ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ

Свинец

 

Свинец – голубовато-белый тяжелый металл. Он очень мягок и легко режется ножом. На воздухе свинец быстро покрывается тонким слоем оксида, защищающего его от дальнейшего окисления. Вода сама по себе не взаимодействует со свинцом, но в присутствии воздуха свинец постепенно разрушается водой с образованием гидроксида свинца (II):

2Pb + O2 + 2H2O = 2Pb(OH)2.            

Однако при соприкосновении с жесткой водой свинец покрывается защитной пленкой нерастворимых солей (главным образом сульфата и основного карбоната свинца), препятствующей дальнейшему действию воды и образования гидроксид.

Разбавленная и соляная кислота почти не действуют на свинец. Это связано со значительным перенапряжением выделения водорода на свинце, а также с малой растворимостью хлорида и сульфата свинца, закрывающих поверхность растворяющегося металла. В концентрированной серной кислоте, особенно при нагревании, свинец интенсивно растворяется с образованием растворимой кислой соли Pb(HSO4)2.

В азотной кислоте свинец растворяется легко, причем в кислоте невысокой концентрации быстрее, чем в концентрированной. Это объясняется тем, что растворимость продукта коррозии – нитрата свинца – падает с увеличением концентрации кислоты. Сравнительно легко свинец растворяется в уксусной кислоте, содержащей растворенный кислород.

В щелочах свинец также растворяется, хотя и с небольшой скоростью; более интенсивно растворение идет в горячих разбавленных растворах. В результате растворения образуются гидроксоплюмбиты, например:

 

Pb + 4KOH +H2O = K4[Pb(OH)6] + H2     

 

Высокотоксичный элемент. Свинец – элемент IV группы шестого периода периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Встречается в природе в виде минерала галенита (свинцового блеска) РЬS. В соединениях проявляет степень окисления +2, +4. Органические комплексы свинца становятся значимыми только при достаточно высокой концентрации лигандообразователей – более 10–6М. Уровень общего содержания свинца в промышленных районах может достигать 1000 мкг/л. В электрохимическом ряду напряжений металлов свинец стоит перед водородом. Этот металл устойчив к воздействию кислорода и воды, но растворяется в азотной кислоте. Свинец используют для изготовления защитных оболочек электрических кабелей, оборудования для производства серной кислоты. Широкое применение находят оксиды свинца: оксид свинца (II) РbО (свинцовый глет) – для изготовления ячеек аккумуляторных пластин, некоторых сортов свинцового стекла; а тетраэтилсвинец Pb(C2H5)4 – добавляют к бензину для предотвращения детонации в автомобильных двигателях.

Выбросы свинца в окружающую среду в результате деятельности человека весьма значительны. Основными источниками загрязнения биосферы этим элементом являются: выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (с ними поступает ежегодно до 260 тысяч тонн; в США более 90 % антропогенного загрязнения свинцом приходится именно на этот источник), высокотемпературные технологические процессы (сжигание каменного угля поставляет в окружающую среду 27,5–35 тысяч тонн, а нефти и бензина почти 50 % антропогенного выброса этого металла).

Перенос свинца в окружающей среде и его распространение в объектах окружающей среды происходит главным образом через атмосферу. Некоторые виды планктона обладают способностью концентрировать свинец в 12000 раз. Интенсивно аккумулируют свинец хвойные деревья и мох. Техногенная свинцовая нагрузка привела к тому, что резко повысилось содержание этого металла в объектах окружающей среды. Концентрация свинца в костях современного человека в 700–1200 раз превышает его содержание в скелетах людей живших 1600 лет назад.

При изучении циркуляции свинца в пищевых цепях было показано, что перенос на биоту взвешенного в воздухе свинца может происходить прямым (за счет выпадения осадков через надземные части растений) и/или косвенным путем (через почву); т.е. растения получают свинец из воздуха и из почвы, хотя межвидовые различия при этом весьма значительны. Перенос этого тяжелого металла от растений животным недостаточно хорошо прослежен. Люди подвергаются воздействию свинца при потреблении загрязненных пищи и воды, а также и при дыхании. Кроме того, дети могут получать свинец и через краски, и грудное молоко, а также при употреблении продуктов, не предназначенных для питания.

Свинец характеризуется широким спектром вызываемых им токсических эффектов на различных представителей биоты. Механизм его действия обусловлен ингибированием ферментов детоксикации ксенобиотиков и таким образом воздействие свинца приводит к биохимическим сдвигам, в частности к нарушению функции ряда митохондриальных или цитозольных ферментов (гемосинтетазы, копропорфириногеноксидазы, омега-аминолеву-линатдегидратазы); свинец угнетает образование цитохрома Р-450 и цитохромоксидазы.

Повышенное содержание свинца в почве ведет к уменьшению числа основных представителей почвенного микробиоценоза. Устойчивыми к токсическому действию соединений свинца являются некоторые почвенные грибы, а наоборот, чувствительными – актиномицеты и азотфиксирующие бактерии. Последних можно использовать в качестве биоиндикаторов степени загрязнения почв соединениями свинца. В почве свинец весьма активно поглощается растениями и легко включается в пастбищные цепи. Содержание различных форм свинца в почве и водных системах колеблется весьма широко. Наибольшее его количество концентрируется в плодородных почвах, богатых органикой.

Проявление токсического действия соединений свинца отмечено у гидробионтов в дозах 0,1–0,4 мг/кг. Хлорид свинца в концентрации 0,01 мг/л в воде убивает дафний через сутки, в то время как нитрат свинца оказывает тот же эффект при значительно большей концентрации – 5 мг/л. Наиболее токсичными являются органические соединения – тетраэтил- и тетраметилсвинец.

Среди теплокровных наиболее чувствительны к отравлению соединениями свинца лошади и собаки, резистентны крысы, мыши и птицы. Несмотря на то, что все соединения свинца действуют, в общем, сходно, для млекопитающих их располагают по убывающей токсичности следующим образом:

нитрат > хлорид > оксид > карбонат > ортофосфат.

Эксперименты на крысах и мышах дали убедительные доказательства канцерогенности свинца и его неорганических соединений. В культурах клеток лейкоцитов мышей свинец вызывал хромосомные аберрации. Сведений о тератогенности этого металла не получено.

В картине свинцового отравления можно выделить ряд клинических синдромов:

1. Изменения со стороны нервной системы включают в себя:

а) астенический синдром – функциональные расстройства ЦНС (головные боли, утомляемость, ухудшение памяти и т.п.);

            б) энцефалопатии (от головных болей и эпилептических припадков до «свинцовых минингитов» и нарушений речевой и слуховой функций);

в) двигательные расстройства – парезы и параличи, полиневриты с преимущественным поражением мышц – разгибателей;

г) поражение зрительных анализаторов.

2. Изменения системы крови – от ретикулоцитоза, анизоанизоцитоза и микроцитоза до свинцовой анемии, чаще олигохромной.

3. Эндокринные и обменные нарушения (ферментативные расстройства, нарушение обмена порфиринов, менструальной и детородной функций).

4. Изменения со стороны желудочно-кишечного тракта (от тошноты, изжоги до свинцовых колик).

5. Изменения со стороны сердечно-сосудистой системы (аритмия, синусовая брадикардия или тахикардия, вазоневроз).

6. Нарушения функции почек (поражения почечных канальцев характеризующихся триадой Фанкони. Интерстициальные нефропатии, ведущие к почечной недостаточности).

Углубленные эпидемиологические исследования среди рабочих плавильных и аккумуляторных цехов не показали канцерогенности свинца. Вместе с тем в ряде исследований были обнаружены хромосомные абберации в крови лиц, профессионально контактирующих с солями свинца, однако в других работах кластогенных эффектов не обнаружено.

Особо следует отметить, что маленькие дети значительно легче, чем взрослые аккумулируют свинец и потому относятся к группе высокого риска в отношении свинцовых интоксикаций.

По данным Института охраны воздушной среды в Дюссельдорфе, накопление свинца в организме вызывает ухудшение умственных способностей у населения. Методом атомно-адсорб-ционной спектроскопии исследовалось содержание свинца в молочных резцах у детей. Одновременно отслеживалось их умственное развитие с помощью тестов. Во всех случаях дети с высоким содержанием свинца в зубах хуже справлялись с заданиями. Таким образом, даже малые дозы свинца в организме отрицательно влияют на внимание и центры, регулирующие языковые и речевые навыки. Кроме того, по зубам детей выявили, как долго жил ребенок вблизи производств с использованием свинца и был ли его отец занят на этом производстве.

Свинец (как ртуть и кадмий) отрицательно влияет на реакцию палочек сетчатки, что вызывает ухудшение сумеречного зрения и очень опасно для водителей автотранспорта. Субклиническое отравление свинцом проявляется неспецифическими симптомами: вначале повышенная активность и бессонница, затем – утомляемость, депрессии и запоры. Более поздними симптомами являются расстройства функции нервной системы и поражение головного мозга. Некоторые ученые склонны объяснить свинцовым отравлением агрессивность и преступность, столь характерные для современного мира.

Снизить загрязнение воздуха и почвы можно только лишь при полном отказе от использования этилированного бензина. Люди, живущие вблизи автомагистралей с интенсивным движением, за несколько лет накапливают в организме такое количество свинца, которое превышает ПДК во много раз.

Около 2/3 всего поглощенного свинца человек получает, потребляя растительные продукты: листовые и стеблевые продукты. Свинец, поглощаемый листовыми овощами, на 95 % аккумулирует его из воздуха, и лишь на 5 % – из почвы. Поэтому с точки зрения безопасности уборка опавших листьев полезна, хотя и выводит азот из круговорота веществ.

Свинец находится в природных водах в растворенном и взвешенном (сорбированном) состояниях. В растворенной форме встречается в виде минеральных и органоминеральных комплексов, а также простых ионов, в нерастворимой форме – главным образом в виде сульфидов, сульфатов и карбонатов. В речных водах концентрация свинца колеблется от десятых долей до единиц микрограммов в 1 дм³.

В речных водах концентрация свинца колеблется от десятых долей до единиц микрограммов в 1 дм3. Даже в воде водных объектов, прилегающих к районам полиметаллических руд, концентрация его редко достигает десятков миллиграммов в 1 дм3. Лишь в хлоридных термальных водах концентрация свинца иногда составляет несколько миллиграммов в 1 дм3. Естественными источниками поступления свинца в поверхностные воды являются процессы растворения эндогенных и экзогенных минералов. Значительное повышение содержания свинца в окружающей среде (в т.ч. и в поверхностных водах) связано с сжиганием углей, примене­нием тетраэтилсвинца в качестве антидетонатора в моторном топливе, с выносом в водные объекты со сточными водами рудообогатительных фабрик, некоторых металлургических заводов, химических производств, шахт и т.д. Факторами снижения концентрации свинца в воде являются адсорбция его взвешенными веществами и осаждение с ними в донные отложения, и аккумуляция гидробионтами.

Являясь промышленным ядом, свинец нередко оказывается причиной отравления, проникая в организм человека, главным образом, через органы дыхания и пищеварения, накапливается в костях, печени и почках.

ПДКв – свинца составляет 0,03 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсикологический), ПДКвр – 0,01 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности – токсикологический).

Тетраэтилсвинец. Тетраэтилсвинец поступает в природные воды при использовании в качестве антидетонатора в топливе водных транспортных средств, а также с поверхностным стоком с городских территорий. Характеризуется высокой токсичностью и кумулятивными свойствами.

Содержание тетраэтилсвинца в воде водоемов хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного назначения не допускается.

 


Промокод Тинькофф на 2 месяца бесплатного обслуживания
Промокод Тинькофф на 2 месяца бесплатного обслуживания


iTunes Gift Card (Россия) 600 рублей
iTunes Gift Card (Россия) 600 рублей


iTunes Gift Card $ 15 USD (USA)  Official
iTunes Gift Card $ 15 USD (USA) Official