З позицій санітарної токсикології пріоритетне значення серед важких металів мають свинець, ртуть і кадмій, а також миш'як (традиційно розглядаються в комплексі), що володіють високою токсичністю, здатністю накопичуватися в організмі при тривалому надходженні з харчовими продуктами і обумовлювати віддалені наслідки (мутагенні, канцерогенні).
Особливу увагу слід приділяти вмістом важких металів в продовольчій сировині, отриманому в районах геохімічних аномалій з підвищеним рівнем їх в об'єктах природного середовища; в зонах розташування підприємств металургійної, машинобудівної, гірничодобувної, хімічної промисловостей; поблизу великих автомагістралей і міст; при інтенсивному використанні мінеральних добрив. На ступінь накопичення токсикантів в сільськогосподарської продукції впливають: рівень забрудненості ґрунту та інших об'єктів природного середовища; біологічні особливості рослин (наприклад, особливу здатність акумулювати кадмій з грунту мають листові овочі, буряк і морква); нераціональне застосування мінеральних добрив, пестицидів; гео- і агрохімічна характеристика грунтів, Так, ртуть добре проникає в рослини прямо пропорційно її концентрації в грунті. Винятком є кислі грунти, в яких ртуть знаходиться в погано розчинних формах (на відміну від інших важких металів і миш'яку). При концентрації ртуті в грунті до 2,5 мг / кг в рослинах не може накопичуватися небезпечне для людини кількість цього елемента.
При плануванні профілактичних заходів по максимальному зниженню надходження свинцю з харчовим раціоном необхідно враховувати всі шляхи забруднення їм продуктів; як екологічно обумовлені (описані вище), так і при використанні лудженої, глазурованої керамічної і емальованого посуду, консервних банок, барвників, пакувальних матеріалів (з полівінілхлориду). Так, показано, що численні важкі отруєння свинцем спостерігалися при зберіганні кислих продуктів рідкої консистенції (кислого молока, домашнього вина, пива, яблучного соку і ін.) В керамічному посуді. Концентрація свинцю в цих продуктах становила 200-1500 мг / л.
Ртуть, шляхи забруднення харчових продуктів. Токсична небезпеку ртуті і її з'єднань
Ртуть досить легко витягається з руд і, незважаючи на відносно обмежене практичне застосування, широко відома протягом багатьох століть. Ртуть - своєрідний метал, в нормальних умовах це рідина. Саме через це ртуть була названа "рідким сріблом". В епоху Ренесансу ртуть в основному цінувалася своїми медичними властивостями, використовувалася в суміші з іншими металами як засіб сріблення дзеркал. Для середньовічних алхіміків ртуть мала особливу цінність і відігравала важливу роль в пошуках філософського каменю - таємничого речовини, яке перетворює прості метали в золото. Тільки в останнє сторіччя доведено, що ртуть бере участь у багатьох хімічних реакціях як каталізатор. Завдяки своїм властивостям вона знаходить широке застосування в промисловості. Щорічно в світі отримують більше 10 тис.т ртуті. З них приблизно 25% використовують для виробництва електродів при отриманні хлору і лугів, 20% - в електричному обладнанні, 15% - при виробництві фарб, 10% - для виробництва ртутних приладів таких, як термометри, 5% - у виробництві дзеркал, в агрохімії і 3% в якості ртутної амальгами при лікуванні зубів. Ще близько 25% виробленої ртуті використовується в інших галузях промисловості: при отриманні детонаторів, каталізаторів (наприклад, для виробництва ацетальдегіду та полівінілхлориду), у виробництві паперової пульпи, фармацевтиці та косметиці, а також у військових цілях. Промислове значення мають високотоксичні неорганічні сполуки ртуті, зокрема сулема, з якої отримують інші сполуки ртуті і яка застосовується при травленні стали. Сулема викликає смертельні отруєння при вживанні в кількості 0,2. 0,3 м Органічні сполуки ртуті застосовували в якості фунгіцидів при обробці зерна. Однак з тих пір, як стало відомо про небезпеку подібних з'єднань, у багатьох країнах їх використання було заборонено.
Підраховано, що крім 10 тис.т ртуті, що видобуваються в світі при гірничорудних розробках, ще 10 тис.т металу виділяється в навколишнє середовище при згорянні вугілля, нафти і газу, видобутку порожньої породи і інших індустріальних розробках. Природним чином щорічно від 30 тис. До 150 тис. Т ртуті виділяється при дегазації земної кори і океанів.
Ртуть відноситься до числа розсіяних в природі мікроелементів. За поширенням в земній корі вона займає 62-е місце, середня концентрація становить 0,5 мг / кг. У природі ртуть знаходиться в 3-х окислених станах: металева або атомарна, окислена зі ступенем окислення +1 і окислена зі ступенем окислення +2. Властивості ртуті в різних ступенях окислення (+ 1, + 2) визначаються окислювально-відновним потенціалом розчину і присутністю комплексних сполук. Іон Нg 2+ може утворювати стабільні комплекси з біологічними сполуками, особливо через сульфгідрильні групи. У водному розчині утворюються 4 з'єднання з хлором НgСl, HgCl2. HgCl3 - і HgCl4 2 -.
У харчових продуктах ртуть може бути присутнім в 3-х видах: атомарна ртуть, окислена ртуть Нg2 2+ і алкілртуть - сполуки ртуті з алкилирующими сполуками.
Ртуть акумулюють планктонні організми (наприклад, водорості), якими харчуються ракоподібні. Ракоподібних поїдають риби, а риб птиці. Кінцевими ланками харчових ланцюгів нерідко бувають чайки і орлани. Людина може включатися на будь-якому етапі і, в свою чергу, теж ставати кінцевим ланкою; здебільшого це відбувається в результаті споживання риби.
У водному харчового ланцюга концентрація метилртути від ланки до ланки збільшується, так як метилртуть розчинна в жирах, вона легко переходить з води в водні організми.
Метилртуть виводиться з організму частково через нирки, а в основному - через печінку і жовч, а також з фекаліями. Тривалість виведення сполук ртуті з організму - напівперіод біологічного їх розпаду, мабуть, становить близько 70 днів, однак при масових отруєннях населення в Іраку, яке споживає насіннєве зерно, оброблене фенілртуть, виявилося, що процес виведення ртуті залежить від особливостей організму кожної людини. У 10% населення період напіврозпаду в організмі був понад 190 днів.
Однак відмова від харчування рибою теж не служить надійним захистом від надходження в організм ртуті, якщо виробляють рибну муку і використовують її в якості корму для домашніх тварин. Навіть рослинні продукти можуть бути джерелом ртуті, якщо до компосту додати засіб для поліпшення структури грунту, що містить ртуть.
Таким чином, визначення ртуті в харчових продуктах та інших біологічних об'єктах вимагає особливої уваги і точності для виключення ртутного отруєння організму.
Допустиме тижневе надходження не повинно перевищувати 0,3 мг на людину, в тому числі метилртути не більше 0,2 мг, що еквівалентно 0,005 мг / кг і 0,0033 мг / кг маси тіла за тиждень. У питній воді до 0,001 мг / л, а для всіх інших харчових продуктів -близько 005 мг / кг.
Допустима величина ртуті для риби становить 0,5 мг / кг.
Кадмій, його токсичність і джерела забруднення
Кадмій є одним з найнебезпечніших токсикантів зовнішнього середовища. У природному середовищі кадмій зустрічається в
дуже малих кількостях, саме тому його отруйну дію було виявлено лише недавно. В останні 30-40 років він все більше застосовується в промисловості. Кадмій міститься в мазуті і дизельному паливі, звільняючись при його згоранні; використовується в якості присадки до сплавів, при нанесенні гальванічних покриттів (кадміювання неблагородних металів), для отримання кадмієвих пігментів, необхідних для виробництва лаків, емалей і кераміки, як стабілізатор пластмас (наприклад, полівінілхлориду), в електричних батареях. В результаті всього цього, а також при спалюванні кадмійсодержащіх пластмасових відходів кадмій може потрапляти в повітря. Наприклад, в Балтійське море щорічно надходить 200 т кадмію, в тому числі 45% - з повітря. У всьому світі, судячи за наявними даними, в навколишнє середовище викидається приблизно 500 т. Кадмій також зазвичай супроводжує в природних рудах інших металів, найчастіше цинку. Співвідношення кадмію і цинку в мінералах і грунтах варіює від 1: 100 до 1: 1 000.
Кадмій небезпечний в будь-якій формі - прийнята всередину доза в 30. 40мг вже може виявитися смертельною. Тому навіть споживання напоїв з пластмасової тари, матеріал якої містить кадмій, є надзвичайно небезпечним. Поглинене кількість кадмію виводиться з організму дуже повільно (0,1% на добу), легко може відбуватися хронічне отруєння. Найбільш ранні симптоми його - ураження нирок та нервової системи з подальшим виникненням гострих кісткових болів. Характерно також порушення функції легенів.
В організмі кадмій в першу чергу накопичується в нирках, і після досягнення порогової концентрації - близько 0,2 мг кадмію на 1 г маси нирок - з'являються симптоми важкого отруєння і майже невиліковного захворювання.
Кадмій майже неможливо вилучити з природного середовища, тому він все більше накопичується в ній і потрапляє різними шляхами в харчові ланцюги людини і тварин.
Найбільше кадмію ми отримуємо з рослинною їжею. Кадмій легко переходить з ґрунту в рослини, останні поглинають до 70% кадмію з грунту і лише 30% - з повітря. В окремих продуктах, досліджених в США, Австралії, Великобританії, країнах СНД виявлені наступні кількості кадмію (мкг / кг): в хлібі - 2. 4,3, зернових - 28. 95, горосі -15. 19, квасолі -5. 12, картоплі-12. 50, капусті - 2. 26, помідорах- 10. 30, салаті - 17. 23, фруктах - 9. 42, олії - 10. 50, цукрі - 5. 13, яблуках - 2. 19 . Експерти ФАО вважають, що дорослий людині раціоном отримує 30. 150 мкг кадмію в добу, причому в Європі - 30. 60 мкг, в Японії - 30. 100 мкг, в кадмієвих геохімічних районах - близько 300 мкг.
Кількість кадмію, що потрапляє в організм людини, залежить не тільки від споживання їм кадмійсодержащіх харчових продуктів, а й значною мірою від якості його дієти. Зокрема, залізо може помітно змінити акумуляцію кадмію. Достатня кількість заліза в крові, очевидно, гальмує акумуляцію кадмію. Крім того, великі дози вітаміну D діють як протиотрута при отруєнні кадмієм.
Всесвітня організація охорони здоров'я вважає максимально допустимої величину надходження кадмію для дорослих людей 500 мкг на тиждень, тобто ДСП - 70 мкг / сут, а ДСД -1 мкг / кг маси тіла.
Свинець, його токсичність і джерела забруднення
Свинець відноситься до найбільш відомим отрут і серед сучасних токсикантів грає досить помітну роль.
Дійсно, про небезпеку, пов'язану з використанням металу і свинцевих виробів, людству було відомо, по принаймні, 2 000 років тому. За часів розквіту Стародавнього Риму були введені у вжиток свинцеві труби для водопроводів і металеві сплави, що містять свинець, для кухонного посуду і судин для пиття. Можна з упевненістю вважати, що в цей період представників вищих верств римського суспільства в організмі накопичувалися підвищені кількості свинцю. Дослідження вмісту свинцю в скелетах з поховань того часу підтверджує це припущення. На цих даних базуються теорії, що пояснюють занепад римської могутності хронічним свинцевим отруєнням тодішньої інтелігенції. Отруєння, які спостерігали в Стародавній Греції у працювали зі свинцем людей, отримали назву сатурнизма або плюмбізма. Симптомами отруєння були кольки, що супроводжувалися маячних станом і паралічами. На цьому наголосив ще Гіппократ в400г.дон.е. спостерігаючи за людьми, які працювали зі свинцем. За часів Плінія (початок нашої ери) корабельні теслі, покриваючи остов корабля свинцевими білилами, зав'язували рот, щоб уникнути отруєння.
Обставини смерті австрійського композитора Вольфганга Амадея Моцарта (1756-1791 рр.) Породили версію про його отруєння. Сучасний дослідник англієць Френсіс Карр, який написав про "справу Моцарта" цілу книгу, вважає, що це була отрута аква Тофан - суміш з блідо-сірого миш'яку, окису свинцю і сріблястою сурми.
Свинець перебуває в микроколичествах майже повсюдно. У грунтах зазвичай міститься від 2 до 200 мг / кг свинцю. Свинець, як правило, супроводжує іншим металам, найчастіше цинку, заліза, кадмію та срібла. Великі поклади свинецсодержащих руд зустрічаються у багатьох частинах світу. Головними державами, що володіють запасами свинцевих руд, є США, Росія, Австралія, Канада, Перу, Мексика, Китай, Болгарія. Найбільш поширеними рудами є галеніт - свинцевий блиск (сульфід свинцю), церуссит (карбонат свинцю) і англезит (сульфат свинцю). Світове виробництво свинцю до 2 000 році складе 6 млн т. Широке використання свинцю людиною пояснюється легкістю його виділення з руд.
Свинець використовують у вигляді металу і у вигляді його хімічних сполук. Найбільша частка видобутого свинцю використовується на виготовлення свинцевих акумуляторів для автомобілів, електротранспорту та інших цілей. Свинець застосовують також для покриття кабелів. Щорічно в Великобританії для цих цілей використовується близько 60 тис. Т свинцю. Його традиційно використовують для виготовлення куль і снарядів, для пайки швів жерстяних банок, при виробництві двигунів, в поліграфії. Оксид свинцю застосовують для виготовлення білил, свинцевого сурику, глазурования керамічних виробів. Солі свинцю широко використовуються у виробництві скляних виробів, для виготовлення високоякісного кришталю, телевізійних трубок і флуоресцентних ламп.
Після потрапляння в кровоносну систему свинець розноситься по всьому тілу, включаючись в клітини крові і плазму. У крові свинець в основному включається в еритроцити, де його концентрація майже в 16 разів вище, ніж в плазмі. Деяка кількість свинцю надходить в мозок, однак накопичується там незначно. Встановлено, що напівперіод біологічного розпаду - час, необхідний для зниження вдвічі від вихідного змісту накопичився в органі або в організмі металу - для свинцю становить в організмі в цілому 5 років, в кістках людини 10 років.
Метаболізм свинцю має багато схожого з метаболізмом кальцію. Обидва металу містяться в кристалічній структурі кісток, які в основному складаються з фосфату кальцію.
Свинець токсично впливає на 4 системи органів: кровотворну, нервову, шлунково-кишкову і ниркову. Гостре отруєння свинцем зазвичай проявляється у вигляді шлунково-кишкових розладів. Слідом за втратою апетиту, диспепсією, запорами можуть послідувати напади кольок з інтенсивними пароксизмальними болями в животі. Це так звані "сухі сутички" або "Девонширський коліки". Цікаво відзначити, що ще в 1767 р сер Джордж Бейкер в "Нарисі про ендемічних кольках в Девонширі" вказав, що причиною цього захворювання були покриті свинцем жолоби, що використовувалися при виробництві сидру. Захворювання головного мозку в результаті впливу свинцю у дорослих зустрічаються рідко, але у дітей бувають досить часто.
Скорочення періоду життєдіяльності еритроцитів при отруєнні свинцем може стати причиною анемії. Характерна блідість працювали зі свинцем вперше була описана ще французьким терапевтом Леннеком в 1831 р
Добре вивчено вплив свинцю на нервову систему, як центральну, так і периферичну. Крім гострої енцефалопатії, існують і більш м'які симптоми реагування нервової системи на надходження свинцю. До них відносяться зниження розумових здібностей і агресивна поведінка. Поразка периферичної нервової системи виражається в так званих "свинцевих паралічі", що призводять до паралічу м'язів рук і ніг. За часів сухого закону в США в 1930-х роках було кілька випадків паралічу стоп у танцюристів, які виступали в кабаре, де продавали самогонний джин, забруднене свинцем.