Промышленной токсикологии
 Скачать 2.49 Mb.
|
|
алюминияв природные воды относятся атмосферные осадки, сточные воды различных производств и частичное растворение глин и алюмосиликатов. В природных водах алюминий присутствует в ионной, коллоидной и взвешенной формах. Средние концентрации алюминия в водах большинства озер Северного полушария составляют сейчас 0,13 мг/л, а в реках – 0,7…10 мг/л. Ионы алюминия обладают токсичностью по отношению ко многим видам водных живых организмов и человеку; токсичность проявляется, прежде всего, в кислой среде. Наиболее токсичными для водных организмов являются формы Al(OH)2+ и Al(OH)2+, превалирующие в водах с рН между 5,0…5,5. Токсическое действие на гидробионты оказывают растворимые соединения алюминия – нитраты и хлориды. Гибель рыбы и икры часто связывают также с образованием полимеров гидроксида алюминия, осаждающихся на жабрах и на поверхности икринок. На станциях водоподготовки в качестве коагулянта широко применяется сернокислый алюминий. При коагуляции избыточными дозами этого коагулянта мутность воды может возрастать. При содержании остаточного алюминия в воде на уровне 0,5 мг/л мутность воды не изменяется. Избыточные концентрации алюминия придают воде неприятный вяжущий привкус. Пороговая концентрация, установленная по изменению вкуса воды, для хлористого алюминия равна 0,5 мг/л. Эта же концентрация не изменяет прозрачность воды и принята в качестве ПДК. Естественными источниками поступления свинца в поверхностные воды являются процессы растворения минералов. Значительное повышение содержания свинца в окружающей среде (в том числе в поверхностных водах) связано с сжиганием углей, с применением тетраэтилсвинца в качестве антидетонатора в моторном топливе, с выносом в водные объекты со сточными водами рудообогатительных фабрик, ряда металлургических заводов, химических производств и др. В незагрязненных природных водах концентрация свинца составляет около 1 мкг/л. Концентрация свинца в природных водах более 0,1…0,3 мг/л вызывает гибель подавляющей части рыбы, при меньших концентрациях он накапливается в биомассе рыбы, что может вызвать отравление при пищевом потреблении. Содержание свинца в сточных водах 0,1 мг/л и более тормозит процесс их биологической очистки на очистных сооружениях. Свинец – промышленный яд, способный при неблагоприятных условиях оказаться причиной отравления. В организм человека проникает главным образом через органы дыхания и пищеварения. По разным данным человек поглощает с воздухом, водой и пищей 100…500 мкг свинца в день. От 1 до 3% поступающего свинца всасывается в кровь. Особенно энергично всасывание происходит в детском организме. Свинцовая интоксикация известна давно, однако для заболевания необходима сравнительно высокая концентрация металла в доступной форме. Клинические признаки свинцового отравления наблюдаются при достижении концентрации свинца в крови 800 мг/л. ПДК для свинца – 0,03 мг/л. Уже при концентрации 0,05 мг/л проявляется слабый общетоксический и мутагенный эффекты. В поверхностные воды соединения ртути могут поступать в результате выщелачивания пород в районе ртутных месторождений и в процессе разложения водных организмов, накапливающих ртуть. Значительные количества поступают в водные объекты со сточными водами электролизных производств, предприятий, производящих красители, пестициды, взрывчатые вещества, фармацевтические препараты. Теплоэлектростанции, работающие на угле, выбрасывают в атмосферу значительные количества соединений ртути, которые с мокрыми и сухими выпадениями попадают в водные объекты. В поверхностных водах соединения ртути находятся в растворенном и взвешенном состоянии. Растворенными формами являются комплексные органические и минеральные соединения, недиссоциированные молекулы. Содержание ртути в природных водоемах промышленных регионов изменяется в широких пределах – 0,0001…3 мкг/л. Концентрация ртути в воде водоема 5мкг/л и более вызывает гибель дафний. Токсическое действие ртути на рыбу начинается при концентрации 8 мкг/л. В планктоне водной системы содержание ртути составляет около 0,01 мкг/г, в мышечных тканях хищных рыб оно достигает 0,5…1,5мкг/г, а у птиц-рыболовов – 3…14мкг/г. «Время жизни» ртути в тканях рыб очень велико (400…1000 суток), т.е. она выводится крайне медленно. Ртуть накапливается в донных отложениях водоемов (в иле) и оказывает губительное действие на живые организмы, обитающие в них. Соединения ртути высокотоксичны: они поражают нервную систему человека, вызывают изменение слизистой оболочки, нарушения двигательной функции и секреции желудочно-кишечного тракта, изменения в крови и др. Ртутьорганические соединения наиболее токсичны для человека и биоты. Их доля в речных водах составляет 46% от общего содержания, в донных отложениях – до 6%, в рыбах – до 80-95%. ПДК ртути составляет 0,0005 мг/л. В природные воды мышьякпоступает из минеральных источников, районов мышьяковистого оруднения, а также из зон окисления пород полиметаллических, медно-кобальтовых и вольфрамовых руд. Значительные количества мышьяка поступают в водные объекты со сточными водами обогатительных фабрик, отходами производства красителей, кожевенных заводов и предприятий, производящих пестициды. Наиболее токсичными соединениями мышьяка являются мышьяковистая и мышьяковая кислоты и их соли (арсениты и арсенаты). Элементарный мышьяк менее токсичен, чем его соединения. Сульфаты и сульфиды мышьяка плохо растворимы в воде и поэтому менее опасны. Соединения мышьяка в повышенных концентрациях являются токсичными для организма животных и человека: они тормозят окислительные процессы, угнетают снабжение кислородом органов и тканей, нарушают обмен веществ. Мышьяк губительно действует на гидробионты; его концентрация в воде водоемов 1…3мг/л и более вызывает гибель окуня, судака, плотвы. Дафнии погибают при концентрации 0,2 мг/л. ПДК для мышьяка в воде составляет 0,003 мг/л. Источниками стронция в природных водах являются горные породы, а наибольшее его количество содержится в гипсоносных отложениях. Концентрация стронция в пресных водах обычно составляет 1-5 мг/л. Избыточное количество этого элемента в почвах, водах и продуктах питания вызывает «уровскую болезнь» у человека и животных ( по названию р.Уров в Восточном Забайкалье). Данное заболевание проявляется в серьезном поражении суставов, их деформации, задержке роста и др. Стронций не обладает резко выраженными кумулятивными свойствами, но имеет довольно широкий спектр действия при длительном поступлении в организм. Действие растворимых солей стронция на гидробионтов заключается в следующем. Нитрат стронция в концентрации 1,5…7,0г/л и хлорид стронция в концентрации 1,6 г/л вызывают гибель рыбы. Комплексное гигиеническое исследование показало, что длительное употребление питьевой воды, содержащей стронций на уровне 7 мг/л, не вызывает никаких изменений в организме человека. Эта величина и была принята в качестве ПДК. Широко распространен в природе бериллий. Он содержится в минеральных, горных породах, живых организмах, а также в некоторых природных водах. Оказывает сильное токсическое действие на гидробионты: концентрация солей бериллия в воде 0,2 мг/л и более вызывает гибель рыбы; дафнии погибают при концентрации хлорида бериллия 0,05 мг/л. Бериллий является ядом общетоксического действия с высокой степенью кумуляции, приводящим к поражению дыхательной, нервной и сердечнососудистой систем. Он оказывает угнетающее действие на некоторые ферменты организма и состояние красной крови. Характерной особенностью бериллия является длительный латентный период проявления интоксикации и отсутствие прямой корреляции между дозой действующего вещества, продолжительностью контакта и реакцией организма. Изучение хронического влияния малых концентраций бериллия определило его пороговую концентрацию, вызывающую функциональное нарушение в костном мозгу и изменения состояния красной крови. Она оказалась равной 0,002 мг/л, а в качестве ПДК принята величина– 0,0002 мг/л. Соединения молибдена попадают в поверхностные воды в результате выщелачивания из минералов, содержащих молибден. Молибден попадает в водоемы со сточными водами обогатительных фабрик, предприятий цветной металлургии. Миграция молибдена в водах часто происходит в основном в виде иона молибденовой кислоты. В малых количествах молибден необходим для нормального развития растительных и животных организмов. Молибден входит в состав фермента ксантиноксидазы. При дефиците молибдена фермент образуется в недостаточном количестве, что вызывает отрицательные реакции организма. Молибден выделяется из организма довольно быстро, и его кумулятивные свойства выражены слабо. Среднелетальная концентрация ЛК50 оксида молибдена для рыб в мягкой воде составляет 70 мг/л, в жесткой – 370 мг/л. При избытке молибдена у животных и человека нарушается обмен веществ и усиливается образование мочевой кислоты, что у людей ведет к заболеванию «молибденовой подагрой». При хроническом отравлении молибденом нарушается состав сыворотки крови и уменьшается количество витамина С в печени. ПДК для молибдена – 0,25 мг/л. В природные воды кадмий поступает при выщелачивании почв, полиметаллических и медных руд, в результате разложения водных организмов, способных его накапливать. Соединения кадмия выносятся в поверхностные воды со сточными водами свинцово-цинковых заводов, рудообогатительных фабрик, производства серной кислоты, гальванического производства, а также с шахтными водами. Соединения кадмия обладают ограниченной растворимостью, но с повышением кислотности среды она существенно увеличивается, чем и объясняется его миграция в загрязненных средах. Среднее содержание кадмия в морской воде равно примерно 0,1 мкг/л, а в речной – менее 0,02 мкг/л. Для поверхностных вод наиболее типичны комплексные соединения кадмия с фульвокислотами, ксантаты и дитиокарбаматы кадмия, которые довольно легко проникают через биологические мембраны. В водных экосистемах фактором, определяющим уровень содержания кадмия в гидробионтах, является способность многих организмов сорбировать его из воды (коэффициент биоконцентрирования варьируется от 16 до 50800). Для дафний токсические эффекты проявляются уже при концентрациях выше 0,5 мкг/л. Концентрация кадмия в воде 8 мкг/л вызывает гибель некоторых видов рыб. Кадмий может замещать цинк в цинксодержащих ферментах (гидроксилазах). После этого фермент становится неактивным, а организмы, в которые попал кадмий, могут служить пищей для других организмов, таким образом, кадмий внедряется в общую цепь питания. Подобные вещества представляют особую опасность для организма вследствие их устойчивости и липофильности (взаимодействию с жирами), обусловливающими большой период полувыведения, т.е. время, в течение которого выделяется половина усвоенного организмом вещества. Период полувыведения кадмия составляет более 15 лет (для сравнения: период полувыведения ртути – 70…80 дней). ПДК кадмия в воде – 0,01 мг/л. В речные воды фтор поступает из пород и почв при разрушении фторсодержащих минералов (апатит, турмалин). Источником фтора также служат атмосферные осадки. Повышенное содержание фтора может быть в некоторых сточных водах предприятий стекольной и химической промышленности, в шахтных водах. В чистых природных водах содержание фторидов составляет 0,01…3,0 мг/л; концентрации более 1,5 мг/л токсичны для рыб и икры. Смертельная концентрация фторидов для рыб – более 6 мг/л. Повышенные количества фтора в воде (более 1,5 мг/л) оказывают вредное действие (особенно на детей), вызывая костное заболевание – флюороз. Зубы темнеют, крошатся и ломаются. Тяжелый флюороз приводит к разрушению зубной эмали, замедлению роста, остеосклерозу, повреждению щитовидной железы и почек. Очень низкое содержание фтора в питьевой воде (менее 0,3 мг/л) также вредно сказывается на здоровье, вызывая поражение зубов кариесом. Наименьшая распространенность кариеса наблюдается при содержании фтора в питьевой воде 1…1,5 мг/л. Фтор стал первым веществом, для которого был установлен физиологический оптимум содержания в питьевой воде – 0,7…1,5мг/л. Содержание аммония в природных водах варьирует в интервале от 10 до 200 мкг/л в пересчете на азот. Присутствие в незагрязненных поверхностных водах ионов аммония связано главным образом с процессами биохимической деградации белковых веществ, дезаминирования аминокислот и разложения мочевины. Основными источниками поступления аммония в водные объекты являются животноводческие фермы, хозяйственно-бытовые сточные воды, поверхностный сток с сельхозугодий при использовании аммонийных удобрений, а также сточные воды предприятий пищевой, коксохимической, лесохимической и химической промышленности. В стоках промышленных предприятий содержится до 1, в бытовых стоках – 2…7 мг/л аммония; с хозяйственно-бытовыми сточными водами в канализационные системы ежесуточно поступает до 10г аммонийного азота на одного жителя. Концентрация аммония в питьевой воде не должна превышать 2 мг/л по азоту, в рыбохозяйственных водоемах – 0,05 мг/л по азоту. Присутствие аммония в концентрациях порядка 1 мг/л снижает способность гемоглобина рыб связывать кислород. Признаки интоксикации – возбуждение, судороги, рыба мечется по воде и выпрыгивает на поверхность. Механизм токсического действия – возбуждение центральной нервной системы, поражение жаберного эпителия, разрыв эритроцитов. Повышенная концентрация аммония может быть использована в качестве индикаторного показателя, отражающего ухудшение санитарного состояния водного объекта, процесса загрязнения воды, в первую очередь, бытовыми и сельскохозяйственными стоками. Присутствие нитратов в природных водах связано с: промышленными и бытовыми сточными водами, особенно после биохимочистки, когда концентрация достигает 50 мг/л; внутриводоемными процессами нитрификации аммонийных ионов в присутствии кислорода под действием нитрифицирующих бактерий; атмосферными осадками, концентрация нитратов в которых достигает 0,9…1 мг/л; стоком с сельскохозяйственных угодий и сбросными водами с орошаемых полей, на которых применяются азотные удобрения. Главными процессами, направленными на понижение концентрации нитратов, являются потребление их фитопланктоном и денитрифицирующими бактериями, которые при недостатке кислорода используют кислород нитратов на окисление органических веществ. Подземные водоносные горизонты в большей степени подвержены нитратному загрязнению, чем поверхностные водоемы, что обусловлено отсутствием потребителя нитратов. При длительном употреблении питьевой воды и пищевых продуктов, содержащих значительные количества нитратов (25…100мг/л по азоту), у людей резко возрастает концентрация метгемоглобина в крови. Крайне тяжело протекает метглобинемия у грудных детей (прежде всего, искусственно вскармливаемых молочными смесями, приготовленными на воде с повышенным – порядка 200 мг/л – содержанием нитратов) и у людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями. Дети старшего возраста менее подвержены этому заболеванию, так как у них сильнее выражены компенсаторные механизмы. Проявление болезни у них менее тяжелое. Употребление воды, содержащей 2…11мг/л нитратов, не вызывает повышение в крови уровня метгемоглобина, тогда как использование воды с концентрацией 50…100мг/л резко его увеличивает, причем растет и число лиц с повышенным содержанием метгемоглобина. При концентрации нитратов 105 мг/л в организме снижается иммунитет и нарушается условно рефлекторная деятельность. Концентрация нитратов на уровне 45 мг/л является безопасной и принята в качестве ПДК. В последнее время появились новые данные, свидетельствующие о возможности проявления канцерогенного действия нитратов. Канцерогенный эффект может возникать в результате реакции нитратов с некоторыми лекарственными аминами и производными мочевины, так как образующиеся при этом N-нитрозоамины являются сильнейшими канцерогенами и мутагенами. При воздействии на человека различают: первичную токсичность собственно нитрат-иона; вторичную – связанную с образованием нитрит-иона; третичную – обусловленную образованием из нитритов и аминов нитрозоаминов. Смертельная доза по нитратам для человека составляет 8…15г; допустимое суточное потребление (по данным ВОЗ) – 5 мг/кг массы тела. Нитриты представляют собой промежуточную ступень в цепи бактериальных процессов окисления аммония до нитратов (нитрификация – в аэробных условиях) и, напротив, восстановления нитратов до азота и аммиака (денитрификация – при недостатке кислорода). Подобные окислительно-восстановительные процессы характерны для станций аэрации, систем водоснабжения и собственно природных вод. Кроме того, нитриты используются в качестве ингибиторов коррозии в процессах водоподготовки технологической воды и поэтому могут попасть в системы хозяйственно-питьевого водоснабжения. Повышенное содержание нитритов указывает на усиление процессов разложения органических веществ в условиях более медленного окисления нитритов в нитраты, что указывает на загрязнение водного объекта, т.е. является важным санитарным показателем. Наибольшая концентрация нитритов наблюдается в конце лета, их присутствие связано с активностью фитопланктона (диатомовые и зеленые водоросли способны восстанавливать нитраты до нитритов). Осенью содержание нитритов уменьшается. ПДК по нитрит-иону составляет 3 мг/л. В соответствии с требованиями глобальной системы мониторинга состояния окружающей среды нитрит- и нитрат-ионы входят в программы обязательных наблюдений за составом питьевой воды и являются важными показателями степени загрязнения и трофического статуса водоемов. Нефтепродукты относятся к числу наиболее распространенных и опасных веществ, загрязняющих поверхностные воды. Большие количества нефтепродуктов поступают при перевозке нефти водным путем, со сточными водами предприятий нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслей промышленности, с хозяйственно-бытовыми водами. Нефтепродукты находятся в различных миграционных формах: растворенной, эмульгированной, сорбированной на твердых частицах взвесей и донных отложений, в виде пленки на поверхности воды. Количественное соотношение этих форм определяется комплексом факторов, важнейшими из которых являются условия поступления нефтепродуктов в объект, расстояние от места сброса, скорость течения и перемешивания водных масс, характер и степень загрязненности природных вод, а также состав нефтепродуктов, их вязкость, растворимость, плотность, температура кипения. При санитарно-химическом контроле определяют, как правило, сумму эмульгированных, растворенных и сорбированных форм нефти. Нефтяная пленка, образующаяся на поверхности загрязненных водоемов, нарушает процесс естественной аэрации воды, что влечет за собой кислородное голодание гидробионтов. При концентрации нефти и нефтепродуктов в воде водоемов более 0,1мг/л погибает планктон, а мясо рыбы приобретает нефтяной („керосиновый”) привкус, что делает ее непригодной для употребления. Концентрация нефти и нефтепродуктов более 50 мг/л вызывает гибель рыбы и тормозит биологическую очистку сточных вод на очистных сооружениях В незагрязненных нефтепродуктами водных объектах концентрация естественных углеводородов может составлять в морских водах 0,01…0,1мг/л и выше, в речных и озерных водах 0,01…0,2 мг/л, достигая 1…1,5 мг/л. Входящие в состав нефтепродуктов ароматические углеводороды (бензол и его гомологи) оказывают наркотическое воздействие на организм, поражая сердечно-сосудистую и нервную системы. Наибольшую опасность представляют ПАУ (в том числе 3,4-бензпирен), обладающие канцерогенными свойствами. Нефтепродукты обволакивают оперение птиц, поверхность тела и органы других гидробионтов, вызывая заболевания и гибель. В присутствии нефтепродуктов вода меняет цвет, рН, приобретает специфический вкус и неприятный «керосиновый» запах, ухудшается газообмен с атмосферой. ПДК нефтепродуктов в воде составляет 0,1 мг/л, в рыбохозяйственных водоемах – 0,05 мг/л. Присутствие канцерогенных углеводородов в воде недопустимо. |