"Свинцовое" загрязнение
Роль металлов в развитии и становлении технической культуры человечества исключительно велика. Твердость, пластичность, ковкость сделали их незаменимым материалом для изготовления орудий труда и производства. Исторически сложившиеся названия "Бронзовый век", " Железный век " говорят о сильном влиянии металлов и их сплавов на все направления развития производства. И в нашей повседневной практике мы ежеминутно сталкиваемся с металлами. Выглянув на улицу, мы видим сотни автомашин, каждая из которых сделана из металлов. Мы видим металлические тросы, мосты, рельсы, трамваи, поезда и, наконец, самолеты, в конструкции которых использованы алюминий, железо, медь, хром, ванадий, титан.…Везде металлы!… Ну и в нас самих есть металлы. Они используются для осуществления различных процессов в организме. Но не всегда металлы являются необходимыми.
Многие из них даже являются для организма опасными. Так, например, свинец – металл, который при контактах с кожей и при попадании в организм вызывает наибольшее количество тяжелейших заболеваний. Основной целью данного реферата является представление данных о свинцовом загрязнении и его значении и рассмотрение данной проблемы. оценить влияние свинца на здоровье населения; оценить экологическое состояние разных по интенсивности движения улиц г. Ставрополя (Мира, Пушкина, Ленина) в самостоятельном исследовании (исследовательская часть); предположить пути и мероприятия, снижающие уровень свинца в атмосфере. Стационарные источники Загрязнение окружающей среды свинцом и его соединениями предприятиями промышленности определяется спецификой их производственной деятельности. Это непосредственное производство свинца и его соединений, попутное извлечение свинца из других видов сырья, содержащих свинец в виде примеси, использование свинца в производстве различной продукции и. т.
д. металлургическая промышленность. Причем на долю цветной металлургии приходится 98% от общего выброса данной промышленности; топливно-энергетический комплекс. Загрязнение среды обусловлено производством этилированных бензинов; химический комплекс. Выбросы связаны с производством пигментов, сиккативов, специальных стекол, смазок, антидетонационных присадок к автомобильным бензинам, полимеризацией пластмасс и др.; деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность По данным, в России в последние годы в связи с падением уровня производства, динамика выбросов свинца в атмосферу от стационарных источников имеет устойчивую тенденцию к снижению. Огромное влияние на загрязнение окружающей среды свинцом оказывает автотранспорт. По данным ГВЦ УВД ГАИ в 1998 г. в России приблизительно насчитывается 20,9 млн. автомобилей. И последние годы состав парка автомобилей по видам используемого топлива практически не изменился. Количество автомобилей, использующих газ в виде топлива, не превышает 2%. Доля грузовых автомобилей с дизельным двигателем составляет в среднем 28%, а автобусов – примерно 63%. Использование этилированного бензина в авиации и ракетно-технической промышленности также оказывает не малое воздействие на окружающую среду. К нестационарным источникам поступления свинца в атмосферу следует отнести охотничий промысел и любительскую охоту. (В частности загрязнение среды свинцовой дробью.) Оценочные расчеты свидетельствуют о том, что в целом по России ежегодно в водно-болотные угодья попадает до 1400т. свинца. Увеличение свинца в почве, как правило, но не всегда, ведет к его накоплению растениями. В соответствии с этим содержание свинца в растениях, выращенных в тяжелосуглинистых почвах, может достигать самой высокой отметки. (7 мг/кг). Боле высокие концентрации свинца (до 1000 мг/кг) характерны для растительности на техногенно загрязненных территориях. Так, например, в окрестностях металлургических предприятий, рудников по добыче полиметаллов и, главным образом, вдоль автострад. Размеры зоны влияния автотранспорта на экосистемы сильно меняются. Ширина придорожных аномалий содержания свинца в почве может достигать 100-150м. Лесные полосы вдоль дорого задерживают в своих кронах потоки свинца от автотранспорта. В условиях города размеры свинцовых загрязнений определяются условиями застройки и структурой зеленых насаждений. В сухую погоду происходит накопление свинца на поверхности растений, но после обильных дождей значительная его часть (до 45%) смывается. На загрязненных свинцом почвах безопаснее всего выращивать зерновые культуры. Возделывание в этих зонах овощей, кукурузы на силос, кормовых трав может оказаться рискованным. Аккумуляция свинца представителями животного мира зависит от множества факторов и, в первую очередь, от их таксономической принадлежности. Подтверждена прямая зависимость между уровнем загрязнения атмосферного воздуха свинцом и степенью его накопления в организме теплокровных животных, обитающих рядом с металлургическими производствами. У беспозвоночных животных, имеющих твердые покровы, свинец в наибольшей степени концентрируется в них. У позвоночных животных свинец в наибольшей степени накапливается в костной ткани, у рыб - в гонадах, у птиц - в перьях, у млекопитающих - в головном мозге и печени. 2. ВЛИЯНИЕ СВИНЦА НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ По степени воздействия на живые организмы свинец отнесен к классу высокоопасных веществ наряду с мышьяком, кадмием, ртутью, селеном, цинком, фтором и бензапиреном (ГОСТ 17.4.1.02-83). Опасность свинца для человека определяется его значительной токсичностью и способностью накапливаться в организме. Различные соединения свинца обладают разной токсичностью: малотоксичен стеарин свинца; токсичны соли неорганических кислот (хлорид свинца, сульфат свинца и др.); высокотоксичны алкилированные соединения, в частности, тетраэтилсвинец. Однако на практике, как правило, анализируется только общее содержание свинца в различных компонентах окружающей среды, продовольственном сырье и пищевых продуктах, без дифференциации на фракции и идентификации вида соединений. В организм человека большая часть свинца поступает с продуктами питания (от 40 до 70% в разных странах и по различным возрастным группам), а также с питьевой водой, атмосферным воздухом, при курении, при случайном попадании в пищевод кусочков свинец содержащей краски или загрязненной свинцом почвы. С атмосферным воздухом поступает незначительное количество свинца - всего 1-2%, но при этом большая часть свинца абсорбируется в организме человека. В атмосферном воздухе большинства городов, где Росгидрометом проводится контроль над содержанием свинца, среднегодовая концентрация варьирует в пределах 0,01-0,05 мкг/м3, что значительно ниже ПДК - 0,3 мкг/л. В таких условиях живет ориентировочно до 44 млн. горожан. Около 10 млн. человек проживает в городах с более высоким содержанием свинца - от 0,1 до 0,2 мкг/м3.
Более высокие концентрации свинца в атмосферном воздухе обнаружены при проведении специальных исследований в городах с крупными промышленными источниками эмиссии свинца - Белово, Владикавказ, Гусь-Хрустальный, Екатеринбург и др. В этих городах проживает ориентировочно 2,5 млн. горожан. Концентрации свинца в воздухе этих городов превышают ПДК в несколько раз. В питьевой воде различных стран мира содержание свинца изменяется в пределах 1- 60 мкг/л и в большинстве европейских стран не превышает 20 мкг/л. В России данные о содержании свинца в питьевой воде крайне немногочисленны. В питьевой воде его содержание варьирует в пределах 0,7-4 мкг/л. Возможно, что существует проблема загрязнения питьевых вод в районах расположения плавильных заводов или мест складирования промышленных отходов с высоким содержанием свинца. Загрязненная свинцом почва является источником его поступления в продовольственное сырье и непосредственно в организм человека, особенно детей. Наиболее высокие концентрации свинца обнаруживаются в почве городов, где расположены предприятия по выплавке свинца, производству свинецсодержащих аккумуляторов или стекла. В продовольственное сырье и пищевые продукты свинец может поступать из почвы, воды, воздуха, кормов сельскохозяйственных животных по ходу пищевой цепи. Кроме того, определенное значение имеет и возможность прямого загрязнения при производстве готовых изделий. Наиболее высокие уровни содержания свинца отмечаются в консервах в жестяной таре, рыбе свежей и мороженной, пшеничных отрубях, желатине, моллюсках и ракообразных. Высокое содержание свинца наблюдается в корнеплодах и других растительных продуктах, выращенных на землях вблизи промышленных районов и вдоль дорог. По данным о потреблении продуктов питания в Российской Федерации, на основании материалов бюджетных обследований семей установлено, что расчетное поступление свинца в среднем 1,25мг на одного чел. в неделю. В некоторых промышленных городах поступление свинца с продуктами питания несколько выше: у 10% обследуемого населения превышает величину 2 мг/чел. в неделю.В суточном рационе детей в возрасте 1-3 года потребление свинца составляет 14 мкг, в возрасте 4-6 лет - 64 мкг, 7-14 лет - 68 мкг и в возрасте 14-17 лет -87 мкг, т.е. поступление свинца с продуктами питания для детей до 7 лет изменяется в зависимости от возраста в пределах 14-68 мкг/сут. (табл. 1).
В России постепенно увеличивается численность контингентов, имеющих профессиональный контакт со свинцом. По данным Российского информационно-аналитического центра Госкомсанэпиднадзора России, случаи хронической свинцовой интоксикации зафиксированы в 14 отраслях промышленности России. Свинец вызывает обширные патологические изменения в нервной системе, крови сосудах, активно влияет на синтез белка, энергетический обмен клетки и ее генетический аппарат. Свинец подавляет ферментативные процессы превращения порфиритов и кровообразование, ингибирует SH-содержащие ферменты, холинэстеразу, различные АТФазы. Он угнетает окисление жирных кислот, нарушает белковый, липидный и углеводный обмены, способен занимать кальций в костях.
Свинец нарушает деятельность сердечно-сосудистой системы, вызывая изменения электрической и механической активности сердечной мышцы, морфологические и биохимические изменения в миокарде с признаками сосудистой дегенерации, повреждения мышечной стенки сосудов и нарушение сосудистого тонуса. Ведущими по числу случаев "сатурнизма" являются: электротехническая промышленность (производство аккумуляторов), приборостроение, полиграфия, цветная металлургия.
В электротехнической промышленности, цветной металлургии и машиностроении интоксикация обусловлена превышением ПДК свинца в воздухе рабочей зоны в 20 и более раз. Органические соединения свинца, например тетраэтилсвинец, высокотоксичные для нервных тканей – они подавляют метаболизм глюкозы, синтезы РНК и ДНК, повреждают миелиновые оболочки нервных клеток, что сопровождается снижением скорости передачи нервного возбуждения. Тетраэтилсвинец значительно изменяет метаболизм серотонина и норадреналина, повышает уровень пирувата в крови, что ведет к нарушению снабжения мозга кислородом. Свинцовые отравления весьма различны в проявлениях и включают психическое возбуждение, тревогу, ночные кошмары, галлюцинации, нарушение памяти и интеллекта с симптоматикой распада личности. Очень опасны неврологические нарушения у детей – гиперактивность, ухудшение показателей психического развития, снижение работоспособности к обучению. Отравления свинцом и его солями вызывает поражение десен, расстройство кишечника заболевания почек. Соединения свинца обладают канцерогенностью и генотоксичностью – они могут вызвать мутации, нарушая третичную структуру и функции ферментов синтеза и репарации ДНК. Среди рабочих, страдающих от воздействия свинца, около 40% составляют женщины. Для женщин свинец представляет особую опасность, так как этот элемент обладает способностью проникать через плаценту и накапливаться в грудном молоке. ВОЗ отмечает возможность риска спонтанных абортов при концентрации свинца в крови беременных работниц 30 мкг/л и увеличения числа хромосомных аберраций у рабочих при содержании свинца в крови с
Результаты ряда крупных международных и национальных проектов подтвердили, что при увеличении концентрации свинца в крови ребенка с 10 до 20 мкг/дл происходит снижение коэффициента умственного развития (IQ). Допустимый уровень содержания свинца в волосах - 8-9 мкг/г. Среди детского населения, подвергающегося воздействию повышенных концентраций свинца, наиболее высокие уровни его накопления отмечаются на территориях вблизи металлургических и аккумуляторных производств, а также в зоне влияния Чернобыльской катастрофы.
Эффекты воздействия cвинца на здоровье детского населения рассмотрены по отдельным системам организма, на состояние которых этот металл оказывает наиболее выраженное влияние. . У маленьких детей изменения психомоторных реакций связывают с повышенным поступлением свинца в организм при облизывании пальцев рук и игрушек, побывавших на загрязненной почве. Для детей школьного возраста характерно изменение показателя IQ. Влияние свинца проявляется также в изменениях двигательной активности, координации движений, времени зрительной и слухомоторной реакции, слухового восприятия и памяти. Эти изменения в психоневрологическом статусе ребенка возможны и в более старшем возрасте, что выражается в трудностях обучения и поступления в высшие учебные заведения. Наиболее выражены изменения психоневрологического статуса у детей, проживающих вблизи аккумуляторных заводов в городах С.- Петербурге и Саратове и металлургических заводов в городах Белово и Красноуральск. В г.
Белово Кемеровской области (среднее содержание свинца в крови детей 9,9 ± 0,5 мкг/дл) показатель тревожности детей встречается чаще, чем в других городах; болезни нервной системы у детей первого года жизни в этом городе представлены преимущественно энцефалопатиями и судорожным синдромом, а у детей старшего возраста (неврозами, энурезами, эписиндромом). . Так, среди детей дошкольного возраста, проживающих вблизи Саранского электролампового завода, являющегося источником загрязнения окружающей среды свинцом и ртутью, распространенность заболеваний мочевой системы в 3 раза выше, чем в контрольном районе этого же города. . Патогенез поражения сердца при действии свинца связывается с поражением митохондрий, в частности с ингибированием поглощения ионов кальция. Загрязнение окружающей среды свинцом оказывает влияние на состояние здоровья новорожденных. Новорожденные в городах Белово-
Кемеровской области и Карабаш-Челябинской области имеют более низкие показатели физического развития, чем в контрольном районе. В другом городе с металлургическим производством - Владикавказе - у женщин увеличено число случаев бесплодия, самопроизвольных абортов, токсикозов, мертворождаемости и рождения детей с уродствами: дефектами развития костно-суставной системы, врожденными пороками сердца и др. Частота врожденных пороков развития выше среди детей, родители которых работают на металлургическом комбинате. В этом же городе у рабочих плавильных производств выявлено увеличение числа хромосомных аберраций.
Следует отметить также недостаточность имеющейся информации о содержании свинца в питьевой воде, что, несомненно, потребует дальнейшего изучения.
Необходима систематизация имеющихся данных о содержании свинца в питьевой воде в различных регионах России. Среднее прогнозное содержание свинца в крови детей для городов, имеющих невысокое содержание свинца в окружающей среде близко к контрольному нормативу (10 мкг/л). В городах с высоким содержанием свинца в окружающей среде этот норматив может быть превышен почти вдвое. Расчеты вклада путей поступления в формируемую свинцовую нагрузку для детей, проживающих в городах России, показали преобладающую роль загрязнения продуктов питания: более 85% от общего поступления свинца в организм (табл. 1). Однако данные о загрязнении продуктов питания, используемых в рационе детей в России, весьма противоречивы. Поэтому необходим дополнительный анализ содержания свинца в продуктах питания. Пути поступления свинца в организм детей дошкольного возраста в городах России Характеристика городов Пути поступления свинца в организм, % Города с повышенным уровнем загрязнения Необходимо очень внимательно следить за содержанием свинца в продуктах питания, чтобы предотвратить отравления свинцом, как в России, так и во всем мире. Важнейшим источником свинца для человека служит питьевая вода.
Доказано, что повышение содержания свинца в воде обуславливает, как правило, увеличение его концентрации в крови. Комитет экспертов ФАО/ВОЗ установил, что допустимый еженедельный прием свинца составляет 3 мг на человека, или около 7 мг/кг массы тела. Эти значения были основаны на данных о токсичности для взрослых людей и на предположении, что поглощается только 10% принятого с пищей свинца. Было отмечено, чтоэта величина не относится к грудным и маленьким детям, так как неизвестна степень отрицательного влияния свинца на них и не могли быть установлены уровни приема. Экспериментально доказаны факты аккумуляции свинца растениями, произрастающими на почвах, загрязненных выбросами промышленных предприятий.
Концентрация свинца в таких растениях может превышать допустимые концентрации от 2 до 100 раз. Отмечено, что количество свинца на поверхности и внутри растений зависело от места, времени, направления ветров, регулярность осадков, свойств поверхности листьев и других причин. В растительное сырье, в том числе зерно, овощи, плоды свинец попадает из почвы также с удобрениями, водой, частично вносится средствами химической защиты растений. Выхлопные газы, как уже говорилось, являются важнейшим источником свинца. Многие данные свидетельствуют о резком возрастании содержания свинца в растениях, выросших по краям автострад (в среднем в 10 раз). При этом установлена прямая зависимость содержания свинца в плодах и ягодах от длительности воздействия выхлопных газов и плотности транспорта на дорогах. Следует обратить внимание на то, что речь идет в основном об их поверхности. При химическом анализе вымытых и невымытых плодов оказалось, что от 30 до 65% свинца удалялось путем обычной мойки. По данным американских исследователей, основным источником свинца в консервированных продуктах является жестяные банки, которые используются для упаковки 10-15% консервной продукции.
Использование свинцового припоя в швах банок и для закрытия выпускных отверстий было причиной попадания свинца в различные консервы, в том числе сгущенные молочные продукты для детского питания. В последние годы в связи с усовершенствованием методов пайки и закатки банок содержание свинца заметно снизилось. Однако при длительном хранении в жестяных банках продуктов, имеющих высокую кислотность - компотов, соков, маринадов, томатопродуктов - из-за частичной коррозии содержание свинца и других металлов может превышать ПДК.
Например, при хранении разных видов консервов в жестяных банках в течение 24 мес. содержание свинца возросло в мясе в 2 раза, в горошке - в 4, в персиках - в 8 раз. Следует отметить, что соли свинца могут попадать в пищу в случаях, когда металлическая или керамическая посуда и оборудование покрыты эмалью, глазурью и другими материалами с повышенным содержанием свинца.Иногда источниками свинца являются также некоторые виды пищевого сырья, способного к сорбированию повышенных количеств тяжелых металлов, в том числе свинца. Это моллюски, креветки и другие морепродукты, особенно при обитании их в загрязненных водоемах. Интенсивное накапливание металлов наблюдается постоянно в грибах, а также в печени, почках и других внутренних органах животных по сравнению с мышечной тканью. Источниками избыточного загрязнения свинцом винограда и вин служат свинцово-мышьяковистые инсектициды (СМИ), применяемые на виноградниках. Например, исследование сухих вин, изготовленных на 14 винзаводах США, показало, что при использовании СМИ на виноградниках содержание свинца в винах составило в среднем 0,31 мг/л. В аналогичных винах из винограда, выращенного без применения СМИ, содержание свинца не превышало 0,03 мг/л. В виноградных и яблочных винах бывшей Чехословакии, полученных из сырья, выращенного на виноградниках и в садах, где проводились обработки металлорганическими фунгицидами, содержание свинца колебалось в пределах 0,91- 1,8 мг/л. В настоящее время в нашей стране для основных видов сырья и продуктов питания приняты следующие временные ПДК по свинцу: зерно, зернобобовые, мука - 0,5 (в сырье для производства детского и диетического питания - 0,3); овощи свежие и свежемороженые - 0,5; фрукты, ягоды свежие и свежемороженые - 0,4; консервы овощные в разной таре - 0,5-1,0; консервы фруктовые и ягодные - 0,4-1,0; продукты для детского питания - 0,05-0,3; вина и пиво -0,3. Было отмечено, что в ходе технологического процесса при изготовлении разного рода консервов часто происходит нарастание содержания свинца в полуфабрикатах по сравнению с исходным сырьем. Особенно отчетливо этот процесс наблюдается при задержке продукта на линии. Результаты исследований (динамика содержания свинца в полуфабрикатах в процессе выработки томатопродуктов и яблочного пюре) представлены в таблице 2. Содержание свинца, мг/кг СВ Содержание свинца, мг/кг СВ Яблоки свежие в т.ч. при задержке на линии, мин, Очень важно учитывать, сколько свинца содержится в каждом из продуктов, а также то, что при консервировании содержание свинца в продуктах увеличивается. Количество тетраэтилсвинца, образующегося при сжигании бензина. Свинец, как было уже выше сказано, оказывает пагубное влияние на все живые организмы, в том числе и на организм человека. При отравлениях свинцом возможен и летальный исход. Более точно определить количество выбросов в атмосферу двигателями автомобилей свинца практически невозможно, так как величина выбросов зависит от многих трудно учитываемых факторов представленных выше. Поставленные в начале работы задачи в ходе выполнения ее были полностью выполнены. Так, в результате проделанной работы, нам удалось: Источники загрязнения свинцом можно подразделить на источникам относятся: металлургическая промышленность, машиностроение, топливно-энергетический комплекс и др. К оценить влияние винца на здоровье населения, в том числе и детского; Свинец вызывает ряд заболеваний: нарушение процессов кроветворения; повреждения печени, почек; нейкроскопические эффекты. Также вызывает обширные патологические изменения в нервной системе, крови сосудах, активно влияет на синтез белка, энергетический обмен клетки и ее генетический аппарат. Можно выделить несколько основных путей (2) поступления свинца в организм: дыхательный, желудочно-кишечный (т.е. через пищу). В процессе работы была проведена исследовательская работа. Ее основной целью являлось: определение количества выбрасываемого свинца транспортом, проезжающим по улицам г. Ставрополя (Мира, Пушкина, Ленина). В результате был сделан вывод о том, что данные улицы загрязнены свинцом на 49 % из общего количества проезжающего транспорта. Таким образом, ул. Ленина и ул.
Мира являются одними из наиболее загрязненных улиц г. Ставрополя. В структуре загрязнения улиц свинцом на их долю приходится 40% (см. диаграмму). Для того чтобы уменьшить загрязнение среды свинцом необходимо уменьшить использование этилированного бензина, т.к. этот бензин и является источником выбросов свинца в атмосферу. Также необходимо создать ряд установок, которые бы задерживали свинец, т.е. количество свинца оседало в этих установках. Естественной такой установкой являются любые виды растительности. Создание хотя бы незначительных преград не намного, но уменьшило бы степень отравления свинцом населения нашей планеты. Таким образом, проблема загрязнения свинцом атмосферы является в настоящее время весьма актуальной и для снижения риска заболеваемости населения необходимо предпринимать ряд мер как на правительственном, так и общенародном уровне.