Циклы некоторых токсических элементов: Hg, Cd, Sr, Cs, Pb, Сu, ДДТ

Ртуть (Hg) — один из самых опасных и высокотоксичных элементов, обладающий способностью накапливаться в растениях и в организме животных и человека.

Токсичность ртути зависит от вида ее соединений, которые по-разному всасываются, метаболизируются и выводятся из организма. Наиболее токсичны алкилртутные соединения с короткой цепью — метилртуть, этилртуть. Механизм токсического действия ртути связан с ее взаимодействием с сульфгидрильными группами белков. Блокируя их, ртуть изменяет свойства или инактивирует ряд жизненно важных ферментов. Неорганические соединения ртути нарушают обмен аскорбиновой кислоты, кальция, меди, цинка; органические — обмен белков, аскорбиновой кислоты, железа, меди, марганца.

О высокой токсичности ртути свидетельствуют и очень низкие значения ПДК: 0,0003 мг/м3 в воздухе и 0,0005 мг/л в воде. Безопасным уровнем содержания ртути в крови считают 50—100 мкг/л. Человек получает с суточным рационом около 0,05 мг ртути, что соответствует рекомендациям ФАО/ВОЗ.

В организм человека ртуть поступает в наибольшей степени с рыбопродуктами, в которых ее содержание может многократно превышать ПДК. Мясо рыбы отличается наибольшей концентрацией ртути и ее соединений, поскольку активно аккумулирует их из воды и корма, в который входят различные гидробионты, богатые ртутью.

Кадмий (Cd) широко применяется в различных отраслях промышленности. В воздух кадмий поступает вместе со свинцом при сжигании топлива на ТЭЦ, с газовыми выбросами предприятий, производящих или использующих кадмий. Загрязнение почвы кадмием происходит при оседании кадмий-аэрозолей из воздуха и дополняется внесением минеральных удобрений. Заметно содержание кадмия и в навозе, где он обнаруживается в результате следующей цепи переходов: воздух — почва — растения — травоядные животные — навоз. В некоторых странах соли кадмия применяют в качестве антисептических препаратов в ветеринарии. Все это определяет основные пути загрязнения кадмием окружающей среды, а следовательно, продовольственного сырья и пищевых продуктов.

Установлено, что примерно 80% кадмия поступает в организм человека с пищей, 20% — через легкие из атмосферы и при курении. С рационом взрослый человек получает до 150 мкг/кг и выше кадмия в сутки. Попадая в организм, кадмий проявляет сильное токсическое действие, главной мишенью которого являются почки. Известна способность кадмия нарушать обмен железа и кальция. Все это может привести к широкому спектру заболеваний: гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца, почечная недостаточность.

Большое значение в профилактике интоксикации кадмием имеет правильное питание (включение в рацион белков, богатых серосодержащими аминокислотами, аскорбиновой кислоты, железа, цинка, кальция), контроль за содержанием кадмия и исключение из рациона продуктов, богатых кадмием.

Стронций-90 (Sr) и цезий-137 (Cs) - продукты деления атома, имеющие большой период полураспада. Эти ранее малоизученные элементы теперь являются объектами пристального внимания в связи с их большой опасностью для человека и животных. Они попадают в окружающую среду при производстве и использовании различных источников ядерной энергии. Эти вещества активно циркулируют по пищевым цепям и накапливаются в тканях животных и растений. Это связано с тем, что стронций по свойствам похож на кальций, а цезий - на калий. По мнению некоторых ученых в костях людей уже содержится такое количество стронция, что он может оказывать канцерогенное действие.

Свинец (Pb) - один из самых распространенных и опасных токсикантов. История его применения очень древняя, что связано с относительной простотой его получения и большой распространенностью в земной коре.

Глазури, которые используются для покрытия керамической посуды, также содержат соединения Рb. Металлический свинец со времен Древнего Рима применяют при прокладке водопроводов. В настоящее время перечень областей его применения очень широк: производство аккумуляторов, электрических кабелей, химическое машиностроение, атомная промышленность, производство эмалей, замазок, лаков, хрусталя, спичек. Основным источником загрязнения атмосферы свинцом являются выхлопные газы автотранспорта и сжигание каменного угля. Следует подчеркнуть, что многие растения накапливают свинец, который передается по пищевым цепям и обнаруживается в мясе и молоке сельскохозяйственных животных, особенно активное накопление свинца происходит вблизи промышленных центров и крупных автомагистралей.

Механизм токсического действия свинца имеет двойную направленность. Во-первых, блокада функциональных SH-групп белков и, как следствие, — инактивация ферментов, во-вторых, проникновение свинца в нервные и мышечные клетки. Основными мишенями при воздействии свинца являются кроветворная, нервная и пищеварительная системы, а также почки. Свинцовая интоксикация может приводить к серьезным нарушениям здоровья, проявляющимся в частых головных болях, головокружениях, повышенной утомляемости, раздражительности, ухудшении сна, мышечной гипотонии, а в наиболее тяжелых случаях к параличам и парезам, умственной отсталости. Неполноценное питание, дефицит в рационе кальция, фосфора, железа, пектинов, белков (или повышенное поступление кальциферола) увеличивают усвоение свинца, а следовательно — его токсичность.

Древесные растения могут быть подвержены токсическому воздействию меди (Сu) в результате воздушных загрязнений, лечения препаратами, в составе которых присутствуют соли меди. Повышенное содержание меди в почве сопровождается ее выщелачиванием. Сульфат меди, применяемый для борьбы с водорослями в прудах и озерах, в высоких концентрациях также токсичен для деревьев.

Симптомы токсического воздействия меди схожи со многими нарушениями жизнедеятельности деревьев, такими, как хлороз от недостатка железа и другими неинфекционными болезнями. Листья имеют междужилковый некроз, и растения в основном снижают прирост. При этом развитие корневой системы угнетается, в частности, при росте главных корней наблюдается ослабление роста боковых, на которых часто появляются некротические пятна. Степень ухудшения состояния растений в значительной мере зависит от концентрации меди в почве.

При высокой концентрации деревья, как правило, отмирают.

Токсичность меди также зависит от физических свойств почвы. На легких песчаных почвах она ниже, а на тяжелых суглинистых с высоким содержанием органических веществ — выше. Анализ тканей пораженных деревьев дает лучшую диагностику токсичности меди. Для анализа могут быть использованы корни, стволы и листья (хвоя), но все же лучшим индикатором является содержание меди в корнях.

Дихлордифенилтрихлорэтан или просто ДДТ - пестицид (пестис - зараза, циде - убиваю, лат.), использовавшийся, а местами используемый до сих пор в сельском хозяйстве для борьбы с насекомыми. В свое время его открытие было отмечено Нобелевской премией. Он малорастворим и никогда не поступает в верхние слои атмосферы и при этом встречается повсюду. Его обнаруживают в тканях пингвинов Антарктиды. Он в основном мигрирует по пищевым цепям, при этом в конце пищевого цикла его концентрация может увеличиться в 1000 раз. Сейчас его использование запрещено.

54. Влияние природных процессов и антропогенной деятельности на глобальное изменение климата на планете.

Изменение климата - колебания климата Земли в целом или отдельных её регионов с течением времени, выражающиеся в статистически достоверных отклонениях параметров погоды от многолетних значений за период времени от десятилетий до миллионов лет. Изучением изменений климата занимается наука палеоклиматология.

Факторы изменения климата

Изменения климата обусловлены переменами в земной атмосфере, процессами, происходящими в других частях Земли, таких как океаны, ледники, а также эффектами, сопутствующими деятельности человека. Внешние процессы, формирующие климат - это:

изменения солнечной радиации и орбиты Земли;

изменение размеров и взаимного расположения материков и океанов;

изменение светимости солнца;

изменение прозрачности атмосферы и ее состава;

изменение концентрации парниковых газов в атмосфере,

изменение количества тепла, имеющегося в глубинах океана.

Климатические изменения на Земле

Климат включает в себя такие показатели, как средняя температура, количество осадков, количество солнечных дней и другие переменные, которые могут быть измерены в каком-либо определенном месте. Однако на Земле происходят и такие процессы, которые могут оказывать влияние на климат.

Оледенения

Ледники признаны одними из самых чувствительных показателей изменения климата. Они существенно увеличиваются в размерах во время охлаждения климата и уменьшаются во время потепления климата. Ледники растут и тают из-за природных изменений и под влиянием внешних воздействий. Изменение состояния континентальных льдов и колебания уровня моря в пределах 130 метров являются в большинстве регионов ключевыми следствиями изменения климата.

Парниковые газы

Принято считать, что парниковые газы являются главной причиной глобального потепления. Согласно исследованиям, парниковый эффект, возникающий в результате нагревания атмосферы тепловой энергией, удерживаемой парниковыми газами, является ключевым процессом, регулирующим температуру Земли.