Токсическое действие некоторых металлов на организм человека

 

Металл	Вид заболевания или поражаемая система организма
Cr	Рак легких, аллергия
Mn	Центральная нервная система
Ni	Нервная система, кишечник, почки
Cu	Печень, почки, ЦНС
Zn	Почки, канцерогенное действие
Cd	Рак, тяжелые поражения нервной системы
Hg	Почки, нервная система

 

Токсичность переходных и тяжелых металлов обусловлена их способностью участвовать в комплексообразовании. Полагают, что избыточное содержание катионов Cr³⁺, Mn²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ приводит к замещению ими других катионов в активных центрах ферментов. Катионы Со²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ образуют прочные связи с серусодержащими группами ферментов. В обоих случаях ферменты ингибируются. Многие из перечисленных катионов способны связываться с азотистыми основаниями ДНК и фосфатными группами различных биоактивных молекул. Они изменяют проницаемость мембраны, сильно затрудняют окислительное фосфорилирование и синтез белков.

Содержание (Ве, Ga, In, Tl, As, Sb, Bi, Gl, Sn, Pb, Te, Se) в организме человека меньше 10^–5%, это токсичные элементы, их ПДК ~ 0,01 мг/м³ и меньше. Биогенная роль многих недостаточно выяснена. Наиболее изучено токсическое действие таких элементов, как свинец (Pb) и мышьяк (As).

Бериллий. Элемент IIА-группы ПСЭ, порядковый номер 4, атомная масса 9,01.

Открыт Н.Л. Вокленом (Франция) в 1798 г.

Электронная формула: 1 s ² 2 s ².

Характерная степень окисления +2 (BeO, Be(OH)₂, BeCO₃).

Бериллий представляет собой блестящий, мягкий и легкий металл серебристо-белого цвета. Не взаимодействует с воздухом и водой даже при высокой температуре. Природным источником бериллия служат руды и минералы берилл, аквамарин и бертрандит.

Бериллий используется в сплавах с медью и никелем, применяется в атомной, авиационной и космической промышленности, ядерной технике.

Биологическая роль бериллия недостаточно изучена, однако известно, что он может принимать участие в регуляции фосфорно-кальциевого обмена, поддержании иммунного статуса организма. Установлено, что активность соединений бериллия отчетливо проявляется в различных биохимических превращениях, связанных с участием неорганических фосфатов.

Летучие и растворимые соединения бериллия, пыль, содержащая бериллий и его соединения, очень токсичны, вызывают аллергию, дерматозы, конъюнктивиты, трахеобронхит, пневмонию.

Бериллий относится не только к токсичным, но и к канцерогенным и мутагенным элементам. Повышенное содержание бериллия в пище способствует образованию фосфата бериллия. Систематически «отнимая» фосфаты у важнейшей части костей, - фосфата кальция, бериллий ослабляет и разрушает костную ткань. Установлено, что даже небольшое количество бериллия в составе костей приводит к их размягчению (бериллиоз). Патогенное действие бериллия наблюдается при концентрациях, превышающих ПДК в 2 и более раз. Соли бериллия в концентрации 1 мкмоль/л специфически ингибируют активность щелочной фосфатазы, угнетающе действуют на ферменты. Для бериллия и его соединений ПДК в воздухе – 0,001 мг/м³, в питьевой воде – 0,0002 мг/л.

Антогонистом бериллия является магний. Магний в организме преимущественно находится внутри клеток, где образует соединения с белками и нуклеиновыми кислотами. Сходство физико-химических характеристик ионов бериллия и магния обуславливает их способность к взаимному замещению в таких соединениях. Это объясняет ингибирование магний содержащих ферментов при попадании в организм бериллия.

Для предупреждения развития паталогии, вызываемой контактом с соединеиями бериллия в производственных условиях, необходимо строго придерживаться правил техники безопасности. Для лечения бериллиоза применяются специальные препараты, способные обеспечить связывание и выведение из организма ионов бериллия, препараты магния, стероиды, иммуностимуляторы.

В медицине бериллий применяется для изготовления окошек рентгеновских трубок, т.к. он проницаем для рентгеновских лучей.

 

Стронций – элемент IIА-группы ПСЭ, порядковый номер 38, атомная масса 87,62.

Открыт А. Крофордом (Шотландия) в 1790 г., выделен Деви в
1808 г. Назван в честь Шотландии, лат. strontian.

Электронная формула 1 s ²2 s ²2 p ⁶3 s ²3 p ⁶3 d ¹⁰4 s ²4 p ⁶ 5 s ².

Характерная степень оксиления +2 (SrO, Sr(OH)₂, SrSO₄).

Стронций – мягкий металл серебристо-белого цвета, относится к щелочноземельным металлам. В природе встречается преимущественно в виде карбоната и сульфата. Химически очень активен, реагирует с водой, горит на воздухе. Применяется при производстве кинескопов телевизионной аппаратуры, используется в металлургии, при производстве аккумуляторов и пиротехнических средств.

Биологическая роль. Стронций относится к потенциально токсичным микроэлементам. Вместе с пищей в организм взрослого человека поступает 0,8–3,0 мг стронция в сутки. При избыточном поступлении стронция возникает так называемый «стронциевый рахит» или «уровская болезнь». Это эндемическое заболевание, впервые обнаруженное у населения, проживающего вблизи реки Уров в Восточной Сибири. «Стронциевый рахит» возникает вследствие вытеснения ионов кальция ионами стронция из костной ткани или повышенного поступления в организм стронция на фоне дефицита кальция.

Sr²⁺ + CaSO₄ ® SrSO₄ ¯ + Ca²⁺

Sr²⁺ + CaСO₃ ® SrСO₃ ¯ + Ca²⁺

Подобные реакции возможны потому, что константа растворимости K _s(SrSO₄) = 5,3×10^–7 меньше K _s(СаSO₄) = 2,3×10^–5, а K _s(SrCO₃)=9,4×10^–10 меньше K _s(СаСО₃) = 2,8×10^–9, т.е. стронций образует более прочные соединения.

Извлечь стронций из костей практически невозможно, развивается ломкость костей, «стронциевый рахит», нарушается костномозговое кроветворение.

Накопление в организме стронция приводит к поражению всего организма, однако наиболее типичным для этого заболевания является развитие дистрофических изменений костно-суставной системы в период роста и развития организма. Как правило, это заболевание сопровождается выраженным нарушением фосфорно-кальциевого соотношения в крови, дисбактериозом кишечника.

Особо опасен изотоп стронция ⁹⁰Sr, который может образовываться при ядерных взрывах и авариях на объектах атомной энергетики и приводить к поражению костного мозга, способствовать развитию лейкемии и рака костей.

Данные о пониженном содержании стронция у человека в литературе отсутствуют.

Для выведения избытка стронция из организма можно использовать препараты магния, кальция, пищевые волокна, сульфат натрия и сульфат бария. В случае интоксикации стронцием показано применение хелатирующей терапии.

В медицине радиоактивные изотопы ⁸⁹Sr и ⁹⁰Sr применяют в лучевой терапии костных опухолей.

 

Барий – элемент IIА-группы ПСЭ, порядковый номер 56, атомная масса 137,33.

Электронная формула 1 s ²2 s ²2 p ⁶3 s ²3 p ⁶3 d ¹⁰4 s ²4 p ⁶4 d ¹⁰5 s ²5 р ⁶ 6 s ².

Характерная степень окисления +2 (ВаО, Ва(ОН)₂, BaSO₄).

Открыт Г.Дэви (Англия) в 1808 г. Название произошло от греч. barys (тяжелый).

Барий представляет собой мягкий серебристо-белый металл, химически очень активен, взаимодействует с воздухом и водой, воспламеняется при нагревании. Природным источником бария служат минералы барит и антерит.

Используется барий преимущественно в виде сульфата бария в нефтяной и газодобывающей промышленности, при производстве красок, эмалей, стекол.

Биологическая роль бария изучена недостаточно, хотя установлено, что при ишемичной болезни сердца, хронической коронарной недостаточности, заболеваниях органов пищеварения содержание бария в тканях снижается. Даже в ничтожных концентрациях барий оказывает выраженное влияние на гладкие мышцы.

Барий относится к токсичным ультрамикроэлементам, однако, этот элемент не считается мутагенным или канцерогенным. Токсичны все соединения бария, кроме сульфата бария.

Содержание бария в организме взрослого человека составляет около 20 мг. В незначительных количествах он находится во всех органах и тканях, однако, около 90 % всего содержащегося в организме бария концентрируется в костях и зубах.

Кальций, в основном находящийся в составе костной ткани, по своим свойствам близок к барию, поэтому ионы бария могут замещать кальций в костях. При этом наблюдаются случаи, как синергизма, так и антогонизма.

Достоверные данные о клинических проявлениях, вызванных дефицитом бария, отсутствуют.

При остром отравлении барием возникает жжение во рту и пищеводе, тошнота, рвота, бледность кожных покровов, слабость пульса. При хроническом отравлении может возникнуть пневмокониоз (баритоз).

Растворимые соли бария токсичны, ПДК 0,5 г/см³.

При отравлении солями бария в качестве антидотов применяют растворимые сернокислые соли натрия и магния, способствующие образованию труднорастворимых сульфатов бария, которые затем удаляются из организма.

В медицине используется сульфат бария как контрастное вещество при рентгенологических исследованиях желудочно-кишечного тракта, так как он поглощает рентгеновские лучи, не растворяется в соляной кислоте желудочного сока.

 

Кадмий –элемент IIБ-группы ПСЭ, порядковый номер 48, атомная масса 112,41. Электронная формула 1 s ²2 s ²2 p ⁶3 s ²3 p ⁶3 d ¹⁰4 s ²4 p ⁶ 4 d ¹⁰5 s ².

Характерная степень окисления +2 (CdO, Cd(OH)₂, CdCO₃).

Открыт Ф. Штроймером (Германия) в 1817 г. Название произошло от лат. cadmea (цинковая руда).

Кадмий представляет собой металл серебристого цвета, на воздухе покрывается оксидной пленкой, растворим в кислотах, не растворим в щелочах.

Биологическая роль кадмия изучена недостаточно. Кадмий обнаруживается в составе так называемого «металлотионенина» – белка, для которого характерно высокое содержание сульфгидрильных групп и тяжелых металлов. Функция тионенина заключается в связывании и транспортировке тяжелых металлов и их детоксикации. In vitro кадмий активирует несколько цинкзависимых ферментов: триптофан оксигеназу, карбоксипептидазу. Однако, ферментов, которые бы активировались только кадмием, не обнаружено.

Кадмий относят к иммунотоксичным элементам, многие соединения кадмия ядовиты. При хроническом кадмиозе в первую очередь поражаются мочевыводящая и половая системы. Поражение бронхолегочной системы сопровождается фиброзными изменениями и повышением риска развития эмфиземы, а также развивается анемия, связанная со снижением всасывания железа в кишечнике и лизисом эритроцитов, повышается артериальное давление. Отмечаются остеопластические и остеопорозные изменения костной ткани, что связано с нарушением абсорбции кальция в кишечнике и эндокринными расстройствами.

Выкуривание всего одной сигареты увеличивает поступление кадмия на 0,1 мкг, т.е. существенно повышает риск интоксикации кадмием. Доказана роль кадмия в индукции рака легких и рака почек у курящих, развитии патологии предстательной железы.

Для профилактики кадмиоза необходимо избегать контактов с кадмием, строго выполнять правила техники безопасности на производстве, придерживаться личной гигиены.

Токсичны не только соединения кадмия, но и его пары, причем кадмий может накапливаться в организме. Симптомы острого отравления солями кадмия – рвота и судороги, а хроническое отравление приводит в анемии и разрушению костей.

При остром и хроническом отравлении кадмием назначают хелатирующую терапию в комбинации с гемодиализом.

Кадмий применяют в ядерной энергетике, электронной и радиотехнической промышленности, а также при производстве различных сплавов и красок. Кадмий попадает в окружающую среду с отходами цветной металлургии и при производстве минеральных удобрений.

ПДК для солей кадмия в сточных водах – 0,1 мг/л, в питьевой воде – 0,01 мг/л.

В медицине сульфат кадмия используют при проведении исследований свертываемости крови.

 

Ртуть – э лемент IIБ-группы ПСЭ, порядковый номер 80, атомная масса 200,59.

Электронная формула 1 s ²2 s ²2 p ⁶3 s ²3 p ⁶3 d ¹⁰4 s ²4 p ⁶4 d ¹⁰4 f ¹⁰5 s ²5 p ⁶ 5 d ¹⁰6 s ²

Ртуть известна со времен древних цивилизаций и свое название получила в честь планеты Меркурий, от лат. hydrargyrum (жидкое серебро).

Характерные степени окисления +1, +2.

Примеры соединений: Hg₂Cl₂, HgO; Hg(NO₃)₂, HgCl_2.

Ртуть представляет собой жидкий металл серебристого цвета, устойчива к действию воздуха и воды, не реагирует с кислотами и щелочами.

Биологическая роль ртути практически не изучена, но ртуть обнаружена во всех органах и тканях человека. Есть сведения о положительном влиянии ее на фагоцитарную активность лейкоцитов и иммунологическую устойчивость организма. Ртуть попадает в организм человека с морской рыбой, морепродуктами и рисом, общим количеством до
0,2 мг/кг в сутки.

Негативная физиологическая активность ртути связана с образованием ее устойчивых комплексов с ферментами, что приводит к их ингибированию.

Как и другие тяжелые металлы, ртуть тормозит действие гидролитических и окислительных энзимов. Поэтому малые дозы ее ионов вызывают бактериостатический эффект, а большие – приводят к тяжелым отравлениям. Высокая устойчивость комплексов ртути с белками и денатурация белков под действием ионов Hg²⁺ объясняют ее накопление в живом организме и трудность выведения.

С точки зрения токсикологии наиболее важными являются метилртутные соединения, так как они могут образовываться в оганизме за счет метилирования биосубстратами поступивших соединений ртути. В отличие от неорганических солей ртути, они способны проникать в клеточные мембраны и накапливаться в жировой ткани.

Металлическая ртуть летуча при комнатной температуре, попадая в ток крови, ртуть длительное время циркулирует в организме и депонируется в печени, почках, селезенке, мозге. Ртутное отравление приводит к поражению нервной системы, почек, печени, органов дыхания и кровообращения.

По санитарным нормам предельно допустимое содержание паров ртути в воздухе не должно превышать 0,00001 мг/л.

Токсическое действие ртути в организме может быть уменьшено за счет связывания ее в достаточно прочные соединения, которые могут быть выведены из организма в виде HgI₂, [HgI₄]^2–, а также в соединениях с селеном.

Для ликвидации загрязнения помещений металлической ртутью необходима их обработка раствором FeCl₃ или элементарной серой. Пролитую ртуть нужно собрать в герметичный сосуд и обработать загрязненный участок мелким порошком цинка или меди и иодосодержащим углем.

В медицине применение ртутных соединений в качестве лечебных средств началось в глубокой древности при лечении кожных заболеваний. В современной медицине используется противовоспалительное, антисептическое и дезинфицирующее действие ртути. Хлорид ртути(II) (сулема) – HgCl₂ применяется для дезинфекции помещений, инструментов, предметов ухода за больными в разведении 1:1000. Хлорид ртути(I) (каломель) Hg₂Cl₂ - для лечения глазных болезней. Оксид ртути(II) HgO – желтая ртутная мазь используется для лечения кожных болезней; амидохлорид ртути – Hg(NH₂)Cl – белая ртутная мазь также применяется для лечения кожных заболеваний; оксицианид ртути Hg(CN)₂HgO – дезинфицирующее средство в венерологии; меркузал, пормеран – органические соединения ртути(II) мочегонные средства при отеках, асцитах, застойных явлениях в легких, печени и др.

Ртуть используется в термометрах, монометрах, ртутно-кварцевых лампах и других приборах медицинского назначения. Ртутные лампы используются для получения ультрафиолетового излучения в физиотерапии, для дезинфекции помещений

Алюминий – элемент IIIА-группы ПСЭ, порядковый номер 13, атомная масса 26,98.

Открыт Х.К. Эрстедом (Дания) в 1825 г. Название получил от лат. alumen (квасцы).

Электронная формула 1 s ²2 s ²2 p ⁶ 3 s ²3 p ¹.

Характерная степень окисления +3 (Al₂O₃, Al(OH)₃, Al₂(SO₄)₃).

Алюминий легкий серебристо-белый металл с высокой электропроводностью, химически активен, на воздухе покрыается оксидной пленкой, которая защищает металл от взаимодействия с кислородом и водой. Растворим в горячих концентрированных растворах HCl и NaOH.

По распространенности в природе алюминий занимает 3 место среди химических элементов (после кислорода и кремния) и первое место среди металлов. На алюминий приходится более 8% массы земной коры. Известно несколько сотен минералов содержащих алюминий, к которым в первую очередь относятся бокситы и алюмосиликаты. Получают алюминий путем электролиза глинозема. Соединения алюминия широко используют в авиационной промышленности, металлургии, электротехнике, пищевой промышленности и ряде других областей.

Биологическая роль алюминия в организме достаточно важна, он входит в состав множества биомолекул, образовывая прочные связи с атомами кислорода или азота. Алюминий является постоянной составной частью клеток, где преимущественно находится в виде иона Al³⁺. Он также участвует в образовании фосфатных и белковых комплексов, в процессах регенерации костной, соединительной и эпителиальной ткани, оказывает, в зависимости от концентрации, тормозящее или активирующее действие на пищеварительные ферменты, способен влиять на функцию околощитовидных желез, его присутствие в том или ином виде обнаружено практически во всех органах человека.

В организм человека ежесуточно поступает от 5 до 50 мг алюминия, в зависимости от региона проживания, а усваивается только 1 мг. Растительные продукты содержат в 50–100 раз больше алюминия, чем продукты животного происхождения. Содержание алюминия в организме взрослого человека невелико – 30-50 мг. Больше всего алюминия содержится в легких, печени, головном мозгу (особенно в сосудистых сплетениях и оболочках мозга). С возрастом содержание этого элемента в легких и головном мозге увеличивается. Нейротоксическое действие алюминия в настоящее время доказано. Некоторые специалисты считают, что болезнь Альцгеймера (старческое слабоумие) связана с алюминиевым нейротоксикозом. Избыточное накопление алюминия в организме называют алюминоз. В виде фосфата алюминий может откладываться в миокарде. Избыток алюминия в организме тормозит синтез гемоглобина за счет образования комплексов алюминия с ферментами процесса кровеобразования.

Алюминий в небольших количествах необходим для организма, и особенно для костной ткани; в случае же его избытка, он может представлять серьезную опасность для здоровья, поэтому в целом алюминий относят к иммунотоксичным элементам. Токсической считается доза, соответствующая 5 г в пересчете на элементный алюминий.

Токсичность алюминия во многом связана с его антогонизмом по отношению к кальцию и магнию, он тормозит усвоение многих биоэлементов и витаминов, таких как железо, витамин В₆, аскорбиновая кислота, серусодержащих аминокислот.

При острой и хронической интоксикации алюминием обычно используют комплексообразователи и антогонисты алюминия (кальций, магний, железо, медь, марганец, фосфор, цинк), а также симптоматические средства (мочегонные, желчегонные препараты, антиоксиданты).

В медицине используются адсорбирующие, обволакивающие, антацидные, защитные и обезболивающие свойства препаратов содержащих алюминий. Силикат алюминия (белая глина, каолин) и жженые квасцы применяют наружно, как правило, в виде присыпок, мазей и паст при лечении кожных заболеваний. Гидроксид алюминия используют внутрь как антацидное средство при язвенной болезни желудка двенадцатиперстной кишки, острых и хронических гастритах и пищевых отравлениях. Гидроксид алюминия вместе с оксидом магния входит в состав комбинированного препарата «Альмагель» и ряда других подобных лекарств, применяемых в качестве обволакивающего средства. Фосфат алюминия обладает противоязвенным, адсорбирующим, обволакивающим действием, снижает кислотность желудочного сока. Алюмо-калиевые квасцы KАl(SO₄)₂×12H₂O (сульфат калия-алюмния) употребляются для ингаляций, полосканий, примочек, в виде карандашей для прижиганий, как кровоостанавливающее средство при порезах. 8% -ный раствор гидроксокарбоната алюминия AlОHCO₃ применяется при ушибах.

Таллий – э лемент IIIА-группы ПСЭ, порядковый номер 81, атомная масса 204,37. Открыт У. Круксом (Англия) в1861 г., название получил от греч. thallos (зеленый).

Электронная формула:

1 s ²2 s ²2 p ⁶3 s ²3 p ⁶3 d ¹⁰4 s ²4 p ⁶4 d ¹⁰4 f ¹⁴5 s ²5 p ⁶5 d ¹⁰ 6 s ²6 p ¹.

Таллий – мягкий металл серебристо-белого цвета, образует сплавы с большим колличеством других металлов. Соединения таллия с мышьяком и фосфором используются в качестве полупроводников.

Таллий обладает выраженной токсичностью, которая обусловлена нарушением ионного баланса главных катионов организма – натрия и калия. Ион таллия склонен образовывать прочные соединения с серосодержащими лигандами и таким образом подавлять активность ферментов, содержащих тиогруппы. Поскольку ионные радиусы калия и таллия близки, они обладают сходными свойствами и способны замещать друг друга в ферментах. Катион таллия обладает большей по сравнению с калием способностью проникать через клеточную мембрану внутрь клетки. При этом скорость проникновения таллия в 100 раз выше, чем у щелочных металлов. Это вызывает резкое смещение равновесия «натрий/калий», что приводит к функциональным нарушениям нервной системы. Кроме того, таллий нарушает функционирование различных ферментных систем, ингибирует их, препятствуя тем самым синтезу белков. Тот факт, что таллий является изоморфным «микроаналогом» калия, в значительной мере объясняет, почему токсичность его соединений для человека существенно выше, чем токсичность свинца, ртути и мышьяка.

При остром отравлении таллием в первую очередь поражается периферическая нервная система, ЦНС, сердце, гладкая мускулатура, печень, почки, пищеварительный тракт, кожа и волосы. Одним из симптомов отравления таллием является выпадение волос (алопеция). Таллий –кумулятивный яд, в 4 раза токсичнее мышьяка.

Антидотами при отравлении таллием являются серусодержащие соединения – цистин, метионин и др., которые связывают таллий и способствуют его выведению из организма, также показаны препараты калия, магния, селена, цинка, витамины и симптоматические средства.

В медицине используют таллиевый пластырь, содержащий ацетат таллия, для лечебной депиляции.

Свинец – э лемент IVА-группы ПСЭ, порядковый номер 82, атомная масса 207,19. Характерные степени окисления +2, +4 (PbCl₂, PbO₂).

Электронная формула:

1 s ²2 s ²2 p ⁶3 s ²3 p ⁶3 d ¹⁰4 s ²4 p ⁶4 d ¹⁰4 f ¹⁴5 s ²5 p ⁶5 d ¹⁰ 6 s ²6 p ²

Свинец известен еще со времен древних цивилизаций, его название произошло от лат. plumbum.

Свинец это мягкий, ковкий, пластичный металл тускло-серого цвета. На влажном воздухе свинец покрывается оксидной пленкой, однако устойчив к действию кислорода и воды; растворим в азотной кислоте. Свинец широко используется в промышленности.

Биологическая роль свинца в жизнедеятельности организма изучена недостаточно. Известно, что свинец участвует в обменных процессах костной ткани, но с другой стороны, он является канцерогеном для организма, действующим преимущественно на нервную, сосудистую системы и непосредственно на кровь. Установлено, что свинец, содержащийся в продуктах питания, влияет на развитие кариеса.

В организме взрослого человека содержится 10^–6% свинца. Ежесуточно человек поглощает до 100 мкг свинца с пищей, водой, воздухом. Безопасным считается поступление 0,2 - 2 мг свинца в сутки. Свинец депонируется преимущественно в скелете (до 90%) в виде малорастворимого фофата Pb₃(PO₄)₂.

Химизм токсического действия достаточно сложен, свинец обладает способностью образовывать связи с большим числом анионов – лигандов, к которым относятся сульфгидрильные группы, производные цистеина, имидазольные и карбоксильные группы, фосфаты. В результате связывания ангидридов со свинцом угнетается синтез белков и активность ферментов, например, АТФ–азы. Свинец нарушает синтез гема и глобина, вмешиваясь в порфириновый обмен, индуцирует дефекты мембран эритроцитов.

Соединения свинца влияют на синтез белка, энергетический баланс клетки и ее генетический аппарат. Токсичность различных соединений свинца зависит от химического состава, структуры и физического состояния. Наиболее токсичны солянокислая, азотнокислая соли, как наиболее растворимые в воде ПДК 0,01 мг/м³.

Свинец выделяется из организма главным образом через кишечник и почки, его обнаруживают в желудочном соке, желчи, слюне, грудном молоке.

Для коррекции избытка свинца в организме используют сульфатные минеральные воды, поливитамины, препараты кальция, магния, фосфора, цинка, железа, а также хелатирующую терапию.

В медицине применяют свинцовые примочки, а ацетат свинца в косметологии – для окраски седых волос. Вступая в реакцию с цитоплазмой микробных клеток и тканей, ионы свинца образуют гелеобразные альбуминаты. В небольших дозах соли свинца проявляют вяжущее действие, вызывая гелефикацию белков. Образование гелей препятствует проникновению микробов вглубь клеток и уменьшает воспалительную реакцию. На этом основано действие свинцовых примочек.

Мышьяк – элемент VА-группы ПСЭ, порядковый номер 33, атомная масса 74,92. Открыт Альбертом Великим в XIII в. Название произошло от греч. arsenikon (желтый пигмент). Русское название этому элементу дало слово «мышь», поскольку препараты мышьяка применялись для истребления мышей и крыс.

Электронная формула 1 s ²2 s ²2 p ⁶3 s ²3 p ⁶3 d ¹⁰ 4 s ²4 p ³.

Характерные степени окисления –3, +3, +5 (AsH₃; As₂O₃; As₂O₅)

Оксиды мышьяка As₂O₃ и As₂O₅ обладают кислотными свойствами, им соответствуют мышьяковистая H₃AsO₃ и мышьяковая H₃AsO₄ кислоты. H₃AsO₃ обладает восстановительными свойствами в щелочной среде, H₃AsO₄ – окислитель в кислой среде.

Арсин AsH₃ образуется при восстановлении любых соединений мышьяка водородом в момент выделения:

As₂O₃ + 6Zn + 12HCl = AsH₃ + 6ZnCl₂ + 3H₂O.

За зоной нагрева стеклянной трубки при прохождении AsH₃ образуется характерное «черное зеркало»: 2AsH₃ = 2As + 3H₂ (проба на мышьяк Марша, судебная медицина). Арсин очень токсичен, ПДК 0,0003 мг/л.

Мышьяк является неметаллом и существует в нескольких аллотропных формах. Серая форма мышьяка по своему внешнему виду представляет собой мягкий и хрупкий металл. Мышьяк устойчив к воздействию воды, кислот и щелочей. В природе он встречается в элементном состоянии, а также в виде арсенидов и арсеносульфидов тяжелых металлов.

Мышьяк применяется для производства различных сплавов, полупроводников, красителей, пестицидов, в кожевенной и стекольной промышленности.

Биологическая роль. Мышьяк относят к условно эссенциальным, иммунотоксичным элементам. Известно, что мышьяк взаимодействует с тиоловыми группами белков, цистеином, глутатионом, липоевой кислотой, оказывает влияние на окислительные процессы в метахондриях, принимает участие во многих важных биохимических процессах.

Мышьяк – постоянная составная часть протоплазмы клеток животных и человека, накапливается в печени, почках, селезенке, легких; в волосах и костях мышьяк задерживается на годы, что используется в судебной медицине. Мышьяк принимает активное участие в биохимических процессах, оказывает положительное влияние на процессы кроветворения, участвует в синтезе гемоглобина, в процессах нуклеинового обмена. Однако в больших дозах мышьяк и его соли – сильнейшие яды. Установлено угнетающее действие мышьяка на активность ферментов.

В организм человека соединения мышьяка поступают с питьевой и минеральной водой, виноградными винами и соками, морепродуктами, медицинскими препаратами, пестицидами, может поступать в повышенных количествах с атмосферным воздухом. Мышьяк накапливается в костях, волосах и на протяжении многих лет не выводится из них полностью. Эта особенность используется в судебной экспертизе для решения вопроса об отравлении соединениями мышьяка. Смертельная доза для человека составляет 0,1 – 0,3 г мышьяка.

Мышьяк относится к так называемым «тиоловым ядам», механизм его токсичности связан с нарушением обмена серы, селена и фосфора. Токсичность мышьяка зависит от его химических свойств и снижается в следующем порядке ряда: арсин – неорганический As³⁺ – органический As³⁺ – неорганический As⁵⁺ – элементарный мышьяк.

Отравление мышьяком происходит при употреблении отравленной пищи и воды, вдыхании соединений мышьяка в виде пыли в производственных условиях, применении некоторых медикаментов. Органами – мишенями при избыточном содержании мышьяка в организме являются костный мозг, желудочно-кишечный тракт, кожа, легкие и почки, увеличивается риск развития новообразований. При острой интоксикации возникает внутрисосудистый гемолиз, острая почечная недостаточность, кардиогенный шок, поражения нервной системы, иммунодефицит.

При отравлении мышьяком производят промывание желудка, а в случае поражения почек – гемодиализ, в качестве антидотов используют унитиол, димеркоптопропан-сульфонат, а также антогонистические свойства селена, серы, фосфора и цинка.

В медицине соединения мышьяка используются более 2000 лет. В настоящее время неорганические соединения мышьяка в незначительных количествах входят в состав общеукрепляющих и тонизирующих средств, содержатся в лечебных минеральных водах и грязях, а органические соединения мышьяка используются как антимикробные и противопротозойные препараты при лечении сифилиса и амебиоза.

Арсенит калия KАsO₂ применяют как тонизирующее средство при малокровии и истощении нервной системы; гидроарсенат натрия Na₂HАsO₄ применяют в виде 0,5-1%-ного раствора при малокровии и неврозах; оксид мышьяка(III) As₂O₃ используют для лечения кожных заболеваний, малокровии, неврастении. В стоматологии As₂O₃ применяют для некротизации пульпы.

Другие химические элементы (неметаллы и металлы),

обладающие биологической активностью (бор, кремний, селен, галогены, хром, никель, литий, серебро, золото)

Бор – э лемент III-А группы ПСЭ, порядковый номер 5, атомная масса 10,81.

Название произошло от лат. borax (бура), открыт в 1808 г. Ж.Л. Гей-Люссаком и Л.Ж. Тенаром (Франция).

Электронная формула 1 s ² 2 s ²2 p ¹. Характерная степень окисления +3 (В₂О₃, В(ОН)₃). Бор является неметаллом, который похож по своим характеристикам на кремний. В аморфном состоянии представляет собой темный порошок, не взаимодействующий с кислородом, водой, кислотами и щелочами. В природе встречается преимущественно в виде буры Na₂B₄O₇∙10H₂O, кернита - Na₂B₄O₇∙4H₂O. По твердости бор занимает второе место после алмаза. Химически бор довольно инертен. Соединения бора применяются для насыщения поверхностей стальных изделий, с целью повышения их твердости и жаропрочности; при строительстве атомных реакторов, ракет; в стекольной и химической промышленности.

Биологическая роль. В организм человека бор поступает с пищей. Соединения бора, находящиеся в пищевых продуктах (борат натрия и борная кислота), быстро всасываются ЖКТ. Усвоение бора организмом очень велико и составляет более 90 %.

Среднесуточная потребность человека в боре составляет 1-2 мг. В организме взрослого человека содержится около 20 мг бора, он концентрируется главным образом в легких (0,34 мг), щитовидной железе
(0,30 мг), селезенке (0,26 мг), печени, мозге (0,22 г), почках, сердечной мышце (0,21 мг), костной ткани и зубной эмали. Больше половины общего количества бора находится в скелете, а около 10% приходится на мягкие ткани.

Биологическая роль бора недостаточно изучена. Установлено, что бор взаимодействует с рядом биологически активных соединений (ферментами, витаминами, гормонами). Под влиянием боратов инактивируются витамины В₂ и В₁₂, угнетается окисление адреналина. In vitro бор ингибирует активность ферментов, таких как алкогольдегидрогеназа, альдегиддегидрогеназа, цитохром-В₅-редуктаза, а также связывается с активными центрами таких ферментов как химотрипсин, субтилизин, глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа.

Недостаток содержания бора в организме на фоне дефицита витамина D, вызывает повышение активности щелочной фосфатазы в плазме крови и задержку роста. Недостаточное содержание витамина D усиливает влияние дефицита бора на обмен кальция, магния и фосфора. При выявлении дефицита бора рекомендуется употреблять в пищу больше проуктов с высоким содержанием бора: фрукты, орехи, зелень, листовые овощи, много бора содержится в вине, пиве, сидре, меньше – в мясных, рыбных и молочных продуктах.

В медицине издавна применяют соединения бора, такие как борная кислота, бура в качестве мягкого антисептического средства для наружного применения.

Декагидрат тетрабората натрия Na₂B₄O₇×10H₂O (бура) – наружное антисептическое средство, за счет образующейся при гидролизе борной кислоты: Na₂B₄O₇ + 7H₂O 4Н₃ВО₃ + 2NaOH.

Известно, что соединения бора обладают противовоспалительным, гиполипидемическим и противоопухолевым действием. Препараты бора оказывают лечебный эффект при остеопорозе, артритах и костном флюорозе. Бура назначается при начальных стадиях развития эпилепсии. В настоящее время известно, что бор особенно необходим для растений, в частности из-за активного участия этого биоэлемента в синтезе биофлавоноидов. В бытовых условиях человек контатирует с соединениями бора при использовании препарата для борьбы с тараканами «Боракс», моющих, отбеливающих средств, содержащих перборат натрия, микроудобрений для растений.

 

существуют биогеохимические провинции с избытком бора. Например, концентрация борной кислоты аномально высока в озерах
Тосканы (Италия). Аналогичная биогеохимическая провинция охватывает степные зоны Новосибирской, Омской областей и республики Алтай. Избыток бора у животных вызывает борный энтерит, а у человека поступление избытка бора пищей может вызвать – бороз. Смертельная доза борной килоты или тетрабората натрия для взрослого человека 15-30 г.

Кремний – элемент IV-А группы периодической системы элементов, порядковый номер 14, атомная масса 28,08. Содержание кремния в земной коре составляет 27,6 мас. долей,% и по распр