей степени,
чем крупные, накапливают ртуть и играют роль
барьера. Ртуть, поступающая из атмосферы в виде
паров, сорбируется и прочно удерживается высшими
споровыми (мхи) и хвойными растениями. Ртуть
вызывает ингибирование клеточного дыхания,
понижение ферментативной активности и др.
Органические соединения ртути
используются в сельском хозяйстве в качестве
фунгицидов, пестицидов. Для рекультивации
земель, загрязненных ртутью, используют растения
– концентраторы селена. Они способствуют
«вытягиванию» ртути из более глубоких в верхние
горизонты почвы и затем превращают ее в
малорастворимый селенид ртути, не участвующий в
биохимических процессах.
По санитарным нормам РФ содержание
соединений ртути в растениях (картофель, овощи,
зерновые) лимитируется на уровне 0,02–0,03 мг/кг.
Роль в жизни животных и человека
Содержание ртути в организме животных
состав-ляет 0,000001–0,00001% (по массе). Соли
двухвалентной ртути, особенно органические,
легко поглощаются водными организмами. Водные
беспозво-ночные накапливают ртуть в высоких
концентрациях – до 0,02–0,20 мг/кг. Рыбы также
поглощают этот металл и удерживают его в тканях
главным образом в виде метилртути (в среднем
0,02–0,15 мг/кг). Чемпионами по накоплению ртути
являются тунец (0,33–0,86 мг/кг) и меч-рыба (0,82–1,0
мг/кг). По-ступление ртути в организм рыбы сильно
зависит от рН воды: в кислой среде этот процесс
протекает более интенсивно. Если при рН 5,0 за
определенное время в рыбе накапливается 2,7 мг/кг
ртути, то за такое же время при рН 7,5 – 0,4 мг/кг.
Значительные количества ртути
обнаружены у птиц, особенно питающихся морскими
организмами: наибольшие – в перьях тупиков
(1,5–11,4 мг/кг) и трехпалых чаек (1,7–6,8 мг/кг),
наименьшие – в перьях кайр (0,5–2,2 мг/кг).
При поступлении ртути в организм
человека в повышенных концентрациях она
способна накапливаться во внутренних органах:
почках (0,2–2,8 мг/кг), печени (0,2–0,3 мг/кг), головном
мозге (0,1 мг/кг). Концентрация ртути в цельной
крови – 1,50 мкг/л, плазме – 2–3, женском молоке –
0,05–18, моче – 3–12, волосах – 0,2–38 мг/кг.
Относительное содержание ртути в эритроцитах
одного и того же человека может меняться более
чем в 5 раз. Интоксикация происходит в основном
через дыхательные пути, что обусловлено высокой
летучестью ртути. Вдыхаемые элементарная ртуть и
ее неорганические соединения всасываются на
80–85%. В желудочно-кишечном тракте человека
элементарная ртуть практически не всасывается, а
неорганические соли всасываются на 8–15%,
метилртуть – практически полностью. Соли и
кислород воздуха, содержащиеся в крови,
способствуют поглощению ртути, ее окислению и
образованию ртутных солей. Есть сведения, что
многие формы ртути способны проникать в организм
человека через кожу. Токсическое действие
оказывают главным образом ионы ртути и ее
органические соединения. Сложные органические
соединения ртути распадаются значительно
быстрее, чем простые, и выводятся в основном с
мочой. Биологический период полувыведения
неорганических соединений ртути – 30–60 сут.; для
ртути, содержащейся в пище, – 70 сут.; для
метилртути, содержащейся в рыбе, – 200 сут.
Выводится ртуть в основном с мочой, фекалиями,
потом, волосами.
Ртуть принадлежит к числу тиоловых ядов,
блокирующих сульфгидрильные группы белковых
соединений и этим нарушающих белковый обмен и
ферментативную деятельность, а также нарушает
деятельность головного мозга (в первую очередь
гипоталамуса). Прием внутрь 1 г ртутной соли
смертелен. В пересчете на ртуть для этого
достаточно 150–300 мг металла; вредные эффекты
проявляются при дозе «чистой» ртути в 0,4 мг.
При длительном воздействии низких
концентраций паров ртути в воздухе, что особенно
типично для условий городов и многих
промышленных производств, у людей могут
развиваться меркуриализм и микромеркуриализм.
Их проявления вначале выражаются в снижении
работоспособности, быстрой утомляемости,
повышенной возбудимости. Затем происходит
нарушение памяти, появляются беспокойство и
неуверенность в себе, раздражительность и
головные боли. Возможны катаральные явления в
области верхних дыхательных путей,
кровоточивость десен, неприятные ощущения в
области сердца, легкое дрожание (тремор),
повышенное мочеиспускание и др.
Особенно сильно ртуть поражает нервную
и выделительную системы. При воздействии ртути
возможны острые (проявляются быстро и резко,
обычно при больших дозах воздействия) и
хронические (влияние малых доз ртути в течение
относительно длительного времени) отравления.
Хроническое отравление ртутью приводит
к нарушению нервной системы и характеризуется
наличием астеновегетативного синдрома с
отчетливым тремором всего тела и его частей,
неустойчивым пульсом, тахикардией, возбужденным
состоянием, психическими нарушениями,
гингивитом. Развиваются апатия, эмоциональная
неустойчивость (ртутная неврастения), головные
боли, головокружения, бессонница, возникает
состояние повышенной психической возбудимости
(ртутный эретизм), нарушается память. Вдыхание
паров металлической ртути при сильном
воздействии сопровождается симптомами острого
бронхита и пневмонии. Наблюдаются изменения в
крови и повышенное выделение ртути с мочой.
Чрезвычайно острое отравление парами ртути
вызывает разрушение легких. Пары и
неорганические соединения ртути вызывают
контактный дерматит.
Наряду с общетоксическим действием
ртуть и ее соединения обладают
гонадотоксическим, эмбриотоксическим,
тератогенным (вызывают пороки развития и
уродства) и мутагенным эффектами. Существует
предположение о возможной канцерогенности
неорганической ртути.
Большое количество ртути содержится в
волосах и в крови людей, постоянно питающихся
рыбой, выловленной из вод, омывающих промышленно
развитые побережья Канады, США, Балтийского моря.
Противоядием в таких случаях может служить
селен. Например, в тунце, как правило,
обнаруживают огромное количество ртути, но
поскольку она содержит много селена, у людей,
употребляющих ее в пищу, отравления не возникает.
Основные источники поступления в
организм
Продукты животного происхождения:
морская рыба, морепродукты. Продукты
растительного происхождения: рис.
Загрязнение окружающей среды
химическими отходами.
Наиболее распространенные соединения
HgS – сульфид ртути (II), киноварь.
HgCl2 – хлорид ртути, сулема.
Hg2Cl2 – каломель.
Знаете ли вы, что…
Ртуть известна с глубокой древности, и,
скорее всего, человек познакомился с ней, выделив
ртуть при нагревании минерала – ярко-красной
киновари HgS. Свое название «меркуриус» ртуть
получила в честь бога Меркурия – покровителя
торговли и путешествий – по подвижности жидкой
ртути; символ Hg – от устаревшего латинского
алхимического названия Hydrargyrum – от греч. хидор
– вода и аргирос – серебро, т.е. жидкое, как
вода, серебро, по цвету жидкой ртути.
В организм человека ежесуточно с пищей
и жидкостью поступает 15 мкг ртути, с воздухом – 1
мкг.
Применение ртутных соединений в
качестве лечебных средств началось в глубокой
древности при лечении кожных заболеваний.
В современной медицине используются
противовоспалительное, антисептическое и
дезинфицирующее действие соединений ртути
(каломель, сулема).
При повреждении ртутного термометра
необходимо засыпать ртуть серой для образования
сульфида ртути (II).
Продолжение следует
|