Основные биогеохимические свойства тяжелых металлов

Условные обозначения: о — высокая, у — умеренная, н — низкая.

К жизненно важным для растений микроэлементам относятся В, Со, Си, Fe, Mn, Mo, Si, Zn; к металлам, необходимым в пита­нии животных и человека, — Со, Си, Fe, I, Mn, Mo, Ni, Si, V, Zn. Микроэлементы участвуют в таких важнейших биохимических процессах, как дыхание (Fe, Cu, Zn, Mn, Co), фотосинтез (Мп, Си), синтез белков (Mn, Co, Cu, Ni, Cr), кроветворение (Fe, Co, Си, Mn, Ni, Zn), белковый, углеводный и жировой обмен веществ (Мо, V, Со, Mn, Zn, W), синтез гумуса (Си), фиксация и ассими­ляция некоторых важных питательных веществ (например, азота, серы). Cu, Fe, Mn, Zn активируют ферменты или входят в состав коферментов, участвующих в переносе электронов. Cu, Co, Fe, Мо катализируют изменения валентности в веществах субстрата. В допустимых концентрациях микроэлементы выполняют многие жизненно важные функции в клетках живых организмов. Кобальт принимает участие в симбиотической фиксации азота, стимулиро­вании окислительно-восстановительных реакций при синтезе хлорофилла. Медь участвует в процессах окисления, фотосинтеза, метаболизма протеинов и углеводов. Железо играет важную роль в процессах фотосинтеза, фиксации азота, окислительно-восстано­вительных реакциях. С участием марганца осуществляется фото­продукция кислорода в хлоропластах. Цинк — важный компонент метаболизма углеводов и белков в клетке.

С недостатком меди связаны суховершинность плодовых дере­вьев, нарушение координации движений у овец и крупного рога­того скота; избыток меди и цинка приводит к малокровию у жи­вотных. При недостатке цинка развиваются розеточная болезнь плодовых деревьев, пятнистость листьев у цитрусовых, побеление верхушки у кукурузы, прекращение роста, утолщение кожи у жи­вотных. Избыточное содержание стронция в почвах приводит к образованию у растений уродливых форм. При молибденовой не­достаточности установлено появление пятнистости и свертывания листьев у томата. Недостаток марганца приводит к заболеванию хлорозом бобовых, овса, сахарной свеклы. Азотфиксацию у бобо- -вых стимулируют молибден, кобальт и ванадий.

Предельные фитотоксичные для растений концентрации мик­роэлементов в поверхностном слое почвы по разным литератур­ным источникам составляют для Т1 — 1, Ag — 2, Hg — 0,3—5, Cd — 3-8 Мо-4-10, Se-5-10, Be-10, As-15-50, Co-25-50, Sb, Sn-50, V-50-100, Cr-75-100, Ni-100, Cu-60-125, Zn - 70-400, Pb - 100-400, F - 200-1000, Mn - 1500-3000 мг/кг сухой массы. У сельскохозяйственных растений As в избыточном количестве вызывает появление красно-бурых некротических то­чек на старых листьях, пожелтение или покоричневение корней, В — хлороз краев и концов листьев, Со — межжилковый хлороз молодых листьев, побеление краев и кончиков листьев, Сг — хло­роз молодых листьев, Си — темно-зеленую окраску листьев, появ­ление толстых, похожих на колючую проволоку корней, Fe — тем­но-зеленую окраску листьев, Zn — хлороз и некроз концов листь­ев, межжилковый некроз молодых листьев, повреждение корней, похожих на колючую проволоку. Наиболее чувствительны к Мо, Ni, Zn злаки, Fe — рис, табак, Си — злаки и бобовые. В условиях лесостепного и степного Поволжья Fe, Mn, Rb, Sr, Ti, As, Cd, Cu, Ni, Pb, Zn, Hg могут накапливаться в растениях в количествах, превышающих ПДК для растительных кормов и продуктов пита­ния для человека, а также в фитотоксичных концентрациях (Мат­веев, Павловский, Прохорова, 1997).

Почти во всех водо-, щелоче-, кислоторастворимых соединени­ях токсичны 12 из тяжелых металлов (Be, Cr, As, Se, Ag, Cd, Sn, Sb, Ba, Hg, Те, Pb), а также алюминий. Они проявляют сильно выра­женные токсические свойства при самых низких концентрациях. К наиболее токсичным из таких металлов относят Hg, Cd, Pb, As. Они не являются ни жизненно необходимыми, ни благотворно влияющими на рост и развитие растений, но даже в малых дозах приводят к нарушению нормальных метаболических функций организма.

Тяжелые металлы представляют наибольшую угрозу на первых стадиях развития сельскохозяйственных растений (проростков, всходов). Под их действием ухудшается рост корней, побегов, происходит некроз листьев. Как в открытом, так и в защищенном

грунте не рекомендуется выращивать сельскохозяйственные куль­туры на расстоянии менее 5—7 км от источников выбросов тяже­лых металлов. В зоне выбросов предприятий цветной металлургии почва становится токсичной для выращивания растений уже через 4 года.

Объединенная комиссия ФАО (Продовольственная и сельско­хозяйственная организация ООН)/ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) по пищевому кодексу (Codex Alimentarius) включила ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, стронций, цинк, железо в число компонентов, содержание которых контролируется при международной торговле продуктами питания. В России и СНГ подлежат контролю еще пять тяжелых элементов (сурьма, ни­кель, хром, фтор, йод) и алюминий, а при наличии показаний могут контролироваться и некоторые другие металлы. Медико-биологи­ческими требованиями СанПиН 2.3.2.560—96 определены крите­рии безопасности для следующих металлов: свинец, мышьяк, кад­мий, ртуть, медь, цинк, олово, хром, железо.

К приоритетным загрязнителям почвы в Ростовской области относятся Pb, Zn, Hg, Си, в Самарской — Pb, Cu, Ni, Оренбургс­кой — Pb, Zn, Си, Нижегородской — Pb, Zn, Cd, Сг, Тверской — Pb, Zn, Cu, Cd, Сг, Воронежской области — Pb, Zn, Cu, Cd.

Комбинированное воздействие тяжелых металлов на живые организмы может как усиливать, так и ослаблять их токсический эффект. В частности, взаимное влияние катионов Zn2+, Cu2*, Ni2+ и Cd2f на планктонных и бентосных ракообразных имеет характер синергизма, а на олигохет — антагонизма (Яковлев и др., 2001).

СВИНЕЦ

Свинец (Pb) широко распространен в земной коре (1,6 10~3 %). В почвах обычно содержится от 2 до 200 мг свинца на 1 кг. Со вре­мен Древнего Рима его применяют при прокладке водопроводов. В настоящее время свинец используют при этилировании бензи­на, в производстве электрических кабелей, свинцовых аккумуля­торов, в химическом машиностроении, атомной промышленности (для защиты от у-излучения), производстве пластмасс, хрусталя, эмалей, замазок, лаков, спичек и т. д. Объем современного произ­водства свинца составляет более 2,5 млн т в год. Мировое произ­водство свинца в 2000 г. достигло 6 млн т. В результате производ­ственной деятельности в природные воды ежегодно попадает 500—600 тыс. т свинца, а через атмосферу на поверхность земли оседает около 400 тыс. т этого металла. В воздух основная часть свинца (260 тыс. т) выбрасывается с выхлопными газами автотран­спорта, меньшая (30 тыс. т) — при сжигании каменного угля. Со­держание Pb в воздухе в значительной мере зависит от использо­вания бензина с добавлением тетраэтилсвинца в качестве антидетонатора. В настоящее время в России только 25 % бензина произ­водится без добавления тетраэтилсвинца. Ежегодный прирост со­держания Pb в воздухе —5%, а каждые 14 лет его количество в воздухе удваивается. Загрязнение окружающей среды происходит также при выплавке свинца и при сбросе вод из рудников. Накоп­ление РЪ на полях происходит за счет орошения сточными вода­ми, внесения удобрений, в основном фосфорных, в меньшей сте­пени азотных, органических, за счет известкования. Использова­ние пестицидов, содержащих свинец, может непосредственно привести к увеличению его содержания во фруктах и овощах, а при достаточно длительном применении таких пестицидов свинец поступает в продукты и из загрязненной почвы.

В радиусе нескольких километров от перерабатывающих сви­нец предприятий концентрация этого металла составляет (мг/кг): в томатах —0,6—1,2 мг/кг, в огурцах —0,7—1,1, в перце—1,5— 4,5, в баклажанах — 0,5—0,75, в картофеле — 0,7— 1,5, в различных сортах винограда — 1,8—3,8. Содержание свинца в пшенице и го­рохе составляет 20—22 мг/кг, а в зеленой и сухой растительной массе, потребляемой как фураж, — соответственно около 60 и 36 мг/кг. Откармливание сельскохозяйственных животных таким фуражом представляет серьезную опасность из-за загрязнения свинцом молока и мяса этих животных. Среднее содержание свинца в большинстве растений — 2—3 мг/кг. Меньше всего его в бобовых, больше всего в кабачках.

Жестяные банки, в которых производят от 10 до 15 % пищевых продуктов, — основной источник поступления в них свинца. Сви­нец попадает в продукт из свинцового припоя в швах банки. Уста­новлено, что около 20 % свинца в ежедневном рационе людей (кроме детей до 1 года) поступает из консервированной продук­ции, в том числе 13—14 % из припоя, а остальные 6—7 % — из са­мого продукта. В последнее время с внедрением новых методов пайки и закатки банок содержание свинца в консервированной продукции уменьшается.

Около 10% поглощенного с пищей, водой и воздухом свинца абсорбируется в желудочно-кишечном тракте. На степень абсорб­ции могут влиять различные факторы. Например, снижение со­держания кальция приводит к усилению абсорбции свинца. Вита­мин D увеличивает поглощение как кальция, так и свинца. Недо­статок железа также способствует абсорбции свинца, что наблюдается при голодании. К такому же эффекту приводит диета с повышенным содержанием углеводов, но дефицитом белков. Содержание Pb в хлорированной водопроводной воде больше, чем в нехлорированной.

После попадания в кровеносную систему свинец разносится по всему телу, включаясь в клетки крови и плазму. В крови сви­нец в основном включается в эритроциты, где его концентрация почти в 16 раз выше, чем в плазме. Некоторое количество свинца поступает в мозг, однако накапливается там незначительно. Уста­новлено, что полупериод биологического распада— время, необхо­димое для снижения вдвое от исходного содержания накопивше­гося в органе или в организме металла, —для свинца составляет в организме в целом 5 лет, в костях человека 10 лет.

Симптомы интоксикации растений свинцом — темно-зеленая окраска листьев, скручивание старых листьев, чахлая листва, бу­рые короткие корни. С растительной питой РЬ попадает в орга­низм животных и человека. У человека происходят изменения в нервной системе, проявляющиеся в головной боли, головокру­жениях, повышенной утомляемости, раздражительности, наруше­нии сна, ухудшении памяти. Поражение периферической нервной системы выражается в так называемых свинцовых параличах, при­водящих к параличу мышц рук и ног. Дефицит Са, Р, Fe, Cu, Mg, неполноценное питание приводят к увеличению всасывания свинца в кровь. У позвоночных животных свыше 90 % всосавше­гося свинца фиксируется в костях, а также во внутренних органах. Острое отравление свинцом обычно проявляется в виде желу­дочно-кишечных расстройств. Вслед за потерей аппетита, диспеп­сией, запорами могут последовать приступы колик с интенсивны­ми пароксизмальными болями в животе. Сокращение периода жизнедеятельности эритроцитов при отравлении свинцом может стать причиной анемии.

Установленное экспертами ФАО/ВОЗ максимально допустимое поступление свинца для взрослого человека составляет 3 мг в неделю, т. е. допустимая суточная доза (ДСД) составляет около 0,007 мг/кг массы тела; ПДК свинца в питьевой воде — 0,03 мг/л, воздухе -3 мкг/м3, почве — 20 мг/кг, воде — 0,03 мг/л. ПДК свинца в основ­ных пищевых продуктах в соответствии с требованиями СанПиН 2.3.2.1078—01 составляет в моллюсках и ракообразных 10,0, яич­ном порошке, желатине, поваренной соли — 2,0, почках, рыбе, рыбопродуктах, сахаре, шоколаде — 1,0, молоке, масле, мясе, яй­цах, овощах, фруктах — 0,1—0,5 мг/кг (приложение 1).

КАДМИЙ

Кадмий (Cd) — один из самых опасных токсикантов внешней среды. Обозначение химического символа кадмия — Cd в англо­язычной литературе расшифровывается как cancer disease (рако­вое заболевание) (игра слов). Длительное воздействие поступаю­щего в легкие с табачным дымом оксида кадмия вызывает рак лег­ких. Табак больше, чем другие растения, накапливает соли кадмия из почвы (до 2 мг/кг). Допустимое содержание кадмия в основных продуктах питания во много раз меньше. В рыбе оно составляет 0,1 мг/кг; мясе — 0,05; овощах и фруктах — 0,03; хлебе — 0,02; мо­локе—0,01 мг/кг. Содержание кадмия в земной коре невелико

(8- 10~6%). В воздух Cd, как и свинец, поступает при сжигании угля, нефтепродуктов, природного газа на теплоэлектростанциях, с газовыми выбросами предприятий, производящих или использу­ющих кадмий, при орошении сточными водами, внесении в почву фосфорных, азотных и органических удобрений. Попадая с не­очищенными стоками промышленных предприятий в природные водоемы, растворенный Cd осаждается и накапливается в донных отложениях. Наряду со свинцом и ртутью кадмий не относится к жизненно необходимым металлам. Будучи аналогом цинка, Cd способен замещать этот элемент в цинксодержащих ферментах с потерей их ферментативных свойств.

Наиболее чувствительны к кадмию бобовые культуры, шпинат, редис, морковь, овес. У поврежденных под действием кадмия рас­тений отмечены побурение краев листьев, хлороз, покраснение жилок и черешков, скручивание листьев, побурение и нарушение развития корней.

Большая часть кадмия поступает в организм человека с расти­тельной пищей, меньшая — с водой и воздухом. У человека всасы­вание в кровь поглощенного с пищей и водой Cd находится на уровне 5 %, с воздухом —до 80 %. Больше всего Cd накапливается в печени и почках, что приводит к развитию почечной недоста­точности. К характерным болезням горожан, вызываемым Cd, от­носятся также гипертония и ишемическая болезнь сердца. Избы­ток кадмия в среде вызывает у человека болезнь Итаи-Итаи (Ков-да, 1985). При хронической интоксикации кадмием наблюдаются головные боли, сухость во рту, нарушение обоняния, тошнота, го­ловокружение, раздражительность, боли в костях и суставах, пора­жение печени, появление каймы на зубах.

Кадмий медленно выводится из организма. Период его полу­выведения составляет более 10 лет. Достаточное количество желе­за в крови, по-видимому, тормозит аккумуляцию кадмия. Как противоядие при отравлении кадмием действуют высокие дозы витамина D.

Установленное ВОЗ допустимое поступление кадмия для взрос­лых людей — 500мкг в неделю, т. е. допустимое суточное потребле­ние (ДСП) — 70 мкг/сут, а ДСД — 1 мкг/кг массы тела.

РТУТЬ

Ежегодно в мире получают более 10тыс. т ртути (Hg). Из них примерно 25 % используют для производства электродов, необхо­димых при получении хлора и щелочей, 20 — электрического обо­рудования, 15 — красок, 10 — ртутных приборов, таких, как тер­мометры, 5 — зеркал и 3 % — в качестве ртутной амальгамы при лечении зубов. Еще около 25 % производимой ртути использу­ют в других отраслях промышленности: при получении детонаторов, катализаторов (например, для производства ацетальдегида и поливинилхлорида), в производстве бумажной пульпы, фарма­цевтических и косметических средств, в агрохимии, а также в во­енных целях. Промышленное значение имеют высокотоксичные неорганические соединения ртути, в частности сулема, из кото­рой получают другие ртутные соединения и которая применяется при травлении стали. Сулема вызывает смертельные отравления при приеме внутрь в количестве 0,2—0,3 г. Органические соеди­нения ртути применяли в качестве фунгицидов при обработке зерна. Однако с тех пор как стало известно об опасности подоб­ных соединений, во многих странах их использование было зап­рещено.

Подсчитано, что кроме 10 тыс. т ртути, добываемых в мире при горнорудных разработках, еще 10 тыс. т металла выделяется в ок­ружающую среду при сгорании угля, нефти и газа, добыче пустой породы. Естественным образом ежегодно от 30 до 150 тыс. т ртути выделяется при дегазации земной коры и океанов.

Высокой токсичностью обладают пары ртути и ее соединения, которые поступают в организм через дыхательные пути, слизис­тые оболочки, неповрежденную кожу. Сама жидкая ртуть не обла­дает выраженными токсическими свойствами. Пары ртути пора­жают нервную систему, наблюдаются быстрая утомляемость, по­вышенная возбудимость, ухудшение памяти, головные боли, дрожание конечностей. Избыток ртути в среде вызывает у людей болезнь Миномата (Ковда, 1985). Токсическая опасность ртути обусловлена ее взаимодействием с SH-группами белков. Блокируя их, ртуть изменяет биологические свойства тканевых белков и инактивирует ряд гидролитических и окислительных ферментов. С токсикологической точки зрения ртуть наиболее опасна, ког­да она присоединена к углеродному атому метиловой, этиловой или пропиловой группы — это алкильные соединения с короткой цепью. Металлическая ртуть может метилироваться в две стадии: Hg -» CH3Hg⁺ -» (CH₃)₂ Hg. Процесс метилирования ртути являет­ся ключевым звеном в ее биокумуляции по пищевым цепям вод­ных экосистем: как ионы метилртути, так и диметилртуть сорби­руются организмом.

Ртуть аккумулируют планктонные организмы (например, водо­росли), которыми питаются ракообразные. Последних поедают рыбы, а рыб — птицы. Концевыми звеньями пищевых цепей не­редко бывают чайки и орланы. Человек может включаться в пище­вые цепи на любом этапе и, в свою очередь, тоже становиться концевым звеном; большей частью это происходит в результате потребления рыбы. В водной пищевой цепи концентрация метилртути от звена к звену увеличивается, так как метилртуть раство­рима в жирах, она легко переходит из воды в живые организмы. Если в основных пищевых продуктах содержание ртути менее 60 мкг на 1 кг продукта, то в пресноводной рыбе из незагрязненных рек и водохранилищ оно составляет от 100 до 200 мкг/кг мас­сы тела, а из загрязненных — 500—700 мкг/кг.

Содержание ртути в рыбах, обитающих в природных водоемах, считают равным 0,1—0,2 мг/кг. ВОЗ предложила считать предель­но допустимой концентрацией 0,5 мг/кг; эта величина, вероятно, завышена.

Метилртуть выводится из организма частично через почки, а в основном через печень и желчь, а далее с фекалиями. Продолжи­тельность выведения соединений ртути из организма — полупери­од биологического их распада, по-видимому, составляет около 70 дней, однако при массовых отравлениях он может увеличиваться до 190 дней и более.

Отказ от питания рыбой тоже не служит надежной защитой от поступления в организм ртути, поскольку рыбную муку использу­ют в качестве корма для сельскохозяйственных животных и пти­цы. Даже растительные продукты могут быть источником ртути, поскольку средства для улучшения структуры почвы, добавляемые в компост, могут содержать ртуть.

Допустимое недельное поступление ртути не должно превышать 0,3мг на человека, в том числе метилртути не более 0,2 мг, что эк­вивалентно 0,005 мг/кг и 0,0033 мг/кг массы тела за неделю. В со­ответствии с СанПиН 2.3.2.1078—01 ПДК ртути в рыбе и рыбо­продуктах составляет 0,2—0,5 мг/кг, поваренной соли и шокола­де—0,1, прочих продуктах — 0,01—0,05 мг/кг (приложение!). ПДК ртути в воздухе — 3 • 10^~5 мг/м3, воде — 5 • 10^~5 мг/л.

МЫШЬЯК

Мышьяк (As) широко распространен в окружающей среде. Он встречается почти во всех почвах. Мировое производство мышья­ка составляет приблизительно 50 тыс. т/год. В последнее время производство мышьяка каждые 10 лет возрастает на 25 %. Мышь­як применяется в металлургии при получении некоторых сплавов для увеличения твердости и термостойкости сталей. В химической промышленности мышьяк используется в производстве красящих веществ, а также стекла и эмалей.

Наиболее распространенные неорганические соединения мы­шьяка — оксид трехвалентного мышьяка (III) As₂O₃ и оксид пяти­валентного мышьяка (V) As₂O₅. Другими важными соединениями мышьяка являются хлорид мышьяка (III) и различные соли, та­кие, как арсенат свинца, а также газообразное водородное соеди­нение арсин (Аs Нз). По степени снижения токсичности соедине­ния мышьяка располагаются в следующий ряд:

АsН₃ > As³ > As⁵ Для мышьяка, как и для ртути, характерна реакция метилиро­вания. В природе наблюдается переход арсенатов в арсениты, а за­тем при их метилировании происходит образование метилмышьяковой и диметилмышьяковистой кислот. В аэробных условиях об­разуется триметиларсин, в анаэробных — диметиларсин, включа­ющиеся в пищевые цепи и сети.

Мышьяк присутствует почти во всех пресных водах. Однако со­держание его в питьевой воде из различных источников определя­ется природой залегающих пород. В некоторых геологических формациях залегает арсенопирит, который является источником мышьяка в пресных водах и приводит к увеличению его концент­рации до 0,5—1,3 мг/л. Регулярное использование таких вод в до­машнем хозяйстве может привести к избыточному поступлению мышьяка в организм и вызвать симптомы хронического отравле­ния мышьяком.

В результате широкого распространения в окружающей среде и использования в сельском хозяйстве мышьяк присутствует в боль­шинстве пищевых продуктов. Обычно его содержание в них неве­лико — менее 0,5 мг/кг — и редко превышает 1 мг/кг, за исключе­нием некоторых морских организмов, которые аккумулируют этот элемент. При отсутствии значительных загрязнений содержание мышьяка в хлебных изделиях составляет до 2,4 мг/кг, фруктах -до 0,17, напитках —до 1,3, мясе—до 1,4, молочных продуктах — до 0,23 мг/кг. В морепродуктах содержится больше мышьяка, обычно на уровне 1,5—5,3 мг/кг.

Промышленные, а также случайные загрязнения могут привес­ти к значительному увеличению естественного уровня мышьяка в пищевых продуктах и напитках. При использовании соединений мышьяка в составе пестицидов для обработки виноградников от­мечены случаи отравления винами.

Мышьяк может вызвать как острые, так и хронические отрав­ления. Острые отравления хорошо известны судебным кримина­листам. Хронические отравления мышьяком проявляются в про­грессирующем похудании, острых болях в конечностях, наруше­нии памяти, речи, развитии психозов, нарушении кожной чувствительности, развитии дерматитов, поражении печени.

Токсическое действие мышьяка обусловлено связыванием им сульфгидрильных групп белков и ингибированием действия мно­гих ферментов, участвующих в процессах клеточного метаболизма и дыхания.

Хроническое отравление мышьяком и его соединениями воз­никает при длительном употреблении питьевой воды с содержа­нием 0,3—2,2 мг/л мышьяка и приводит к потере аппетита и сни­жению массы тела, желудочно-кишечным расстройствам, перифе­рийным неврозам, конъюнктивиту, гиперкератозу и меланоме кожи. Меланома возникает при длительном воздействии мышьяка и может привести к развитию рака кожи. Разовая доза мышьяка 30 мг смертельна для человека.

Экспертами ФАО и ВОЗ установлена ДСД мышьяка 0,05мг/кг массы тела, что для взрослого человека составляет около 3 мг/сут. 80

ПДК мышьяка в соответствии с требованиями СанПиН 2.3.2.1078—01 составляет для моллюсков и ракообразных 5,0 мг/кг; рыбопродук­тов, сахара, шоколада, поваренной соли— 1,0; грибов —0,5; мяса, яиц, масла, творога, хлеба, круп, овощей, фруктов —0,1—0,2; моло­ка, кисломолочных продуктов — 0,05 мг/кг (см. приложение 1). ПДК неорганических соединений мышьяка в воздухе 0,04 мг/м3 (по мы­шьяку), мышьяковистого водорода —0,1 мг/м3.

МЕДЬ

Медь (Си) — один из первых металлов, которые человечество начало использовать в чистом виде. Это объясняется не только простотой ее извлечения из руд, но и тем, что медь находится в природе в чистом виде. С открытием бронзы — сплава меди с оло­вом — начался бронзовый век. В настоящее время изделия из спла­ва цинка с медью и оловом (латунь) широко используют в быту миллионы людей в Китае и Индии.

Производство меди в мире достигает 6 млн т. В настоящее вре­мя мировое потребление меди снизилось вследствие замены меди алюминием в электротехнической промышленности.

Около половины меди используется в электротехнической и теплотехнической промышленности, для изготовления водопро­водных и отопительных систем, сварочного оборудования, в сель­ском хозяйстве и фармакологии.

Медь присутствует почти во всех пищевых продуктах. Суточ­ная потребность взрослого человека в меди — 2—2,5мг, т. е. 35— 40 мкг/кг массы тела, детей — 80 мкг/кг. Однако при нормальном содержании в пище молибдена и цинка — физиологических анта­гонистов меди, по оценке экспертов ФАО, суточное потребле­ние меди может составлять не более 0,5 мг/кг массы тела (до 30 мг в рационе).

Потребление в пищу большого количества солей меди вызыва­ет токсические эффекты у людей и животных. Они, как правило, обратимы. При случайном попадании больших количеств меди в организм людей, опрыскивающих виноградники бордоской сме­сью, проявляются симптомы поражения легких, которые гистоло­гически напоминают силикоз. Обычно силикоз развивается при длительном вдыхании пыли, содержащей диоксид кремния. При этом происходит постепенная атрофия эпителия дыхательных пу­тей. В некоторых случаях отмечена взаимосвязь между развитием рака легких и накоплением меди. Летальной для человека являет­ся концентрация меди 0,175—0,250 г/сут.

Гигиеническими требованиями к качеству и безопасности про­довольственного сырья и пищевых продуктов предусматривается обязательный контроль за содержанием меди в пищевых про­дуктах. ПДК меди в основных пищевых продуктах в соответствии с требованиями СанПиН 2.3.2.1078—01 составляет для шоколада, моллюсков, ракообразных, зародышей пшеницы 20—50 мг/кг; сы­ров, рыбы, круп — 10—15; хлеба, мяса, творога, овощей — 5—7; са­хара, яиц, поваренной соли —2—3; молока— 1,0; растительного масла — 0,5 мг/кг.

ЦИНК

Мировое производство цинка (Zn) составляет 5,5 млн т/год. В течение многих веков цинк использовался главным образом для получения латуни, которая широко применяется для изготовле­ния кухонной утвари и оборудования пищевых предприятий. Ок­сид цинка применяется при производстве резины и белого пиг­мента, а также электрических батареек.

Цинк присутствует во многих пищевых продуктах, особенно растительного происхождения, и напитках. В настоящее время ус­тановлено, что человеку с пищей необходимо получать цинк. Во многих странах существуют рекомендации по суточной норме по­требления этого металла. Цинк участвует в ряде важных биологи­ческих процессов, особенно ферментативных. Однако избыток цинка оказывает токсическое воздействие на организм.

Вдыхание окиси цинка вызывает развитие «литейной лихорад­ки». При этом появляется сладкий вкус во рту, затем через не­сколько часов развиваются озноб, общее недомогание, головная боль, сухой кашель, загрудинные боли, температура тела повыша­ется до 39—40 °С. Поступающие с пищей токсические дозы солей цинка действуют на желудочно-кишечный тракт. Это приводит к острому, но излечимому заболеванию, сопровождающемуся тош­нотой, рвотой, болями в желудке, коликами и диареей. При при­готовлении пищи с повышенной кислотностью нежелательно ис­пользовать емкости с цинковым покрытием, так как при этом ме­талл может растворяться. Поступление цинка в организм человека в дозе 6 г/сут может привести к летальному исходу.

ПДК цинка в основных пищевых продуктах в соответствии с требованиями СанПиН 2.3.2.1078—01 составляет в печени рыб, яичном порошке 200 мг/кг; мясе, яйцах, сырах, зерне, крупах, муке, шоколаде — 50—70; рыбе, твороге, хлебе, кондитерских из­делиях — 30—40; овощах, фруктах, поваренной соли, грибах — 10—20; молоке, питьевой воде — 5 мг/кг. ПДК оксида цинка в воз­духе — 0,5 мг/м^3.

ОЛОВО

Олово (Sn) в микроколичествах содержится в большинстве почв, в промышленных масштабах его добывают в немногих райо­нах земного шара. В настоящее время основным производителем олова является Малайзия.

Свыше половины добываемого олова идет на производство покрытий. Оловянные покрытия получают путем горячего луже­ния или погружения, а также путем гальванизации. Гальваничес­кие покрытия используются при изготовлении деталей для маши­ностроительной и электротехнической промышленности для обеспечения их устойчивости к коррозии. Для этой же цели при производстве консервных банок используются мягкие стали с гальваническим покрытием. Однако при длительном хранении консервов олово может переходить в.продукты и при накоплении в больших количествах отрицательно действует на организм. По­этому жестяные банки после лужения дополнительно покрывают лаками, а количество олова в консервах контролируют. Срок хра­нения консервов, вырабатываемых в жестяной банке, устанавли­вают с учетом предупреждения накопления больших количеств олова (на 1 кг продукта не более 200 мг для взрослых и 100 мг

для детей).

Высокая концентрация олова в пище может привести к остро­му отравлению. Токсичная доза олова для человека составляет 5— 7 мг/кг массы тела. После употребления пищи с содержанием оло­ва 250 мг/кг возникают тошнота, рвота и другие симптомы отрав­ления.

ЖЕЛЕЗО

Железо (Fe) является вторым наиболее распространенным ме­таллом после алюминия и пятым по распространенности хими­ческим элементом в земной коре.

Железо занимает важное место в практической деятельности людей. Без него не было бы цивилизации. Его используют больше других металлов в виде сплавов или в чистом виде. В развитии че­ловечества был так называемый железный век. В настоящее время потребность в металле не снизилась, а даже возросла. Основным источником получения железа являются природные руды: гема­тит, магнетит, лимонит и сидерит.

Почти все пищевые продукты содержат железо в самых разных количествах. Железо является необходимым микроэлементом. Служба здравоохранения Великобритании рекомендует потребле­ние железа с пищей мужчинам 10 мг/сут, а женщинам 12 мг/сут.

Несмотря на то что поглощение железа тщательно регулируется содержанием металла в организме, иногда оно может поглощаться в избыточном количестве. В результате этого металл накапливает­ся в организме. При повышенном содержании железа в воздухе развивается болезнь сидероз, происходят значительные патологи­ческие изменения в легочной ткани, обнаруживаемые рентгеноло­гически. У детей после случайного приема 0,5 г железа »ли 2,5 г сульфата железа наблюдалось состояние шока. Концентрация же-

леза 7—35г/сут является летальной для человека, 200мг/сут — токсичной.

Поэтому гигиеническими нормами предусматривается конт­роль содержания железа в пищевой продукции. Загрязнение пи­щевых продуктов железом может происходить через сырье, при контакте с металлическим оборудованием и тарой, что обусловли­вает соответствующие меры профилактики.