Олово на наши головы. Как морские токсичные отходы XX века попадают в нашу пищу
Петербургские ученые нашли способ обезопасить человека от влияния олово-органических соединений.
Петербургские химики помогут россиянам избежать отравления токсичными веществами из мирового океана, которые потенциально могут поступать в организм человека с пищей. Речь идет не только о морепродуктах, но и о растениях и животных.
По словам экспертов, за прошлое столетие на дне морей и океанов скопилось большое количество опасных веществ. И все это — последствия деятельности человека. Вредные синтетические соединения угрожают бесконтрольным распространением.
Правительства многих стран мира, в том числе и России, уже давно ввели запреты на использование целого ряда материалов в промышленности. Однако те их частицы, что уже хранятся в донных грунтах, требуют тщательного измерения и утилизации.
И тут дело за учеными. С ними пообщался корреспондент телеканала «Санкт-Петербург» Александр Чуев.
«Консистенция донных грунтов тоже может быть очень разная. Это может быть просто песок. Может быть вот такое илистое дно, вязкое».
Это пробы со дна российских морей — от Балтийского до Дальневосточного. Подписи зашифрованы, и сотрудники лаборатории не знают, в каком контейнере какой образец.
Михаил Беляков проверяет, сколько в грунтах содержится так называемых олово-органических соединений — токсичных веществ, которые сложным путем попадают в организм человека и отравляют его, разрушая в первую очередь эндокринную систему.
«Выходит из строя поджелудочная железа, что приводит к развитию диабета. У таких людей повышается сахар в крови. Почему отказала внезапно поджелудочная железа или развился сахарный диабет у человека, у которого нет отягощенной наследственности — вот врачам придется разбираться».
Олово-органические соединения — продукт научной мысли. Их синтезировали в начале двадцатого века. Химическое вещество стали использовать в качестве защиты от микроорганизмов. К примеру, при производстве обуви — тонкое покрытие на новых ботинках с содержанием таких соединений надолго сохраняло их товарный вид. А еще эти, как выяснилось, опасные вещества добавляли в судовые и корабельные краски.
«Суть в том, что эти соединения токсичны. И соответственно, они не позволяют днищам кораблей обрастать моллюсками и позволяют дольше сохраняться кораблям в хорошем состоянии».
Почти весь двадцатый век плавсредства разносили по планете этот вредоносный синтетический материал. Особенно много его скопилось в фарватерах и портах всех стран мира. Со временем краска отшелушивается. Ее мелкие частицы спускаются на дно и покрываются новыми донными отложениями.
По словам специалистов, в таком состоянии опасные вещества способны сохранять свою токсичность десятилетиями. Только в 70-е годы экологи забили тревогу. Была подписана Хельсинская конвенция. Использование олово-органических соединений в судостроении запретили.
Однако мировой океан, и в частности, прибрежные зоны, успели накопить огромное количество химических продуктов, потенциально угрожающих человеку. В последние годы проблема снова стала приобретать актуальность.
«Это один из городских портов. Здесь в донных отложениях до сих пор сохранились токсичные вещества. Рано или поздно в каждом порту проводят дноуглубительные работы. В ходе их проведения грунт вычерпывают и сгружают где-то на берегу. Оттуда опасные соединения попадают в почву, затем в грунтовые воды, их потребляют растения и животные. И, как следствие, человек».
Сегодня активно идет обновление гаваней вдоль Северного морского пути. Потенциальную опасность могут представлять также строительство мостов между материком и островом, или, к примеру, полуостровом. И прокладывание по дну морей газопроводов.
Для того, чтобы избежать экологической катастрофы, в 2015 году правительство запретило бесконтрольное захоронение донных грунтов с содержанием олово-органических соединений и поручило петербургским химиками разработать способы их измерения. Международные методы перенять не получится из-за санкций.
За пять лет ученые Санкт-Петербурга решили проблему. Итоговая публикация отправится в авторитетный научный журнал уже в конце месяца. Специалисты уверены — те приемы, которые в ней описаны, вскоре станут международными стандартами, как наиболее точные.
Но главное, химики ожидают создание в России новых полигонов для хранения вредных грунтов и более избирательный подход в выборе мест для дноуглубительных работ.
Подписывайтесь на нас в «Яндекс.Новостях», Instagram и «ВКонтакте».
Читайте нас в «Яндекс.Дзене».
Фото: телеканал «Санкт-Петербург»
Видео: телеканал «Санкт-Петербург»
Источник
Физиологическое влияние олова (Sn) на организм человека, польза и вред
Олово (Sn) — один из древнейших металлов, полученных человеком в чистом виде. Археологи датируют первые орудия из бронзы (сплава меди и олова) 4-м веком до н.э. На латыни олово звучит как stannum — «стойкий, прочный». Оно является дефицитным тяжелым металлом, что обуславливает его высокую стоимость. В земной коре оно рассеяно в виде касситерита (SnO2), реже — оловянного колчедана или станнина (Cu2FeSnS4).
Олово часто используется как защитное покрытие для внутренней части консервных банок. Несмотря на то, что в атмосферных условиях оно является катодом для жести, в присутствии органических кислот механизм защиты пары Sn/Fe меняется на более эффективный анодный. Это и относительная безопасность олова обусловило его применение (а не, например, цинка) в данных целях. Сегодня есть тенденция замены оловянного покрытия жести на полимерное (далее будет показано почему).
Олово в соединениях проявляет устойчивые валентные состояния +2 и +4. В условиях организма олово может находиться в форме катиона Sn 2+ или гидроксидов Sn(OH)2 и xSnO2*yH2O. Несмотря на более характерную для олова высшую степень окисления, в физиологических условиях обе эти формы могут сосуществовать, легко переходя одна в другую (φоSn 4+ /Sn 2+ = -0,15В, φоSnO2/SnO = -0,88В).
2. Физиологическая роль олова в организме.
Информация о физиологической роли олова в организме человека и животных противоречива. Олово образует больше количество металлоорганических соединений (т.е. соединений, в которых есть хотя бы одна связь Sn-C). К ним относятся тетраалкильные соединения R4Sn, алкилгалогеноводороды R3SnГ, R2SnГ2, RSnГ3, гидроксиды R3SnOH и другие кислородосодержащие соединения, сульфиды R2SnS. В организме олово находится в основном в виде жирорастворимых соединений.
В человеческом теле диспергировано до 0,0002% олова, обычно же — на порядок меньше. По этой причине для человека оно относится к примесным микроэлементам. Ежедневно человек «съедает» 0,02-17 мг олова, особенно при активном потреблении консервов, хранящихся в банках из луженой жести. В кровь олово практически не всасывается, т.к. в результате гидролиза образуются гидроксиды или другие труднорастворимые неорганические соединения. Поступление его в кровь ограничивается значениями 0,02-0,2 мг в сутки (в виде белковых комплексов). Однако, это количество олова быстро распределяется по разным органам. Олово депонируется в скелете (10 мкммоль/кг), печени (2,7), легких (2,4), почках (1,6), коже (1,3). Оно входит в состав желудочного гормона гастрина. Этот гормон регулирует выработку соляной кислоты в желудке и увеличивает секрецию пепсина (пищеварительный фермент, расщепляющий белки).
В опытах на крысах было показано, что малые дозы соединений олова способствуют их росту.
Потребность в олове обычно удовлетворяется обычным питанием. Дефицит наступает при длительном его потреблении менее 1 мг в день. Испытания на лабораторных животных показали, что при нехватке олова замедлялся рост и привес у некоторых видов, нарушался минеральный состав внутренних органов, развивалась алопеция, ухудшался слух.
3. Негативное влияние олова на организм.
Неорганические соединения олова сравнительно малотоксичны для человека, отравиться ими трудно, если соблюдать технику безопасности. А вот органические соединения — сильные яды. Металлическое олово в виде пыли может попадать в организм человека на производстве при вдыхании. Следствием длительного поступления оловянной пыли являются пневмокониозы и экземы.
В виде соединений олово воздействует на организм через дыхательные пути и желудочно-кишечный тракт. Опасными могут быть аэрозоли оловосодержащих растворов, пыль его соединений, а также вода и пища, в которых превышен ПДК по олову. Олово из аэрозолей надолго задерживается в легких, но с трудом попадает в кровоток.
Потенциально опасными являются следующие соединения олова:
- SnCl4 — раздражает верхние дыхательные пути, вызывает спастический кашель.
- SnCl2 — вызывает раздражение и язвы на коже, ингибирует некоторые ферменты.
- SnH4 — является сильным ядом судорожного действия. Может образовываться при длительном хранении консервов в банках из луженной жести. Вызывает тяжёлые отравления.
- Органические соединения олова (особенно ди- и триалкильные) — поражают ЦНС. Производные триалкилолова применяются в промышленности как фунгициды и антисептики. В медицине не применяются. Соли олова с уксусной, лимонной, винной кислотой могут образовываться в консервных банках, при этом концентрация их в продукте может достигать 1,4 г/л. Употребление такого продукта приведет к расстройствам пищеварения.
Накопление олова с возрастом обычно не происходит. Это дает основание предположить, что в организме заложен эффективный гомеостатический механизм регулирования его содержания. Однако, некоторые оловоорганические соединения при попадании в организм с пищей аккумулируются, приводя к хромосомным аберрациям (мутациям) в клетках костного мозга.
Олово в основном выводится с мочой, в меньшей степени — желчным и кишечным путем. Период полувыведения равен 2 суток.
Причины и механизм токсического действия олова изучены мало. Определенно установлено, что Sn2+, будучи мягкой кислотой Льюиса, прочно связывается с мягким основанием — сульфогидрильными группами -SH, что, вероятно, приводит к ингибированию ферментов, содержащих данные группы.
Соединения олова влияют на активность флавиновых ферментов (ферменты, регулирующие окислительно-восстановительные реакции в живых организмах). Они могут увеличивать скорость ферментных реакций гемолиза эритроцитов крови (разрушение эритроцитов с выделением гемоглобина в окружающую среду): увеличивается количество свободных радикальных частиц в эритроцитах и развивается окислительный стресс.
Олово оказывает ингибирующее влияние на ферменты, участвующие в биосинтезе гема, в том числе и на один из ключевых — δ-аминолевулинатдегидратазу (АЛКД). Ингибирование АЛКД SnCl2 в организме кролика наблюдается уже при 5 мкммоль/л крови. В то же время SnCl4 никак не влияет на ингибирование в той же концентрации.
При концентрации олова в организме больше 20 мг/кг происходит ингибирование ферментов печени, содержащие сульфогидрильные группы: глутатионредуктазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, лактатдегидрогеназу и сукцинатдегидрогеназу.
Ингибирование ферментативных реакций может происходить:
- За счет дезактивации активных центров ферментов.
- За счет образования комплексов Sn 2+ с субстратами, содержащими группы -SH (глутатионом, цистеином).
Токсическая доза олова для человека — 2 г, интоксикация организма начинается при содержании в организме 250 мг/кг. Один из основных симптомов отравления оловом — анемия, связанная со снижением воспроизводства эритроцитов и, как следствие, со снижением их числа в крови и понижением уровня гемоглобина.
К другим основным симптомам системного переизбытка олова относят:
- плохой аппетит, слабость, тошнота, головокружение, постоянная мигрень;
- металлический привкус во рту;
- боли в животе, тошнота, диарея и другие заболевания ЖКТ;
- расстройства зрения;
- дерматиты и экземы;
- изменения в легких, пневмокониозы;
- увеличение печени.
Антагонистами олова являются цинк и медь.
Источник