. Тяжелые металлы: кадмий ( Cd ), никель ( Ni ), ванадий ( V )

Кадмий Кадмий

– один из наиболее опасных ядов, поступающих как из профессиональных источников, так и из окружающей среды. Этот химический элемент накапливается внутриклеточно, связываясь с цитоплазматическим и ядерным материалом. Биологический эффект основывается на блокаде сульфгидрильных (SH) групп белков и вытеснении цинка, меди, селена, кальция и железа из их соединений. Кадмий ингибирует важнейшие ферменты, витамин Д 3, функции инсулина, клеточного дыхания, снижает клеточный иммунитет, биосинтез ДНК, РНК и белка, индуцирует перекисное окисление липидов, поломки цепей ДНК и хромосомные аберрации. Кадмий вызывает гибель лимфоидных клеток, клеток мочеполовой системы. Отмечены тератогенный (провоцирование уродств развития плода), мутагенный и канцерогенный эффекты кадмия.

легких, нарушение функций половых органов, боли в костях скелета. Этот

комплекс нарушений называют болезнью "итай-итай" (сильные боли, деформация скелета, переломы костей, повреждения почек). Имеются достоверные доказательства канцерогенной опасности кадмия.

В организме человека кадмий в основном накапливается в почках и печени, причем его повреждающее действие наступает тогда, когда концентрация этого химического элемента в почках достигнет 200 мкг/г. Признаки данной болезни фиксируются во многих регионах земного шара,
в окружающую среду поступает значительное количество соединений кадмия.

г.
Усвоение — всасывание водно-пищевого кадмия находится на уровне 5

%, а воздушного до 80 %.По этой причине содержание кадмия в организме жителей крупных городов с их загрязнённой атмосферой может быть в десятки раз больше, чем у жителей сельской местности.
К характерным «кадмиевым» болезням горожан относятся: гипертония, ишемическая болезнь сердца, почечная недостаточность. Для курящих (табак сильно аккумулирует соли кадмия из почвы) или занятых на производстве с использованием кадмия к раку легких добавляется эмфизема легких, а для некурящих — бронхиты, фарингиты и другие заболевания органов дыхания.


Токсическая доза для человека: 3-330 мг.

Летальная доза для человека: 1,5-9 г.

корневую систему, а также из атмосферы. Локализуется в основном в

корнях и в меньшей степени – в стеблях, черешках и главных жилках листьев.
Токсичность кадмия для растений объясняется его близостью по химическим свойствам к цинку и замещением его во многих биохимических процессах, что приводит к нарушению активности ферментов, участвующих в белковом, нуклеиновом и других обменах, к торможению фотосинтеза, нарушению транспирации и фиксации углекислого газа, ингибированию биологического восстановления NO2в NO, изменению проницаемости клеточных мембран (вплоть до разрыва), осложнениям в поступлении и метаболизме в растениях цинка, меди, марганца, никеля, селена, кальций, магний, фосфор.
До 70% кадмия, который попадает в почву, связывается с почвенными химическими комплексами, доступными для усвоения растениями.
В зонах повышенного содержания кадмия в почве наблюдается 20–30–кратное увеличение его концентрации в наземных частях растений по сравнению с растениями незагрязненных территорий. Загрязненные растения могут содержать до 400 мг/кг кадмия и больше.

хлороз листьев, красно–бурый цвет их краев и прожилок, задержка роста

и повреждения корневой системы.
По чувствительности к кадмию растения располагаются в следующей восходящей последовательности: томаты → овес → салат → луговые травы → морковь → редька → фасоль → горох → шпинат.

 Выборочную способность к накоплению кадмия имеют грибы, и, что особенно опасно, – съедобные. Процесс накопления кадмия проходит у них в 7 раз интенсивнее, чем у высших растений и других организмов. Высокой степенью накопления отличаются подберезовик и гриб–зонтик.

гидробионтов растворимые соединения кадмия.
Среднесмертельные концентрации кадмия для лосося, форели

и карпа в мягкой воде составляют от 0,05 до 0,24 мг Cd/л (экспозиция 96 ч). В жесткой воде токсические концентрации увеличиваются в 20 — 30 раз, а с повышением температуры, снижением содержания кислорода и рН воды токсичность кадмия усиливается.
Установлен синергизм кадмия и меди, суммирование действия кадмия и цинка. Токсические границы кадмия для гаммарусов и дафний 0,5 мг/л.
В концентрации 0,1 мг/л он задерживает самоочищение воды.

действием.
При остром отравлении хлористым кадмием обнаруживают распад респираторного эпителия

жабр, эпидермиса кожи.
Хроническая интоксикация выражается замедлением роста, некробиотическими изменениями в жабрах, почках, печени, отмечены образование доброкачественной опухоли в почках и деформация позвоночника.
Среднее количество кадмия в мышцах промысловых рыб составляет 0,65 мг/кг.
Рыбохозяйственная ПДК кадмия в пресных водоемах 0,005 мг/л, в морских — 0,01 мг/л. Допустимые количества в рыбных продуктах 0,1 мг/кг.

молекулярными соединения, в частности с аминокислотами, в основном с гистидином,

альбумином, а также со специфическим белком, названным никелеплазмином, относящимся к макроглобулиновой фракции. Из крови никель проникает в ткани при участии металлотионеинов.
В организме человека никель входит в состав некоторых ферментов. Его обнаруживают постоянно в рибонуклеиновой кислоте (РНК), что может быть связано с онкогенностью никеля. Около 50% никеля откладывается во внутренних органах и крови, 30% - в мышцах и жировой ткани, 15% - в костях и соединительной ткани.
Активирует или угнетает ряд ферментов. Поражает ткань легких, изменяет уровень сахара в крови. Соли Ni в виде пыли раздражают слизистые оболочки. Вызывает поражение кожи. При длительном воздействие вызывает рак.

носа, нарушения обоняния, серый налет на краю десен, темные налеты

на языке.
Хроническое отравление: головные боли, головокружение, отдышка, раздражение, понижение аппетита, снижение кровяного давления, «никилевая экзема».
Действие на животных: гибель от воспаления легких, кровооизлияние во внутренние органы, образование злокачественных опухолей.

частности с железом, повидимому, является общим механизмом, определяющим его токсичность

для растений.
Типичные симптомы повреждающего токсического действия никеля: хлороз, появление желтого окрашивания с последующим некрозом, остановка роста корней и появления молодых побегов или ростков, деформация частей растения, необычная пятнистость, в некоторых случаях -- гибель всего растения.
При избытке никеля резко снижается абсорбция питательных веществ, тормозится рост растений и нарушается метаболизм. Повышенные концентрации этого элемента в растительных тканях подавляют процессы фотосинтеза и транспирации.
Фитотоксичные концентрации никеля для различных видов и сортов растений изменяются в широких пределах. Для разных растений приводятся уровни содержаний от 40 до 246 мг/кг сухой массы. Некоторые виды растений отличаются высокой толерантностью к воздействию никеля и способностью аккумулировать его в больших количествах (главным образом из семейств Boraginaceae, Cruciferae, Myrtaceae, Leguminosae и Caryophyllaceae).

металла нет.
Токсичны соединения ванадия:
трехокись ванадия (применяется в текстильной промышленности),

ванадат аммония (входит в состав чернил и типографских красок),
пятиокись ванадия (используется в качестве катализатора).

вследствие быстрой абсорбции тканями почти полностью исчезает из крови. Преимущественные

места его накопления – костная ткань, почки, печень. Костная ткань, а также зубы и эмаль аккумулируют ванадий вследствие большого сродства последнего к фосфатам.
Из общего количества ванадия в организме 31% его сосредоточен в жировой ткани и 17% - в скелете.
По содержанию ванадия органы и ткани располагаются в убывающем порядке: костная ткань, почки, печень, кровь, селезенка, костный мозг, надпочечники, легкие, кожа, мышцы.

мин - насморк, слезотечение, сухость в горле, загрудные боли.
Через

6-24 часа – сухой кашель, отдышка, усталость, угнетенное состояние, зеленовато-черный налет на языке.

Хроническое отравление.
Увеличение числа эритроцитов и содержания гемоглобина, затем быстрое их падение, по-видимому, вследствие распада эритроцитов,
сухой кашель,
сильное раздражение слизистых глаз, носа,
мелкое дрожание рук и пальцев,
потеря веса,
расстройство зрения, слепота,
головная боль, психические заболевания.

ПДК для дыма V2O5 0,1 мг/м3, для пыли V2O5 0,5 мг/м3, для FeV 1 мг/м3, для ванадийсодержащих шлаков 4 мг/м3.
(Вредные вещества в промышленности и элементорганические соединения Справочник для химиков, инженеров и врачей под ред Н.В. Лазарева)

изменения в кровообращении, органах дыхания (бронхиты, пневмонии), нервной системе, обмене

веществ (повышает окислительные процессы), воспалительные заболевания кожи.
При остром отравлении: поражение ЦНС, кровянистая жидкость из носа, паралич задних конечностей, затрудненное дыхание, судороги, кровоизлияния в легкие, смерть.

токсичных микроэлементов для высших растений. При концентрации ванадия в воде

10-20 мг/л задерживается рост культурных растений.
В эксперименте при концентрациях 0,5 мг/кг в питательном растворе и 140 мг/кг в почвенном растворе ванадий был токсичным для растений.
Фитотоксическое действие ванадия (хлороз, ослабление темпов роста) может отмечаться у некоторых растений при содержании ванадия в тканях около 2 мг/кг сухой массы.
Растворимый ванадий легко поглощается корневой системой растении, а некоторые их виды обладают способностью активно концентрировать этот металл. В некоторых бриофитах и низших грибах из районов рудной минерализации содержание ванадия достигало 180 мг/кг сухой массы.