Химические элементы в биосфере. Классификация биогенных элементов по функциональной роли и содержанию в организме. Биогеохимические цикл

Добыча и переработка мышьяксодержащих руд и минералов, пирометаллургия и получение серной кислоты, сжигание каменного угля, нефти, торфа, сланцев, синтез и использование мышьяксодержащих ядохимикатов, препаратов, антисептиков и реагентов играют существенную роль в загрязнении мышьяком объектов природы,атмосферы и воздуха рабочей зоны.

Основные расстройства, вызываемые мышьяком:

1. Нарушение тканевого  дыхания и снижение энергетических  ресурсов клетки в результате  метаболического разобщения окислительного  фосфорилирования. Этот эффект реализуется  несколькими путями в зависимости  от валентной формы мышьяка.

2. Общий ацидоз, развивающийся  вследствие угнетения окислительных  процессов и накопления в тканях  молочной,пировиноградной кислоты  и других кислых продуктов  обмена.

3. Нарушение гемодинамики  из-за паралича капилляров, увеличения  порозности стенок кровеносных  сосудов,расстройства сердечной  деятельности, местного токсического  действия на выделительные органы, что приводит к значительному  обезвоживанию организма,потере  солей.

4. Гемолиз и анемия, усиливающие гипоксию тканей, обусловленную не только расстройством реакций окислительного фосфорилирования, но и нарушением транспорта кислорода вследствие включения мышьяка в молекулу Mb.

5. Дегенеративное и некротическое  поражение тканей в местах  их контакта с мышьяком.

В малых дозах мышьяк действует подобно наркотику, вызывая ощущение силы и здоровья, которое сменяется подавленностью при отмене. Развивается толерантность (привыкание к дозе).

Мышьяк поступает в организм при ингаляции, с пищей и водой. Кроме того, многие его соединения способны проникать через неповрежденную кожу, слизистые оболочки и плаценту [9].

 

4. Ртуть

 

В организм человека ртуть поступает в наибольшей мере с рыбопродуктами. В молодых животных ртути меньше, чем в старых. В хищниках больше, чем в объектах, которыми они питаются. Особо «отличившиеся» рыбы - тунец - содержат до 0.7 мг/кг и более. Отсюда следует, что в питании не следует злоупотреблять хищной рыбой.

В растительных продуктах ртуть больше всего содержится в орехах, в какао- бобах и шоколаде (до 0,1 мг/кг). В большинстве остальных продуктов содержание ртути не превышает 0,01-0,03 мг/кг. С пищей человек в сутки получает ее 20 мкг.

Органические и неорганические соединения ртути, широко используемые в домашнем хозяйстве,медицине, сельском хозяйстве и в промышленности, редко становятся причиной острых и хронических отравлений. Опасность острого отравления возникает при ингаляции концентрированных паров, например, при разрыве ламп с парами ртути, увеселительных предметов, после приема внутрь примерно 10 мл металлической ртути.

Смертельная доза растворимых солей ртути при введении в желудок, по данным разных авторов, 0,2-0,5 г. Нитрит ртути вызывает острое отравление при более высоких дозах. Возможно острое отравление при поступлении в организм 2-3 г каломели. Описаны случаи острых отравлений при наличии в воздухе около 0.05 мг/л и даже только 0,00013-0,0008 мг/л ртути.

Токсичность паров ртути объясняется изменением химических свойств вещества при его измельчении, в предельном случае - атомизации вещества, которая является очень эффективным способом повышения его химической активности. Имеются сведения, что поступившие в дыхательные пути пары ртути резервируются в организме почти полностью. По другим данным, 2/3 ртути, содержащейся во вдыхаемом воздухе, из лёгких удаляется с выдыхаемым воздухом. Ртуть длительное время сохраняется в крови.

Действие оказывают главным образом ионы ртути. Поэтому особенно токсичны хорошо растворимые и легко диссоциирующие соли. Однако пары ртути действуют, вероятно, прежде всего, в канонизированном виде, и лишь гораздо позже, после ферментативного окисления, циркулирующая в крови «свободная» ртуть вступает в соединение с белковыми молекулами. В первую очередь ионы металла реагирует с SH-группами белков. Вероятна их реакция с СООН-группами. Инактивируя функциональные группы тканевых белков, ртуть изменяет конфигурацию и свойства белковых молекул, что приводит к резким изменениям (вплоть до полного подавления) ферментативной, гормональной и иммунологической активности белков [9].

 

9. ГИПО- И ГИПЕРМИКРОЭЛЕМЕНТОЗЫ

 

Микроэлементозы – болезни и симптомы, обусловленные дефицитом, избытком или дисбалансом микроэлементов. В зависимости от количества поступающих микроэлементов выделяют гипо- и гипермикроэлементозы.

Гипомикроэлементозы могут иметь экзо- и эндогенное происхождение. Экзогенные гипомикроэлементозы встречаются примерно у 20% местного населения биогеохимических провинций с недостаточным содержанием микроэлементов в окружающей среде. К эндогенным относятся гипомикроэлементозы, обусловленные наследственными или врожденными заболеваниями. Особую и малоизученную группу представляют вторичные эндогенные мик-роэлементозы, возникающие при инфекционных заболеваниях, ревматизме, туберкулезе, хронических заболеваниях пищеварительной системы, почек и ЦНС. Гипомикроэлементозы в этом случае развиваются, несмотря на поступление микроэлементов в организм в адекватных количествах и соотношениях. По количеству дефицитных микроэлементов гипомикроэлементозы разделяют на моно- и полигипомикроэлементозы.

Гипермикроэлементозы связаны с избыточным содержанием микроэлементов в окружающей среде естественного (геохимические провинции) или искусственного (техногенное загрязнение местности) происхождения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Жолнин, А.В. Общая химия. Биофизическая химия. Основные типы химических равновесий и процессов. Биогеохимия и экологические аспекты химических элементов. – Челябинск, 2010. – 163 с. Издание четвертое, переработанное и дополненное.
2. Ершов, Ю.А. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: учеб. для вузов / Ю.А. Ершов, В.А. Попков, А.С.Берлянд. – М.: Высша. шк., 2005 – 560 с.
4. Братков, В.В. Геоэкология: учеб. для вузов / В.В. Братков, Н.И. Овдиенко. – М.: Высш. шк., 2006 – 313 с.
5. Добровольский, В.В. Основы биогеохимии: учебник М.: Изд. Центр Академия, 2007. - 400 с
6. Хижняк, Н. Проблемы экологии «Человек и природа: противостояние или содружество» / Н. Хижняк, Е. Малетина // журнал «Химия». – 2007. – Т. 2, №7. – с. 140
7. Скальный, А.В. Биоэлементы в медицине / А.В. Скальный, И.А. Рудаков. – М.: Издательский дом «ОНИКС 21 век»: Мир, 2004. – 272 с.
8. Эмсли, Дж. Элементы. – М.: Изд-во "МИР", 2005. – 256 с.
9. Авцын, А.П. Микроэлемнтозы человека: этиология, классификация, органопатология / А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, М.А. Риш, А.С. Строчкова. – М.: Медицина, 2008. – 496 с.